Bachelor's Thesis

Preparation of an Advanced Conductive Hydrogel for Tissue Engineering

Final Thesis 1.59 MB

Author of thesis: Broňa Bartošová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Šárka Tumová, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Kadlec, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis focuses on the study of the properties of modified conductive PEDOT:PSS hydrogel for applications in bioelectronics, with a primarily specialization in tissue engineering. The theoretical part of the thesis summarizes current knowledge in the field of bioelectronics and hydrogel properties, with focusing mainly on the contemporary role of organic materials in bioelectronic devices, emphasizing the role of conductive hydrogels as a tissue device interface. Furthermore, it details the polymeric material PEDOT:PSS and the biofunctionalization of its hydrogel form aimed at supporting nervous system regeneration. The experimental part focuses on the preparation of the modified PEDOT:PSS hydrogel and characterization of property changes induced by its modification. Specifically, it analyses dimensional parameter, electrical and mechanical properties, as well as their evolution over time upon exposure to an aqueous environment. The modification of the hydrogel was performed by doping the polymer matrix with a selected bioactive substance. The hydrogels were prepared in two variants: doped with dopamine hydrochloride (PEDOT:PSS DA) and doped with L cysteine (PEDOT:PSS Lcys). Based on comparison with a reference hydrogel, the suitability of the prepared hydrogels for the intended application was evaluated and discussed. The PEDOT:PSS Lcys hydrogel proved to be more suitable option for long term bioelectronic application in tissue engineering due to enhances mechanical compatibility and more stable property evaluation over time. In contrast, PEDOT:PSS DA exhibited superior electrical conductivity but lower mechanical stability, making it more appropriate for short term applications.

Keywords:

Bioelectronics, tissue engineering, conductive hydrogels, PEDOT:PSS, dopamine, L cysteine

Date of defence

08.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace studentky-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla výborný výtah výsledků své bakalářské práce, řádně zodpověděla všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagovala na připomínky. V diskusi tak studentka prokázala výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky bakalářské práce. Komise zhodnotila její bakalářskou práci celkově jako výbornou. Klučáková: Jaká byla metodika rozměrové analýzy? Jak byly vzorky skladované a jak byla měřené? Vala: Proč jste využila dvoubodovou metodu pro měření vodivosti? Jak jste zajistila reprodukovatelnost kontaktování hydrogelových vzorků? Jaká byla motivace při volbě dopantů? Nebylo by vhodnější meřit stabilitu hydrogelových bločků v podmínkách více odpovídajícím budoucímu použití?

Language of thesis

Slovak

Faculty

Fakulta chemická

Department

Institute of Physical and Applied Chemistry

Study programme

Chemistry and Chemical Technologies (BPCP_CHCHTE)

Composition of Committee

prof. Ing. Martina Klučáková, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Vojtěch Enev, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Martin Vala, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Šárka Tumová, Ph.D.

Předkládaná bakalářská práce studentky Broni Bartošové se věnuje biofunkcionalizaci vodivého hydrogelu PEDOT:PSS pomocí dopaminu a cysteinu. Cílem práce je optimalizovat hydrogel pro bioelektronické aplikace zaměřené na regeneraci nervových buněk. Bakalářská práce se dále zaměřuje na studium vlivu použitých dopantů na základní vlastnosti hydrogelu a také sleduje vývoj těchto vlastností v čase.

Studentka přistupovala k řešení práce pečlivě a zodpovědně. Velice dobře si osvojila metody potřebné pro přípravu vzorků i jejich následnou charakterizaci. Při řešení experimentální části postupovala systematicky a prokázala potřebnou míru samostatnosti. Bakalářská práce přinesla zajímavé poznatky, které budou dále rozvíjeny a zahrnuty do vědeckého článku. Studentka Broňa Bartošová prokázala dobrou schopnost samostatné práce odborného charakteru. Práce splňuje všechny požadavky a doporučuji ji proto k obhajobě s celkovým hodnocením výborně (A)
Evaluation criteria Grade
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A
Points proposed by supervisor: 92

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Martin Kadlec, Ph.D.

Studentka Broňa Bartošová se ve své závěrečné práci zabývala studiem vlastností modifikovaného vodivého hydrogelu na bázi PEDOT:PSS pro bioelektronické aplikace. Práce je logicky členěna na sedm kapitol, které jsou dle potřeby dále děleny. Práce je čtivá a čtenář se v ní velmi dobře orientuje.

Teorie práce je vhodně spojena s rešeršní částí, přičemž společně se velmi důkladně věnují problematice bioelektroniky a možných materiálů v této oblasti využitelných. Není opomenuta ani oblast hydrogelů a podrobně popsaný pro práci klíčový materiál PEDOT:PSS. Je vidět, že se studentka v dané problematice velmi dobře orientuje, což dokládá i velké množství citované odborné literatury (68 zdrojů).

Experimentální část zachycuje přípravu PEDOT:PSS hydrogelů a také podrobně popisuje nastavení využívaných metod studia. V sekci diskuze a výsledky je třeba zcela jistě vyzdvihnout důkladnou rozpravu a vzájemnou korelaci dat získaných ze všech studovaných metod. Závěrečná část poté pěkně shrnuje celou práci, přičemž studentka kriticky hodnotí získané výsledky a navrhuje další možný postup v této oblasti studia.

Graficky i jazykově je práce velmi hezky zpracovaná, obsahuje pouze velmi malé množství překlepů, které nesnižují vysokou kvalitu práce. Zaznamenal jsem pouze tyto drobné nedostatky:
- str. 22: "neuprotektívne" (správně neuroprotektívne)
- str. 28: "Priemerná hodnota LVO" (správně Priemerná hodnota G´ v LVO)
- str. 33: "vodivosť klesla o ďalších 9 %" (správně podle tabulky 2 buď vodivost vzrostla nebo odpor klesl)

Závěrem je dobré říci, že se studentka Broňa Bartošová zabývala velmi aktuálním tématem vodivých hydrogelů na bázi materiálů PEDOS:PSS a její poznatky budou zcela jistě přínosné pro další studium v této oblasti. Celkově bakalářskou práci hodnotím stupněm "A" (Výborně) a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. Jednou ze základních charakterizací studovaných materiálů v práci je jejich vodivost. Jakou vodivost bychom od těchto materiálů ideálně chtěli, aby je bylo možné využít pro budoucí zamýšlené aplikace v bioelektronice?
  2. Jakým způsobem byla přesně stanovována hmotnost hydrogelů v čase? Měla jste na to nějaký definovaný postup či aparaturu s ohledem na jejich malou hmotnost, u které by zbytky vodného prostředí při odběru gelu mohly výrazně ovlivnit naměřenou hodnotu?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová