Master's Thesis

Flat forms of hemostatic materials based on polysaccharide derivatives

Author of thesis: Bc. Markéta Šulcová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D.

Reviewer: Mgr. Veronika Pavliňáková, Ph.D.

Abstract:

Effective haemorrhage control remains a critical priority in surgical and traumatic medicine, necessitating the development of advanced materials that can mitigate blood loss rapidly.

The goal of this diploma thesis was to design, prepare, and characterise flat-form haemostatic materials based on a range of polysaccharides and their derivatives, including micro-dispersed oxidised cellulose (m-doc™), chitosan, carboxymethyl cellulose (CMC), and carboxymethyl chitosan (CMCS). The experimental section involved the fabrication of sponge-like samples via lyophilisation, which were subsequently stabilised through an optimised thermal cross-linking process with citric acid to ensure sufficient integrity and stability. A comprehensive characterisation of prepared haemostatic sponges was performed, evaluating their morphology using scanning electron microscopy (SEM), chemical characterisation using attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), as well as their swelling ratios and structural stability in physiological saline solution and whole blood.

Furthermore, the haemostatic efficacy was assessed through in vitro methods, including blood clotting time (BCT) assay, blood clotting index (BCI) assay, and an enzymatic assay focused on activation of Factor XII of the intrinsic pathway of the coagulation cascade. The mechanism of action of the prepared sponges results from the synergy between passive and active mechanisms of haemostasis initiation. To evaluate the materials' potential for supporting later stages of wound healing, their antioxidant and antimicrobial activity against representative microorganisms were examined. Based on the results, the work identifies promising multifunctional materials that demonstrate superior haemostatic performance and biological activity, contributing to the development of effective haemostatic agents for clinical and emergency use.

Keywords:

Haemostatics, haemostatic sponges, oxidised cellulose, chitosan, carboxymethyl cellulose, carboxymethyl chitosan, freeze-drying

Date of defence

27.05.2026

Date of publish

26.05.2031

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

1. Studentka seznámila členy komise s náplní a cílem diplomové práce. 2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci. 3. Studentka akceptovala všechny připomínky oponentky a na všechny otázky odpověděla v plné šíři. Diskuse: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. Jaká je role faktoru 12 koagulační kaskády? V jaké formě by to bylo možné dodávat přímo na aplikaci? Jak by matriál vypadal při výrobě krytů ran? doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. Byly dané materiály testovány již na živých organismech? prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. Zmínila jste se o antimikrobiálního účinku Vašeho materiálu, mohla byste to prosím objasnit? V čem spočívá antimikrobiální účinek? Má antimikrobiální účinky vysoko i nízkomolekulový chitosan? Jaká byla příprava materiálů? Jak docházelo k homogenizaci? Jaká byla rozpustnost biopolymerů? Studentka odpověděla na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. V diskusi studentka prokázala výbornou orientaci v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomantka prokázala nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Chemistry for Medical Application (NPCP_CHMA)

Specialization

Chemistry of Bioactive Substances (CHBL)

Composition of Committee

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
Mgr. Ondřej Vašíček, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D.

Diplomová práce Bc. Markéty Šulcové se zabývá přípravou a charakterizací polysacharidových hemostatických pěn a hodnocením jejich biologických vlastností. Téma práce je aktuální a odborně přínosné. Oceňuji kvalitně zpracovanou literární rešerši, vysokou úroveň zpracování v anglickém jazyce i rozsáhlou experimentální část zahrnující široké spektrum metod. Získané výsledky jsou pečlivě vyhodnoceny a mají potenciál pro publikační využití. Studentka poctivě své výsledky i návrhy experimentů konzultovala. Navíc spolupracovala s firmou Hemcon v rámci projektu OPTAK zajišťující komerční využití výsledků. V práci bude nadále pokračovat formou PhD studia.
Předložená diplomová práce splňuje zadání v plném rozsahu, doporučuji ji k obhajobě a hodnotím známkou A – výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A

Grade proposed by supervisor: A

Předkládaná diplomová práce Bc. Markéty Šulcové o celkovém rozsahu 97 stran se zabývá přípravou plošných hemostatických pěn na bázi polysacharidů a jejich derivátů a jejich následnou charakterizací z hlediska morfologie a chemického složení. Dále byla sledována jejich nasákavost a stabilita ve fyziologickém roztoku a plné krvi. Hemostatická účinnost pěn byla hodnocena stanovením času koagulace, koagulačního indexu a celkové hemostatické účinnosti. Součástí práce bylo rovněž testování antioxidačních a antibakteriálních vlastností připravených materiálů.

Téma práce považuji za velmi aktuální a odborně přínosné. Práce je zpracována v anglickém jazyce na velmi dobré úrovni a celkový počet citovaných zdrojů (108) svědčí o výborné orientaci v dané problematice. Velmi kladně hodnotím literární rešerši, která je zpracována přehledně, systematicky a bez významnějších jazykových a gramatických nedostatků. Text je čtivý a poskytuje kvalitní shrnutí současného stavu poznání ve studované oblasti.  Oceňuji také mimořádný rozsah experimentální části práce, který výrazně přesahuje standard diplomových prací. Práce zahrnuje široké spektrum metod, které si studentka musela během řešení osvojit. Získané výsledky jsou precizně zpracovány a diskutovány a představují základ pro přípravu odborné publikace v impaktovaném časopise.

V předkládané diplomové práci se vyskytly následující nedostatky:
* Začátek kapitoly 4.2 je při prvním čtení pro čtenáře hůře uchopitelný a orientace v textu je zde obtížnější. Doporučovala bych tuto část přesunout až za podkapitolu 4.2.1, která se věnuje optimalizaci vzorků.
*  V práci bylo připraveno a optimalizováno velké množství vzorků (celkem 80), přičemž k finálnímu hodnocení bylo vybráno 11 z nich. Během čtení bylo místy obtížnější se v jednotlivých vzorcích orientovat, i když pozitivně hodnotím, že studentka na některých místech doplňovala k označení vzorků čísly také stručný popis jejich složení.
* Popis částí obrázků by měl být uváděn systematicky formou označení a), b), c) apod.

I přes výše uvedené připomínky hodnotím práci celkově jako velmi kvalitní a konstatuji, že zadání diplomové práce bylo splněno v plném rozsahu. Diplomovou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou A – výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
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. 1/ Jaký typ kolagenu byl v rámci práce použit?
  2. 2/ Na základě jakých skutečností byly pro proces síťování zvoleny teploty 105 a 125 °C a koncentrace 5 hm. % kyseliny citronové?
  3. 3/ Na straně 76 je uvedeno, že m-doc obsahuje ve své struktuře aldehydové skupiny. Jakým způsobem mohou v oxidované celulóze vznikat aldehydové skupiny? Uveďte prosím také reakční schéma vzniku Schiffovy báze.

Grade proposed by reviewer: A

Reasons for publication postponement

Publication of diploma thesis, resp. its chapter “Experimental Part” is in accordance with the provision of § 47b, paragraph 4 of Act No. 111/1998 Coll., on Higher Education Institutions, postponed. The reason for postponing the publication is the fact that the diploma thesis, respectively, the chapter “Experimental part” contains information protected by special legal regulations (e.g. No. 527/1990 Coll., on Inventions and Improvement Proposals).

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová