Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Doctoral Thesis
Author of thesis: Ing. Lenka Drotárová, Ph.D.
Acad. year: 2025/2026
Supervisor: M.Sc. Edgar Benjamin Montufar Jiménez, Ph.D.
Reviewers: Mgr. Eva Filova, Ph.D., Prof. Dr. Cornelia Lee-Thedieck
The complex microenvironment of the bone marrow (BM) plays a fundamental role in regulating haematopoiesis and maintaining bone homeostasis. However, comprehensive in vitro investigation of BM physiology and pathology remains challenging, as hematopoietic stem cells (HSCs) rapidly differentiate into mature cells when removed from their endogenous niche. Bone tissue engineering seeks to develop strategies for years that recapitulate key structural, biochemical, and cellular features of bone and the BM microenvironment to study HSC processes. Despite recent advances, the in vitro reconstruction of the complex and heterogeneous BM niche remains unresolved. This thesis aims to recreate two essential components of the BM microenvironment under controlled laboratory conditions to evaluate the synergistic influence of scaffold bioactivity and hydrogel stiffness on the stemness preservation of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs). Specifically, additive manufacturing techniques are employed to fabricate ceramic and metallic scaffolds that mimic the endosteal niche, while interpenetrating polymer networks (IPNs) are synthesised to emulate the reticular niche of the BM. These materials are subsequently integrated with model cell lines and, ultimately, human stem cells to establish advanced in vitro BM models. The phenotypic analysis confirmed that scaffold/IPN constructs significantly enhance the stemness-preservation of HSPCs compared to state-of-the-art bioengineering strategies for HSCs cultivation. The resulting scaffold/IPN systems serve as 3D cell culture modular platforms to investigate cell–cell and cell–material interactions within biomimetic BM environments.
bone marrow, additive manufacturing, scaffold, interpenetrating polymer networks, stem cells
Date of defence
22.06.2026
Date of publish
22.06.2027
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Process of defence
Disertační práce Ing. Drotárové se zabývá významným tématem vývoje in vitro modelu mikroprostředí kostní dřeně, které hraje klíčovou roli v udržování kostní homeostázy a procesu krvetvorby (hematopoézy). Nový in vitro model by mohl nahradit testování patofyziologických procesů probíhajících v kostní dřeni nebo testování léčiv prováděné v podmínkách in vivo. Projekt zahrnuje dvě hlavní části, a to vývoj endosteální niky a retikulární niky, které byly kombinovány buď s osteoblasty, nebo s kmenovými buňkami a hematopoetickými kmenovými buňkami (HSC). Téma je aktuální a stanovené cíle byly splněny. Vývoj in vitro modelů představuje významnou oblast výzkumu, protože umožňuje snižovat počet zvířat využívaných ve výzkumu a vývoji, například při testování bezpečnosti a účinnosti nových léčiv nebo při studiu patofyziologických procesů. Takový model by měl co nejvěrněji napodobovat strukturu a komplexitu skutečné tkáně či orgánu a simulovat jejich fyziologické nebo patologické děje. Navržený model kostní dřeně vykazuje ve srovnání s dosud publikovanými jednoduchými 2D a 3D modely vyšší míru komplexity, a je proto vhodnější pro in vitro testování. Umožňuje totiž intenzivnější vzájemné interakce mezi různými typy buněk i složitější interakce mezi buňkami a extracelulární matrix. Tyto interakce jsou nezbytné pro správnou buněčnou odpověď při testování nových chemických látek. V průběhu obhajoby disertace paní Ing. Drotárová prokázala hluboké znalosti v oblasti tkáňového a materiálového inženýrství. Na dotazy oponentů a členů komise odpověděla výborně.
Language of thesis
English
Faculty
Středoevropský technologický institut VUT
Department
Central European Institute of Technology BUT
Study programme
Advanced Materials and Nanosciences (CEITEC-AMN-CZ-P)
Composition of Committee
prof. Ing. Radimír Vrba, CSc. (předseda) prof. RNDr. Karel Maca, Dr. (místopředseda) Mgr. Eva Filova, Ph.D. (člen) Mgr. David Pavliňák, Ph.D. (člen) Prof. Dr. Cornelia Lee-Thedieck (člen)
Supervisor’s reportM.Sc. Edgar Benjamin Montufar Jiménez, Ph.D.
Reviewer’s reportMgr. Eva Filova, Ph.D.
Reviewer’s reportProf. Dr. Cornelia Lee-Thedieck
Reasons for publication postponement
Publication of the final thesis has been postponed in compliance with the provisions of Section 47b (4) of Act No. 111/1998 Coll., on the Higher Education Institutions and on amendments and supplements to other acts, as amended.
Due to intelectual protection issues. We will aply for a patent on her results/developments.
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová