Detail předmětu

Polymery v medicíně, farmacii a kosmetice

FCH-BC_PMFKAk. rok: 2025/2026

Předmět shrnuje dosavadní poznatky o polymerech a jejich kompozitech, které tvoří významnou část biomateriálů využívaných v regenerativní medicíně a farmacii, především jako součást medicínských zařízení, biosenzorů, implantátů, nosičů léčiv či buněk. Předmět podává přehled používaných novodobých syntetických a přírodních polymerů, kompozitů a hydrogelů zejména v medicíně a farmacii, metod jejich charakterizace a sledování fyzikálně-chemických a biologických vlastností včetně jejich chování v živých organismech. Neméně důležitý je však také výběr vhodných a bezpečných polymerů pro použití v kosmetice. 

 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav chemie materiálů (ÚCHM)

Vstupní znalosti

Student by měl mít základy organické a makromolekulární chemie.

 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Ústní zkouška (70 %), které předchází písemný test splněný na 60 %.

Aktivní účast na výuce včetně splněného testu (30 %).

 

Učební cíle

Předmět poskytne studentům základní přehled o historii a současnosti biomateriálů používaných v medicíně, farmacii a kosmetice. Studenti budou seznámeni se syntetickými a přírodními polymery, kompozity a hydrogely (i ve stádiu výzkumu), jejich obecnou syntézou, přípravou vzorků, charakterizací a testováním jak chemicko-fyzikálním tak i biologickým se zaměřením na materiály používané v regenerativní medicíně, tkáňovém inženýrství, farmacii a pro konkrétní medicínské aplikace. Teoretický přehled bude doplněn praktickou ukázkou v laboratoři.

 

Základní literatura

Guelcher SA, Hollinger JO, editors. An Introduction to Biomaterials. In: The biomedical engineering series, Neuman MR, series editor. Taylor & Francis Group, LLC. Boca Raton, Florida, USA. 2006, pp. 553. ISBN: 0-8493-2282-0 (CS)
PATRAVALE, Vandana, DISOUZA, John I. and SHAHIWALA, Aliasgar. Polymers for Pharmaceutical and Biomedical Applications, Fundamentals, Selection, and Preparation. Elsevier, 2024. ISBN 9780323954969 (CS)

Doporučená literatura

GEBELEIN, Charles G., CHENG, Tai C. and YANG, Victor C. (eds.). Cosmetic and Pharmaceutical Applications of Polymers. 1. Boston, MA: Springer US, 1991. ISBN 978-1-4613-6722-2 (CS)
VAN GHELUWE, Louise, CHOURPA, Igor, GAIGNE, Coline and MUNNIER, Emilie. Polymer-Based Smart Drug Delivery Systems for Skin Application and Demonstration of Stimuli-Responsiveness. Polymers. Online. 2021. Vol. 13, no. 8p. 1-31. [Accessed 15 September 2023]. DOI 10.3390/polym13081285 (CS)
VOJTOVÁ, L.; WOLFOVÁ, L.; JUREČKOVÁ, L.; KOHUTOVÁ, L. Úvod do tkáňového inženýrství. In Úvod do tkáňového inženýrství. Česká republika: MediaBros s.r.o., 2015. s. 19-45. ISBN: 978-80-260-9720- 4 (CS)

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D.

Osnova

1. Polymerní materiály – úvod, definice, rozdělení, aplikace v medicíně a celkový přehled polymerních materiálů a implantátů pro tkáňové inženýrství kostí, nervové a kardiovaskulární soustavy, kůže, šlach, menisků a chrupavek.

2. Biodegradace polymerů, biokompatibilita – charakterizace a testování materiálů in vitro i in vivo.

3. Syntetické polymery – všeobecný přehled, biodegradovatelné polyestery, polyhydroxyalkanoáty, polyesterkarbonáty, polyesteramidy, polyesteruretany, polypropylenfumaráty, polyortoestery, polyanhydridy, polyalkylkyanoakryláty, polyiminokarbonáty, anorganické polyfosfazeny a polyfosfoestery.

4. Biopolymery – polysacharidy: celulóza, hyaluronan, chitosan, alginát, silk fibroin – vlastnosti, modifikace a aplikace, polynukleotidy (RGD), proteiny (kolagen, fibrin), polyestery (PHB, PHV), isoprenoidy – vlastnosti, modifikace a aplikace.

5. Kompozitní polymerní materiály a jejich využití v medicíně – (nano)vlákny a (nano)částicemi plněné polymery, kombinace přírodních a syntetických polymerů, keramické (biosklo, hydroxyapatit) a kovové (titan stříbro, zlato) biomateriály, nové biomateriály připravené samouspořádavacími procesy (samouspořádávání, bottom up methods).

6. Hydrogely v medicíně – základní pojmy, klasifikace hydrogelů, struktura hydrogelů, reologie, síťování, mechanické vlastnosti, botnání, aplikace.

7. Polymery a biopolymery používané v kosmetice – PVA, PEG, CMC, HEC, karagenan, kolagen, kyselina hyaluronová,  liposomy, humektanty, emolienty.

8. Polymery ve farmaceutických aplikacích, farmaceutické obaly, polymery jako farmaceutické pomocné látky, řízené uvolňování léčiv.

9. Fyzikálně-chemické analýzy a charakterizace – rozdělení a přehled: FTIR, NMR, AFM, SEM, optická mikroskopie, botnání, GPC, GC-MS, DSC, TGA.

10. Biologické hodnocení nanomateriálů.

11. Regenerace tvrdých a měkkých tkání.

12. Praktické ukázky v laboratoři – příprava biomateriálů, 3D tisk.