Väitös biotuotekemian alalta, M.Sc. Ngoc Huynh

Väitöskirjan nimi: Engineering cellulose nanofibril hydrogels with bioactive phytochemicals: toward functional biomaterials

Väittelijä: Ngoc Huynh
Vastaväittäjä: Prof. Kristin Syverud, Norwegian University of Science and Technology, Norja
Kustos: Prof. Monika Österberg, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Eläinperäiset biomateriaalit ovat tällä hetkellä soluviljelyn ja kudosteknologian kultainen standardi niiden biologisen merkityksellisyyden vuoksi. Niiden käyttöön liittyy kuitenkin korkeita kustannuksia, eettisiä huolia sekä turvallisuusriskejä, kuten lajien välistä taudinaiheuttajien siirtymistä. Kasvit puolestaan edustavat alihyödynnettyä bioaktiivisten yhdisteiden ja materiaalien lähdettä.

Tässä väitöskirjassa Ngoc Huynh kehitti uusia kasvipohjaisia hydrogeli-materiaaleja yhdistämällä selluloosananofibrillejä (CNF) pajunkuoriuutteeseen (WBE) ja Aloe vera -uutteeseen (AV). Näissä hydrogeeleissä havaittiin parantunutta mekaanista kestävyyttä ja bioaktiivisuutta. Rakenteen ja ominaisuuksien välistä suhdetta tutkimalla osoitettiin, kuinka materiaalin suorituskykyä voidaan räätälöidä valitsemalla komponentit ja niiden suhteet strategisesti niiden vuorovaikutusten perusteella. Molemmissa hydrogeeleissä havaittiin mekaanisten ominaisuuksien parantumista, mutta taustalla olevat mekanismit erosivat toisistaan WBE:n ja AV:n erilaisten vaikutusten vuoksi.

Kehitysprosessiin kuului myös CNF:n keskeisten ominaisuuksien tutkiminen, kuten niiden vuorovaikutukset veden ja elävien solujen kanssa. Kvantitatiivinen tutkimus solu-solu- ja solu-materiaali-vuorovaikutuksista toteutettiin atomivoimamikroskopiaan perustuvilla menetelmillä CNF:n soveltuvuuden arvioimiseksi 3D-soluviljelyalustana. Tulokset osoittivat, että CNF:t voivat tarjota biomimeettisen alustan, joka tukee solujen elinkykyä ja ylläpitää solujen välistä tartuntaa.

Yhteenvetona voidaan todeta, että korkealaatuisia kasvipohjaisia hydrogeelejä voidaan kehittää uusilla suunnittelustrategioilla. Näillä materiaaleilla on merkittävää potentiaalia biolääketieteellisissä sovelluksissa, ja ne edistävät eläinkokeiden korvaamista, vähentämistä ja parantamista biolääketieteellisessä tutkimuksessa.

Avainsanat: Kasviuutteet, hydrogeelit, polysakkaridit, selluloosan nanofibrillit, bioaktiiviset yhdisteet, solujen ja materiaalien vuorovaikutukset

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): Aaltodoc