|
|
The Cell-Nanomaterial Interactions and Their Application in Biomedicine
Vrabcová, Lucie ; Hubálek Kalbáčová, Marie (vedoucí práce) ; Pešta, Martin (oponent) ; Benson, Veronika (oponent)
Nanomateriály vstoupily na pole medicíny již na počátku tisíciletí a od té do doby daly vzniknout řadě pokroků a novým možnostem v diagnostice, léčbě i regeneraci, čímž nadále umožňují rozvoj personalizované medicíny. Interakce v nano-měřítku umožňují dosud nepředstavitelné možnosti v ovlivňování procesů na molekulární úrovni. Nové perspektivy v aplikacích nanomateriálů zároveň zvyšují pozornost ohledně otázek bezpečnosti pro zdraví a životní prostředí. Ačkoliv se objevilo mnoho nových biomedicínských aplikací nanomateriálů, většina z nich se stále nachází ve fázi konceptu. Základní in vitro výzkum elementárních interakcí nanomateriálů s biologickým prostředím by tudíž měl být nezbytnou součástí jejich vývoje. Cílem této dizertační práce bylo popsat cytokompatibilitu a interakce dvou typů nanomateriálů s různými lidskými buňkami. Jako první byla testována vhodnost ultra-jemného titanu pro budoucí využití ve vývoji implantátů. Pozitivní efekt byl potvrzen především pro růst osteoblastů a materiál byl doporučen pro preklinické testování jako kostní či zubní implantát. Dále bylo popsáno několik druhů ultra-malých (˂ 5 nm) nanočástic o různém původu (křemík, zlato a platina) v různých podmínkách, abychom získali informace o jejich cytotoxicitě v závislosti na čase a koncentraci a také o jejich chování...
|
|
| |
|
|
L1CAM and its role in cellular senescence
Mrázková, Blanka ; Hodný, Zdeněk (vedoucí práce) ; Hubálek Kalbáčová, Marie (oponent) ; Rohlena, Jakub (oponent)
Senescence, původně definovaná jako nevratná zástava buněčného cyklu, hraje úlohu dvousečné zbraně. Kromě toho, že je považována za bariéru bránící vzniku rakoviny, pozitivně přispívá k procesům, jako je hojení ran a regenerace tkání. Na druhé straně v případě, že senescentní buňky zůstávají v organismu delší dobu, většinou pokud nejsou eliminovány imunitním systémem, se podílejí na nemocech souvisejících se stárnutím a na stárnutí samotném. Senescentní buňky se také objevují jako nežádoucí výsledek radioterapie a chemoterapie, přičemž pokud nejsou takové buňky eliminovány, mají i v tomto případě škodlivý účinek. Poslední dobou se stále častěji objevují důkazy o tom, že senescetní buňky jsou schopny překonat antiproliferační bariéru, vstoupit zpět do buněčného cyklu a stát se maligními (často po nádorové terapii), což se zdá být v rozporu s jejich původní definicí. Ve snaze zlepšit kvalitu zdraví a života a minimalizovat vznik nádorového bujení v důsledku léčby se senescentní buňky staly jedním z nejzajímavějších objektů cílené terapie. To otevírá prostor pro vývoj efektivních nástrojů, jmenovitě léků specificky zabíjejících nebo minimalizujících škodlivé účinky senescentních buněk (senolytika). Tato senolytika jsou zaměřena na odstranění senescentních buněk ve snaze omladit organismus, zlepšit...
|
|
|
Biokompatibilita platformy tvořené diamantovými částicemi s nervovými buňkami.
Gottfriedová, Kristýna ; Benson, Veronika (vedoucí práce) ; Hubálek Kalbáčová, Marie (oponent)
5 Abstract Microelectrode arrays represent therapeutic approach to neurodegenerative diseases treatment. The development of electrode platforms is rather challenging due to the direct interaction of the material with neuronal tissue. Nanodiamond is one of the researched materials because of its biochemical properties: biocompatibility with many cell types, chemical inertness, high wear and corrosion resistance. During nanodiamond platforms development, biological research focuses on biocompatibility of used material with primary neurons and the evaluation of their adherence to the nanodiamond that is important for recording of electrical activity of neurons. Both, the biocompatibility as well as the adherence depend on the used nanodiamond, manufacturing, roughness, and surface modification. The amount of boron dopant enabling electric conductivity of nanodiamond is also important. In my thesis, I have summarized research on biocompatibility and adherence of neural cells on behalf of above mentioned parameters. I discuss here the variability of experimental results in order to surface modification and cultured cells type. According to the research reports, it seems that neuronal cells prosper well and prefer to adhere to platforms covered with molecules of extracellular matrix or at least poly-lysine...
|
|
|
Biomolecular corona of Si and Au nanoparticles and its impact on interaction with cells
Javorová, Pavlína ; Hubálek Kalbáčová, Marie (vedoucí práce) ; Fišer, Radovan (oponent)
Biologická odpoveď na prítomnosť zlatých a kremíkových nanočastíc je intenzívne študovanou oblasťou. Veľmi málo sa ale vie o vplyve ultramalých a malých nanočastíc. Vďaka unikátnym chemicko-fyzikálnym vlastnostiam, ktoré vo veľkej miere súvisia s ich rozmermi sú nanočastice schopné špecifickej interakcie so živým organizmom až na molekulárnej úrovni. Po vstupe nanočastice do komplexného fyziologického prostredia dochádza k adsorbcii molekúl tohto prostredia, prevažne proteínových, k povrchu nanočastice a vytváraniu polymérneho obalu, biomolekulárnej korony. Predpokladá sa, že prvý kontakt nanočastíc s bunkami je sprostredkovaný práve molekulami biokorony na ich povrchu, ktoré majú významnú úlohu aj v ďalších krokoch interakcie komplexu nanočastica-biokorona s bunkou. Popis vzniku a štruktúry biokorony sú preto rovnako dôležitými ako popis samotnej nanočastice. Nanočastice vstupujú a sú internalizované do vnútra bunky a bunkových kompartmentov rovnakými mechanizmami ako využívajú molekuly a látky prirodzene v organizme. Trocha odlišne sa správajú ultramalé a malé nanočastice, ktorých interakcie s bunkami zatiaľ nie sú dobre preskúmané. Odpoveď cicavčích buniek na prítomnosť ultramalých nanočastíc je rôzna a výskumy zatiaľ neodhalili jednotné pravidlá v tejto oblasti. Dôvodom sú pravdepodobne...
|
|
|
Biokompatibilita platformy tvořené diamantovými částicemi s nervovými buňkami.
Gottfriedová, Kristýna ; Benson, Veronika (vedoucí práce) ; Hubálek Kalbáčová, Marie (oponent)
Existuje mnoho typů platforem, které jako povrch, bezprostředně interagující s buňkami, využívají diamant. Hlavní rozdíly jsou v typu použitých diamantů. Jedná se o nanodiamanty a ultrananokrystalické diamanty, které mohou být různě strukturované a také dopované o atomy boru. Ačkoli by pravděpodobně bylo hezké, kdyby na platformách nemusela být žádná povrchová úprava. Podle výsledků výzkumů to nevypadá jako lehký úkol, výzkum v tomto směru probíhá, ale zatím bez významných úspěchů. Nejlepších výsledků se při kultivaci buněk na platformách dosahuje, když je povrch potažen alespoň částečkami molekul extracelulární matrix. Jako o trošku méně účinné se jeví využití molekul, které na základě elektrostatických sil navodí adhezi buňky. Jedná se například o molekulu lysinu. Dalším krokem ve výzkumu je ověření, zda povrchy, které se v první fázi zkoumání jevily jako biokompatibilní, budou i po dopování stále optimální pro růst buněk. Z níže uvedených výzkumů zatím vyplývá, že například dopování nanodiamantu borem nemá významný vliv na prosperitu buněk. Klíčová slova nanodiamant, nervová buňka, biokompatibilita, mikroelektrodové pole
|
|
|
Studium interakce buněk s biomimetickým materiálem a jeho využití v biomedicíně
Sauerová, Pavla ; Hubálek Kalbáčová, Marie (vedoucí práce) ; Vandrovcová, Marta (oponent) ; Jendelová, Pavla (oponent)
Biomateriály jsou považovány za velmi slibné nástroje pro regenerativní medicínu. Mají kompenzační nebo podpůrnou funkci v organismu a jsou často vyvíjeny k podpoře specifických konvenčních léčebných postupů. Takzvané biomimetické materiály jsou vyvíjeny tak, aby napodobily přirozené prostředí organismu a indukovaly pozitivní přirozené reakce vlastní organismu. Podstatnou součástí vývoje biomateriálu je in vitro biologické hodnocení, které charakterizuje (často poprvé) potenciál vytvořeného materiálu pro klinické využití. Tato Ph.D. práce se zabývá in vitro biologickým hodnocením tří různých biomimetických materiálů. Ve všech třech případech bylo komplexní hodnocení nedílnou součástí procesů vývoje a optimalizace materiálu. Každý materiál byl in vitro charakterizována na úrovni interakce buňka-materiál s ohledem na zamýšlenou specifickou aplikaci. V první části práce je charakterizována reakce buněk na potenciální "drug delivery" systém založený na bázi koloidních komplexů kationických surfaktantů s kyselinou hyaluronovou (HyA). Práce popisuje protektivní účinek HyA, ale také jeho limity, a potvrzuje úlohu fetálního bovinního séra (FBS) v buněčné odezvě na stresové stimuly. Výsledky ukázaly, že komplexy surfaktantů a HyA jsou slibné "drug delivery" systémy. Ve druhé části práce jsou hodnoceny...
|
|
|
Studium vlastností virových kapsidových proteinů a vývoj rekombinantních vakcín a diagnostických komponent založených na umělých virových strukturách
Fraiberk, Martin ; Forstová, Jitka (vedoucí práce) ; Hubálek Kalbáčová, Marie (oponent) ; Hejnar, Jiří (oponent)
Cílem této studie bylo vytvořit systém pro snadnou produkci různých veterinárních chimérických vakcín založených na stabilních strukturách myšího polyomaviru (MPyV). Systém je určen pro antigeny, které jsou problematické z hlediska produkce nebo stability. Nejprve byly navrženy univerzální vektory pro bakulovirovou produkci chimérických, viru podobných částic (VLPs) nebo pentamer založených na hlavním kapsidovém proteinu VP1 MPyV, k jejich využití jako vakcíny proti jiným patogenům. Různé strategie použité v této studii jsou založené na: A) vystavení vybraných imunogenních epitopů na povrchu VLPs MPyV jejich inzercí do povrchové smyčky proteinu VP1, B) inzerci cizorodých peptidů a proteinů dovnitř VLPs nebo C) fúzi cizorodého proteinu nebo jeho částí s C-koncem proteinu VP1, a tedy vytvoření pentamer chimérického proteinu. Kandidátní vakcinační antigeny proti prasečímu cirkoviru typu 2 (PCV2), původci systémových chorob spojených s PCV2 (PCV2-SD), který způsobuje významné ekonomické ztráty v chovech prasat, byly připraveny pomocí zkonstruovaných vektorů. Všechny kandidátní vakcíny byly po imunizaci myší schopny indukovat produkci protilátek proti kapsidovému proteinu PCV2. Kandidátní vakcína VarC založená na fúzním kapsidovém proteinu MPyV a PCV2 dokázala indukovat produkci protilátek s nejvyšší...
|
|
|
Adhesion, growth and differentiation of osteoblasts and mesenchymal stromal cells on biocompatible nanomaterial surfaces
Brož, Antonín ; Hubálek Kalbáčová, Marie (vedoucí práce) ; Černý, Jan (oponent) ; Kylián, Ondřej (oponent)
Tato dizertační práce je založena na článcích popisujících základní výzkum uhlíkových nanomateriálů pro možné užití v biomedicíně. Cílem této práce bylo popsat způsob, kterým lidské osteoblasty (linie SAOS-2) a primární lidské mesenchymální kmenové buňky (hMSC) adherují, rostou a jak se chovají na povrchu několika uhlíkových alotropů - nanokrystalickém diamantu (NCD), filmu z jednostěnných uhlíkových nanotub (SWCNT) a grafenu. Využití uhlíku jako základního materiálu slibovalo vysokou biokompatibilitu a možnost užitečných modifikací povrchu. NCD měl upravenou nanotopografii povrchu (nanodrsnost a nanostrukturování suchým leptáním). Všechny materiály měly pak upravenou povrchovou atomární terminaci kyslíkem a vodíkem, která mění povrchovou elektrickou vodivost, povrchový náboj a smáčivost. Bylo předpokládáno, že terminace může mít také vliv na buněčnou adhezi a proliferaci. Ukázalo se, že studované materiály je vskutku možné použít jako substrát pro kultivaci výše zmíněných adherentních buněčných typů. Různé nanodrsnosti povrchu NCD měly rozdílný vliv na adhezi a metabolickou aktivitu diferencovaných SAOS-2 a nediferencovaných hMSC. Nanostrukturování NCD ovlivnilo formování fokálních adhezí buněk. Povrchové terminace NCD a dalších studovaných nanomateriálů v součinnosti s proteiny fetálního...
|
|
|
Effects of silicon nanoparticles on human cells
Bělinová, Tereza ; Hubálek Kalbáčová, Marie (vedoucí práce) ; Janoušková, Olga (oponent)
V posledních několika letech byly nanočástice studovány, jako možná platforma pro využití v biomedicíně. Pro určení správného aplikačního potenciálu těchto materiálů, je nejprve nutno charakterizovat jejich vliv na biologické systémy. Bylo studováno několik typů nanočástic na bázi křemíku s ohledem na jejich vliv na metabolickou aktivitu lidských buněk, jmenovitě osteoblastové (SAOS-2) a monocytární (THP-1) linie. Získané výsledky naznačují, že vliv částic na buňky je úzce svázán s kultivačními podmínkami, ve kterých jsou částice buňkám představeny. Navíc bylo provedeno několik mikroskopických experimentů za účelem lokalizace částic v buňkách. Konvenční mikroskopické metody se ovšem v tomto případě ukázaly značně limitující. Klíčová slova: křemíkové nanočástice, kvantové tečky, interakce buňka-částice, cytotoxicita
|
host ::
RSS.