|
|
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...
|
|
|
Nanotechnology in the intensive care: Intravascular biocompatibility of carbon nanomaterials-effect of carbon nanotubes on blood platelets
Šemberová, Jana ; Straňák, Zbyněk (vedoucí práce) ; Dyr, Jan (oponent) ; Hubálek Kalbáčová, Marie (oponent)
Nanotechnologie v intenzivní péči: Intravaskulární biokompatibilita uhlíkových nanomateriálů - uhlíkové nanotuby a krevní destičky Uhlíkové nanotuby patří v současnosti mezi nejdůležitější nanomateriály využívané v biologii a medicíně. Vyznačují se unikátními mechanickými a fyzikálně-chemickými vlastnostmi, jako je vysoká pevnost, pružnost a výborná vodivost při minimálníich rozměrech. To z nich dělá velmi atraktivní materiály pro použití v různých oblastech biomedicíny, z nichž mnohá zahrnují přímý kontakt s krví a přítomnost nanotub v intravaskulárním prostředí. V organismu se však mohou ocitnout i z jiné příčiny - po průniku tkáněmi z kontaminovaného okolního prostředí. Výzkum intravaskulární biokompatibility těchto materiálů je tedy klíčový pro zajištění bezpečnosti jejich dalšího praktického použití. V naší studii jsme se věnovali vlivu strukturálně odlišných uhlíkových nanotub na krevní destičky a porovnávali ho s efektem nanočástic amorfního uhlíku, fullerenu C60, fullerenolu C60(OH)24 a polystyrenových nanokuliček o standardní velikosti. Agregometrií jsme prokázali , že uhlíkové nanotuby způsobují agregaci krevních destiček v lidské plasmě, přičemž míra agregace rostla s koncentrací nanotub. Polystyrenové nanokuličky a ani fulleren, jehož molekula má kulovitý tvar, agregaci krevních...
|
|
|
Charakterizace nově vyvinutých fluorescenčních sond v buněčných systémech
Kadlecová, Julie ; Hubálek Kalbáčová, Marie (vedoucí práce) ; Hendrych, Tomáš (oponent)
Nanočástice (NP) představují v současné době progresivní oblast vědeckého výzkumu. Možnost syntetizovat je podle požadovaných parametrů otevírá možnosti pro jejich široké využití i v biomedicíně. Jedním z příkladů jsou nanočástice schopné detekovat buněčné děje, například pH. Již víme, že pH zdravé a rakovinné buňky se liší opačným gradientem na intracelulární a extracelulární straně membrány. V tomto kontextu se tato práce zabývá studiem fluorescenčních křemíkových nanočástic (SiNP) testovaných na buněčné linii lidských keratinocytů ze zdravého dárce (HaCaT) a z dárce s rakovinou kůže (A431). Po zjištění, že ani nejvyšší použité koncentrace SiNP nepůsobí cytotoxicky, mohly být dále studovány pomocí fluorescenční, konfokální a super-rezoluční mikroskopií. Aby bylo možné posoudit pH detekční vlastnosti těchto SiNP, byla zavedena metoda na měření intracelulárního pH fluorescenční raciometrickou sondou SNARF-1 pomocí fluorescenční spektroskopie a průtokové cytometrie. Jelikož jsou hodnoty pH intracelulárního prostředí úzce spjaty s buněčným metabolismem, byl taktéž charakterizován a porovnán metabolismus buněk linie A431 a HaCaT. K tomu byly využity metody pro měření spotřeby analogu glukózy (2-NBDG) a poměrně nová metoda na měření metabolismu v reálném čase SeaHorse. Rozdíly pozorované mezi buněčnou...
|
|
|
Interaction of human immune cells with ultrasmall nanoparticles
Javorová, Pavlína ; Hubálek Kalbáčová, Marie (vedoucí práce) ; Krulová, Magdaléna (oponent)
Aplikace nanočástic v oblasti teranostiky vyžaduje znalost specifické interakce nanočástic s imunitním systémem. Jedny z prvních buněk, se kterými nanočástice po vstupu do těla interagují jsou buňky mononukleárního fagocytárního systému. Cílem diplomové práce je připravit in vitro studii, která popisuje vliv dvou druhů zlatých a tří druhů křemíkových ultramalých nanočástic na imunitní buňky. Imunitní buňky jsou prezentovány v podobě primárních PBMC izolovaných z plné krve a buňky monocytární buněčné linie THP-1 v podobě monocytů a diferencovaných makrofágů. V průběhu experimentů s primárními buňkami je kladen důraz na zachování konceptu personalizované proteinové korony. Po charakterizaci použitých imunitních buněk jsou následně buňky stimulovány ultramalými nanočásticemi a je sledován vliv těchto nanočástic na buněčný metabolismus, životnost, stupeň diferenciace a sekreci pro- a protizánětlivých cytokinů. Výsledkem analýzy je zohlednění dalšího použití testovaných nanočástic v oblasti biomedicíny. Klíčová slova: primární monocyty, buněčné linie, diferenciace, makrofágy, cytokiny, cytotoxicita
|
|
|
Interactions of cells with nanoparticles for bio-medical applications
Bělinová, Tereza ; Hubálek Kalbáčová, Marie (vedoucí práce) ; Benson, Veronika (oponent) ; Topinka, Jan (oponent)
V posledních letech je na nanočástice nahlíženo jakožto na platformu s velkým aplikačním potenciálem pro biomedicínu. Nanočástice jsou v současnosti používány například jako nosiče léčiv, či jako zobrazovací technika, zcela jistě ale zůstává jejich další potenciál pro biomedicínské účely neodhalený. Pro zjištění aplikačního potenciálu nanočástic a případně i odhalení rizik, které nanočástice představují pro lidské zdraví, je nutné zevrubně prozkoumat interakce nanočástic in vitro. Přestože je různým typům nanočástic věnováno stále více pozornosti, dostupné informace o vztahu nanočástic (a to především ultra-malých nanočásticích s průměrem menším než 5 nm) s biologickými systémy, jsou stále velice limitované. Cílem této práce je poskytnout čtenářovi ucelené informace o interakcích ultra malých nanočástic (na bázi křemíku, zlata a nanodiamantů) s biologickým prostředím a lidskými buňkami. Je zde ukázán vliv těchto nanočástic na různé typy lidských buněk (osteoblasty, monocyty, keratinocyty, mesenchymální kmenové buňky) v závislosti na dávce nanočástic, délce jejich působení na buňky a také na kultivačních podmínkách. Právě kultivační podmínky, specificky přítomnost fetálního bovinního séra v kultivačním médiu, se ukázaly jako zcela zásadní. Nejprve byla studována biokompatibilita dvou různých typů...
|
|
|
Dvojí vliv mezenchymálních kmenových buněk na nádorové bujení - jeho potlačení nebo podpora?
Matsakyanová, Victoria ; Hubálek Kalbáčová, Marie (vedoucí práce) ; Dibus, Michal (oponent)
Mezenchymální kmenové buňky (MSC) jsou multipotentní buňky nehematopoetického charakteru schopné diferencovat do osteogenního, adipogenního a chondrogenního buněčného typu a které lze tradičně izolovat například z kostní dřeně, tukové tkáně nebo pupeční šňůry. Pro své diferenciační, trofické a imunomodulační vlastnosti a schopnosti samovolně migrovat do místa zánětu, poškozené tkáně či nádorového mikroprostředí mají MSC velký potenciál stát se nejen nástrojem pro podporu reparace a regenerace tkání, ale také pro využití v protinádorových terapiích. Jejich potenciál je dále podpořen možností genetických manipulací, které mohou že zesílit jejich protinádorový účinek. Účinek MSC v kontextu nádorového bujení však není zcela jednoznačný. Zatímco v některých případech MSC vykazují protinádorové účinky, v jiných případech naopak k rozvoji nádorového bujení přispívají. Tento dvojí vliv MSC na nádorové bujení je výsledkem působení mnoha faktorů modulujících vzájemnou interakci mezi MSC a nádorovými buňkami. Tato práce shrnuje současné znalosti o dvojím vlivu MSC na nádorové bujení a demonstruje možné faktory, které mohou být za nejednoznačný vliv MSC zodpovědné. Klíčová slova: mezenchymální kmenové buňky, nádorové bujení, nádorový tropismus, potlačení nádorového bujení, podpora nádorového bujení
|
|
|
Targeting of Viral Nanoparticles to CD44 via Hyaluronic Acid
Hustedová, Anna ; Španielová, Hana (vedoucí práce) ; Hubálek Kalbáčová, Marie (oponent)
Kyselina hyaluronová (HA) je testována jako agens cílící na rakovinné buňky nadměrně exprimující CD44. Mnohé typy nanopartikulí (NPs) byly využity k povrchové modifikaci pomocí HA. Viru podobné partikule myšího polyomaviru (VLPs) jsou zajímavou skupinou NPs. Kvůli zvýšení jejich potenciálu v rámci theragnostiky, mohou být VLPs modifikovány různými cílícími agens. HA však nebyla dosud testována jako cílící agens na VLPs, proto se tato práce zaměřuje právě na toto téma. HA (~14 kDa) byla připojena na VLPs skrze bispecifickou fluorescenční sondu odvozenou od Bodipy. Aby bylo možné otestovat cílící potenciál HA na srovnatelných nevirových NPs, byly podobným způsobem modifikovány nanodiamanty. NPs modifikované HA spolu s kontrolními variantami označenými Bodipy byly testovány na interakce s MDA-MB-231 buňkami nadměrně exprimujícími CD44. Interakce NPs s buňkami skrze CD44 byla zhodnocena pomocí kompetitivní vazebné eseje, kdy neznačená HA kompetovala s NPs o HA vazebná místa na CD44. CD44 specifické interakce byly detekovány v experimentech u HA modifikovaných nanodiamantů, zatímco VLP-HA* interagovaly s buňkami méně specificky. Kontrolní VLPs s polyethylenglykolem (PEG) s buňkami téměř neinteragovaly. Výsledky naznačují, že strategie cílení pomocí HA vyžaduje optimalizaci, aby bylo možné dosáhnout...
|
|
|
Studium buněčné toxicity vybraných nanočástic v tkáňových kulturách.
Filipová, Marcela ; Holada, Karel (vedoucí práce) ; Benson, Veronika (oponent) ; Hubálek Kalbáčová, Marie (oponent)
Bezpečnostní rizika, která vyplývají z cytotoxického působení nanočástic (NPs) v komplexním biologickém prostředí, zůstávají hlavním problémem, který limituje využití NPs v biomedicíně. V této studii byla vyšetřována cytotoxicita NPs odlišného složení, tvaru a velikosti, jmenovitě SiO2 NPs (SiNPs, 7-14 nm), superparamagnetických NPs oxidů železa (SPIONs, 8 nm) a karboxylovaných mnohovrstevných uhlíkových nanotub (CNTCOOHs, průměr: 60-100 nm, délka: 1-2 μm). Cytotoxicita byla vyhodnocena pomocí nově navržené screeningové eseje schopné současně stanovit aktivitu buněčných dehydrogenáz, aktivitu laktát dehydrogenázy (LDH) uvolněné z buněk do okolí a počet intaktních buněčných jader a apoptotických tělísek v kultuře lidských endotelových buněk izolovaných z pupečníkové žíly (HUVEC) rostoucích v jedné jamce 96-jamkové destičky. Zmíněné znaky byly následně využity k získání informace o životaschopnosti buněk a nekrotických a apoptotických aspektech buněčné smrti. Výsledky z této "tři v jednom" screeningové eseje buněčné smrti (CDS) ukázaly, že SiNPs a CNTCOOHs vyvolávaly výrazné cytotoxické působení projevující se poklesem životaschopnosti buněk a rozvojem tvorby apoptotických tělísek. Naproti tomu SPIONs navozovaly pouze mírnou cytotoxicitu. SiNPs navíc narušovaly buněčnou membránu vedoucí ke zvýšenému...
|
|
|
Cell-free scaffolds functionalized with bioactive compounds in bone tissue engineering
Lukášová, Věra ; Rampichová, Michala (vedoucí práce) ; Hubálek Kalbáčová, Marie (oponent) ; Libusová, Lenka (oponent)
Velká očekávání kladena na oblast tkáňového inženýrství směřují vědecké úsilí směrem k vývoji bezbuněčných nosičů. Bezbuněčné nosiče slouží jako dočasná výplň defektů kritické velikosti, které se nehojí spontánně. Doposud však nebyl vyroben nosič o vhodném složení. Modifikace bezbuněčných nosičů pomocí systému řízeného uvolňování léčiv aktivuje přirozené hojící procesy. Trombocyty jsou přírodním zdrojem růstových faktorů, chemokinů a cytokinů, které se účastní léčebné kaskády. Tento autologní zdroj bioaktivních látek je náhradou syntetických růstových faktorů. Cílem této doktorské práce je otestování bioaktivního bezbuněčného nosiče se systémem řízeného uvolňování léčiv, který by podpořil fyziologické hojení kostních defektů. Metoda odstředivého zvlákňování byla použita k výrobě vlákenných nosičů z poly-ε- caprolactonu (PCL). PCL nosiče byly funkcionalizovány různou koncentrací trombocytů. Bioaktivní látky uvolněné z aktivovaných trombocytů byly zachyceny ve vznikající trombinové síti, což následně umožnilo jejich postupné uvolňování. Bylo pozorováno zlepšení metabolické aktivity, proliferace a aktivity alkalické fosfatázy u MG-63 osteosarkomových buněk a lidských mesenchymálních kmenových buněk (hMSCs). Uvolňování bioaktivních látek po dvou týdnech dosáhlo fáze plató. Následně bylo testováno...
|
|
|
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...
|
host ::
RSS.