|
|
Bioapplications of novel nanostructured materials
Fučíková, Anna ; Valenta, Jan (vedoucí práce) ; Polívka, Tomáš (oponent) ; Plášek, Jaromír (oponent)
Název práce: Bioaplikace nových nanostrukturních materiálů Autor: Anna Fučíková Katedra: Katedra chemické fyziky a optiky, Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy v Praze Vedoucí doktorské práce: Doc. RNDr. Jan Valenta, Ph.D. Katedra chemické fyziky a optiky, Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy v Praze Abstrakt: Tato práce se zabývá vývojem nových fluorescenčních značek na bázi křemíkových nanokrystalů. Pro srovnání jsou zkoumány také nanodiamanty a komerční kvantové tečky na bázi CdSe. Křemíkové nanokrystaly jsou malé (1-4 nm) ve srovnání s ostatními testovanými nanočasticemi; připravujeme je pomocí elektro-chemického leptání v roztoku HF. Povrch Si nanokrystalů lze aktivovat různými molekulami a tím modifikovat jejich luminiscenční vlastnosti. Luminiscence má kvantovou účinnost až 30 % a je relativně fotostabilní (na rozdíl od ostatních fluorescenčních značek, které vybělují) Si nanočástice jsou poměrně stabilní v biologickém prostředí, z dlouhodobého hlediska ovšem biodegradabilní a netoxické. Pomocí mikro-spektroskopie jsme schopni pozorovat jednotlivé luminiskující Si nanokrystaly a to i uvnitř živých buněk. Studované nanodiamanty vykazují pouze slabou luminiscenci, jsou velmi stabilní v biologickém prostředí, ale neodbouratelné a při větších koncentracích značně toxické. Komerční...
|
|
|
Targeted biocompatible nanoparticles for therapy and cancer diagnostics.
Neburková, Jitka ; Cígler, Petr (vedoucí práce) ; Benson, Veronika (oponent) ; Schirhagl, Romana (oponent)
SOUHRN Nanočástice mají mnoho předpokladů k tomu, aby byly použity v cílené medicíně. Mohou zastávat více funkcí najednou a sloužit tak jako zobrazovací značky nebo nosiče účinných látek pro terapii. Po modifikaci vhodným cílícím ligandem mohou specificky interagovat s rakovinnými buňkami. Účinnost cílení nicméně závisí na poměru mezi specifickou a nespecifickou interakcí nanočástic s buňkami. Nespecifické interakce nanočástic s buňkami nesouvisí s cíleným receptorem a musí být odstraněny, aby bylo možné snížit pozadí zobrazování, případně snížit škodlivý efekt léků na zdravé tkáně. V této práci byly povrchové modifikace nanočástic zkoumány především na biokompatibilních uhlíkových nanočásticích nanodiamantech, které vykazují výjimečné fluorescenční vlastnosti jako je dlouhá doba života fluorescence, fluorescence bez fotodestrukce ("photobleaching"), bez blikání ("photoblinking") a citlivost fluorescence k elektromagnetickému poli. Hlavními nedostatky nanodiamantů, které jsou v této práci řešeny, jsou nízká koloidní stabilita částic v pufrech a médiích, jejich nespecifické interakce s proteiny a buňkami a omezené možnosti modifikací povrchu. Tyto nedostatky byly překonány pokrytím nanodiamantů vrstvou biokompatibilních, hydrofilních a elektroneutrálních polymerů poly(etylenglykolu) a poly[N-(2-...
|
|
|
Fyziologická a patofyziologická role GCPII v organismu
Sedlák, František ; Konvalinka, Jan (vedoucí práce) ; Klener, Pavel (oponent) ; Smetana, Karel (oponent)
Glutamátkarboxypeptidasa II (GCPII) je metaloproteáza zodpovědná za štěpení neurotransmiteru N-acetyl-aspartyl-glutamátu v centrálním nervovém systému na N-acetyl-aspartát a glutamát. Současně v lidském tenkém střevě napomáhá vstřebávání folátů pomocí odštěpování γ-vázaných glutamátů z folyl-poly-γ-glutamátu. GCPII je u člověka exprimována i v řadě dalších orgánů (např. ledviny a prostata) a nádorech, kde však její fyziologická funkce není známa. Při komplexním studiu role tohoto enzymu v savčím organismu jsme nejprve charakterizovali komerčně dostupné monoklonální protilátky proti GCPII. Dále jsme vyvinuli jejich plně syntetickou náhradu založenou na hydrofilním polymeru s navázanými GCPII inhibitory. Poté jsme zhodnotili vhodnost užití myšího biomodelu pro studium funkce GCPII in vivo, kdy jsme zachytili rozdíl v expresním profilu GCPII v myši a člověku. U myši ani v prostatě, ani v tenkém střevě jsme GCPII nepozorovali. Pro zhodnocení fyziologické a patofyziologické funkce enzymu jsme analyzovali myší GCPII-deficientní model. Kromě pozorování zvětšených semenných váčků u starších samců jsme nezjistili žádný další zjevný fenotyp. Obdobně jsme vyvrátili i schopnost GCPII štěpit amyloidní peptidy (Aβ1-40 a Aβ1-42). Ukazuje se tak, že chybějící aktivita GCPII v organismu nemá žádné evidentní...
|
|
|
Targeted biocompatible nanoparticles for therapy and cancer diagnostics.
Neburková, Jitka
SOUHRN Nanočástice mají mnoho předpokladů k tomu, aby byly použity v cílené medicíně. Mohou zastávat více funkcí najednou a sloužit tak jako zobrazovací značky nebo nosiče účinných látek pro terapii. Po modifikaci vhodným cílícím ligandem mohou specificky interagovat s rakovinnými buňkami. Účinnost cílení nicméně závisí na poměru mezi specifickou a nespecifickou interakcí nanočástic s buňkami. Nespecifické interakce nanočástic s buňkami nesouvisí s cíleným receptorem a musí být odstraněny, aby bylo možné snížit pozadí zobrazování, případně snížit škodlivý efekt léků na zdravé tkáně. V této práci byly povrchové modifikace nanočástic zkoumány především na biokompatibilních uhlíkových nanočásticích nanodiamantech, které vykazují výjimečné fluorescenční vlastnosti jako je dlouhá doba života fluorescence, fluorescence bez fotodestrukce ("photobleaching"), bez blikání ("photoblinking") a citlivost fluorescence k elektromagnetickému poli. Hlavními nedostatky nanodiamantů, které jsou v této práci řešeny, jsou nízká koloidní stabilita částic v pufrech a médiích, jejich nespecifické interakce s proteiny a buňkami a omezené možnosti modifikací povrchu. Tyto nedostatky byly překonány pokrytím nanodiamantů vrstvou biokompatibilních, hydrofilních a elektroneutrálních polymerů poly(etylenglykolu) a poly[N-(2-...
|
|
|
Design and synthesis of surface architectures on fluorescent nanodiamonds
Havlík, Jan
Díky svým unikátním vlastnostem a vysoké biokompatibilitě patří fluorescenční nanodiamanty mezi slibné zástupce uhlíkatých nanomateriálů s potenciálně širokým spektrem uplatnění v mnoha odvětvích. Jejich nízká intenzita fluorescence a koloidní nestálost v biologickém prostředí však doposud brání jejich širšímu využití. Optimalizace jejich přípravy spolu s vývojem nových vhodných povrchových architektur tak představuje významnou výzkumnou výzvu. V rámci této práce byly navrženy a optimalizovány jednotlivé kroky přípravy fluorescenčních nanodiamantů, díky čemuž bylo dosaženo řádového zvýšení intenzity jejich fluorescence spolu s omezením poškození jejich povrchu grafitizací. Dále byla vyvinuta metoda ozařování nanodiamantů umožňující dramatické navýšení jejich produkce. S využitím částečné fluorace funkčních skupin na povrchu nanodiamantů byla demonstrována možnost ovlivnění parametrů jejich fluorescence. Byla také vyvinuta metoda zvyšující homogenitu a cirkularitu nanodiamantů, což významně ovlivnilo jejich interakci s biologickými strukturami. Možná uplatnění tohoto materiálu v medicíně a biologickém výzkumu byla demonstrována na přípravě částic s komplexní povrchovou architekturou umožňujících cílení a terapii nádorových buněk. Bylo také objevena a na in vitro a ex vivo modelech demonstrována vysoká a...
|
|
|
Targeted biocompatible nanoparticles for therapy and cancer diagnostics.
Neburková, Jitka
SOUHRN Nanočástice mají mnoho předpokladů k tomu, aby byly použity v cílené medicíně. Mohou zastávat více funkcí najednou a sloužit tak jako zobrazovací značky nebo nosiče účinných látek pro terapii. Po modifikaci vhodným cílícím ligandem mohou specificky interagovat s rakovinnými buňkami. Účinnost cílení nicméně závisí na poměru mezi specifickou a nespecifickou interakcí nanočástic s buňkami. Nespecifické interakce nanočástic s buňkami nesouvisí s cíleným receptorem a musí být odstraněny, aby bylo možné snížit pozadí zobrazování, případně snížit škodlivý efekt léků na zdravé tkáně. V této práci byly povrchové modifikace nanočástic zkoumány především na biokompatibilních uhlíkových nanočásticích nanodiamantech, které vykazují výjimečné fluorescenční vlastnosti jako je dlouhá doba života fluorescence, fluorescence bez fotodestrukce ("photobleaching"), bez blikání ("photoblinking") a citlivost fluorescence k elektromagnetickému poli. Hlavními nedostatky nanodiamantů, které jsou v této práci řešeny, jsou nízká koloidní stabilita částic v pufrech a médiích, jejich nespecifické interakce s proteiny a buňkami a omezené možnosti modifikací povrchu. Tyto nedostatky byly překonány pokrytím nanodiamantů vrstvou biokompatibilních, hydrofilních a elektroneutrálních polymerů poly(etylenglykolu) a poly[N-(2-...
|
|
|
Design and synthesis of surface architectures on fluorescent nanodiamonds
Havlík, Jan
Díky svým unikátním vlastnostem a vysoké biokompatibilitě patří fluorescenční nanodiamanty mezi slibné zástupce uhlíkatých nanomateriálů s potenciálně širokým spektrem uplatnění v mnoha odvětvích. Jejich nízká intenzita fluorescence a koloidní nestálost v biologickém prostředí však doposud brání jejich širšímu využití. Optimalizace jejich přípravy spolu s vývojem nových vhodných povrchových architektur tak představuje významnou výzkumnou výzvu. V rámci této práce byly navrženy a optimalizovány jednotlivé kroky přípravy fluorescenčních nanodiamantů, díky čemuž bylo dosaženo řádového zvýšení intenzity jejich fluorescence spolu s omezením poškození jejich povrchu grafitizací. Dále byla vyvinuta metoda ozařování nanodiamantů umožňující dramatické navýšení jejich produkce. S využitím částečné fluorace funkčních skupin na povrchu nanodiamantů byla demonstrována možnost ovlivnění parametrů jejich fluorescence. Byla také vyvinuta metoda zvyšující homogenitu a cirkularitu nanodiamantů, což významně ovlivnilo jejich interakci s biologickými strukturami. Možná uplatnění tohoto materiálu v medicíně a biologickém výzkumu byla demonstrována na přípravě částic s komplexní povrchovou architekturou umožňujících cílení a terapii nádorových buněk. Bylo také objevena a na in vitro a ex vivo modelech demonstrována vysoká a...
|
|
|
Targeted biocompatible nanoparticles for therapy and cancer diagnostics.
Neburková, Jitka ; Cígler, Petr (vedoucí práce) ; Benson, Veronika (oponent) ; Schirhagl, Romana (oponent)
SOUHRN Nanočástice mají mnoho předpokladů k tomu, aby byly použity v cílené medicíně. Mohou zastávat více funkcí najednou a sloužit tak jako zobrazovací značky nebo nosiče účinných látek pro terapii. Po modifikaci vhodným cílícím ligandem mohou specificky interagovat s rakovinnými buňkami. Účinnost cílení nicméně závisí na poměru mezi specifickou a nespecifickou interakcí nanočástic s buňkami. Nespecifické interakce nanočástic s buňkami nesouvisí s cíleným receptorem a musí být odstraněny, aby bylo možné snížit pozadí zobrazování, případně snížit škodlivý efekt léků na zdravé tkáně. V této práci byly povrchové modifikace nanočástic zkoumány především na biokompatibilních uhlíkových nanočásticích nanodiamantech, které vykazují výjimečné fluorescenční vlastnosti jako je dlouhá doba života fluorescence, fluorescence bez fotodestrukce ("photobleaching"), bez blikání ("photoblinking") a citlivost fluorescence k elektromagnetickému poli. Hlavními nedostatky nanodiamantů, které jsou v této práci řešeny, jsou nízká koloidní stabilita částic v pufrech a médiích, jejich nespecifické interakce s proteiny a buňkami a omezené možnosti modifikací povrchu. Tyto nedostatky byly překonány pokrytím nanodiamantů vrstvou biokompatibilních, hydrofilních a elektroneutrálních polymerů poly(etylenglykolu) a poly[N-(2-...
|
|
|
Design and synthesis of surface architectures on fluorescent nanodiamonds
Havlík, Jan ; Kotek, Jan (vedoucí práce) ; Lang, Kamil (oponent) ; Štěpánek, František (oponent)
Díky svým unikátním vlastnostem a vysoké biokompatibilitě patří fluorescenční nanodiamanty mezi slibné zástupce uhlíkatých nanomateriálů s potenciálně širokým spektrem uplatnění v mnoha odvětvích. Jejich nízká intenzita fluorescence a koloidní nestálost v biologickém prostředí však doposud brání jejich širšímu využití. Optimalizace jejich přípravy spolu s vývojem nových vhodných povrchových architektur tak představuje významnou výzkumnou výzvu. V rámci této práce byly navrženy a optimalizovány jednotlivé kroky přípravy fluorescenčních nanodiamantů, díky čemuž bylo dosaženo řádového zvýšení intenzity jejich fluorescence spolu s omezením poškození jejich povrchu grafitizací. Dále byla vyvinuta metoda ozařování nanodiamantů umožňující dramatické navýšení jejich produkce. S využitím částečné fluorace funkčních skupin na povrchu nanodiamantů byla demonstrována možnost ovlivnění parametrů jejich fluorescence. Byla také vyvinuta metoda zvyšující homogenitu a cirkularitu nanodiamantů, což významně ovlivnilo jejich interakci s biologickými strukturami. Možná uplatnění tohoto materiálu v medicíně a biologickém výzkumu byla demonstrována na přípravě částic s komplexní povrchovou architekturou umožňujících cílení a terapii nádorových buněk. Bylo také objevena a na in vitro a ex vivo modelech demonstrována vysoká a...
|
|
|
Carbon nanomaterials and their interactions with bacteria
Jurková, Blanka ; Beranová, Jana (vedoucí práce) ; Kuthan, Martin (oponent)
Uhlíkové nanomateriály jsou v poslední době v centru pozornosti hlavně díky svým zajímavým, často unikátním vlastnostem. Mají široké možnosti využití, například v elektronice, optice, kosmetice solárních článcích, stavebních materiálech, vzduchových filtrech, k leštění materiálů, jako ochranné povrchy či suchá maziva. Zatímco jejich fyzikální a chemické vlastnosti jsou již dobře prozkoumány, výzkum jejich působní na živé organismy je stále v počátcích. Tato práce je zaměřena na interakce uhlíkových nanomateriálů, konkrétně grafenu, fullerenu, uhlíkových nanotrubiček a nanodiamantů, s bakterálními buňkami a jejich antibakteriální a antiadhezivní účinky. Mechanismy toxického působení zahrnují porušení vnějších struktur buňky v důsledku přímého kontaktu s nanomateriálem, narušení bakteriálního metabolismu nebo produkci volných kyslíkových radikálů. Přesné porozumění dějům, které se odehrávají mezi bakteriální buňkou a uhlíkovými nanomateriály, může přispět k výzkumu jejich možných aplikací v medicíně či možností jejich ekologické recyklace.
|
host ::
RSS.