Responsive and non-responsive soft matter nanomedicines for biomedical applications

• Název práce v češtině: Srovnání polymerních nanoléčiv odpovídajících a neodpovídajících na vnější podněty pro biomedicinální aplikace
• Název v anglickém jazyce: Responsive and non-responsive soft matter nanomedicines for biomedical applications
• Klíčová slova: biodegradovatelné nanočástice, micely blokových kopolymerů, léčba nádorových onemocnění, nanomedicína, polymerní nanočástice reagující na změny vnějšího prostředí, in vitro buněčné testy, in vivo testy na zvířatech.
• Klíčová slova anglicky: biodegradable nanoparticles, drug-loaded block copolymer micelles, cancer therapy, nanomedicine, pre-clinical and clinical progress of nanomedicines, soft matter nanomedicines, responsive nanoparticles, in vitro cells tests, in vivo animal tests.
• Akademický rok vypsání: 2010/2011
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Petr Štěpánek, DrSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 12.09.2011
• Datum zadání: 12.09.2011
• Datum potvrzení stud. oddělením: 12.09.2011
• Datum a čas obhajoby: 14.10.2015 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 31.08.2015
• Datum proběhlé obhajoby: 14.10.2015
• Oponenti: Ing. Zdeňka Sedláková, CSc.

Předběžná náplň práce

Dizertace představuje možná biolékařská použití samoasociovaných polymerních systémů a jejich
potenciál v rozvíjejícím se oboru nanomedicíny. Nanomedicína zahrnuje přípravu a vývoj diagnostických a
terapeutických systémů v nanoměřítku, například nanorobotů, nanobiosensorů, nanočástic pro prevenci,
diagnósu a léčbu celé řady onemocnění. Cílem nanomedicíny je zkvalitnění života pacientů. V nanomedicíně lze
použít obrovské množství různých nanomateriálů. V dizertaci se zaměřujeme na aktuální pokroky v přípravě
polymerních nanoléčiv zaměřených na zvýšení účinnosti léčby a diagnostiky nádorových onemocnění. Zvláštní
pozornost bude věnována liposomům, konjugátům polymer-léčivo, polymerním micelám a biodegradovatelným
nanočásticím s inkorporovaným léčivem. Zdůrazněny budou nové přístupy k překonání hlavních poblémů oboru
a uveden krátký přehled přípravků, které jsou ve fázi klinických zkoušek, případně které jsou již používány v
terapeutické praxi. Se znalostí bariér pro akumulaci nanočástic v nádoru způsobených fyziologicky nebo typem
polymerního nosiče jsme syntetizovali micely blokových kopolymerů a biodegradovatelné nanočástice s
inkorporovaným léčivem. Systémy reagující a nereagující na změny vnějšího prostředí byly dále
charakterizovány a byla stanovena jejich in vitro a in vivo chemoterapeutická účinnost.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The thesis outlines possible medical applications of soft matter assemblies as nanotechnology based
systems as well as their potential in the emerging field of nanomedicine. Nanomedicine can be defined as the
investigation area encompassing the design of diagnostics and therapeutics at the nanoscale, including nanobots,
nanobiosensors, nanoparticles and other nanodevices, for the remediation, prevention and diagnosis of a variety
of illnesses. The ultimate goal of nanomedicine is to improve patient quality-of-life. Because nanomedicine
includes the rational design of an enormous number of nanotechnology-based products focused on miscellaneous
diseases, a variety of nanomaterials can be employed. Therefore, the thesis is driven by a focus on recent
advances in the manufacture of soft matter-based nanomedicines specifically designed to improve cancer
diagnostics and chemotherapy efficacy. It will in particular highlight liposomes, polymer-drug conjugates, drugloaded
block copolymer micelles and biodegradable polymeric nanoparticles, emphasizing the current
investigations and potential novel approaches towards overcoming the remaining challenges in the field as well
as a brief overview of formulations that are in clinical trials and marketed products. Based on vehicle-related and
physiologically-related barriers (to nanoparticles accumulation in tumors) and on the main advantages and
drawbacks of soft matter nanomedicines, the selected drug-loaded block copolymer micelles and biodegradable
polymeric nanoparticles (non-responsive and responsive) were synthesized, characterized and their in vitro or in
vivo efficacy as cancer chemotherapeutics, was demonstrated.