velikost textu

Targeted biocompatible nanoparticles for therapy and cancer diagnostics.

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Targeted biocompatible nanoparticles for therapy and cancer diagnostics.
Název v češtině:
Cílené biokompatibilní nanočástice pro terapii a diagnostiku rakoviny.
Typ:
Rigorózní práce
Autor:
Mgr. Jitka Šlegerová
Id práce:
211904
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra biochemie (31-250)
Program studia:
Biochemie (N1406)
Obor studia:
Biochemie (NBIOD)
Přidělovaný titul:
RNDr.
Datum obhajoby:
14. 3. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
nanočástice, nanodiamanty, povrchové modifikace, polymerní vrstva, cílení buněk, biomedicínské aplikace
Klíčová slova v angličtině:
nanoparticles, nanodiamonds, surface modifications, polymer coating, anti-fouling, core-shell, cell targeting, biomedical applications
Abstrakt:
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- hydroxypropyl) metakrylamidu]. Optimalizovaná polymerní vrstva poskytovala částicím stabilizaci v koncentrovaných pufrech, eliminovala nespecifické interakce s buňkami a umožnila bioortogonální modifikace cílícími ligandy. Pro cílení k rakovinným buňkám byly nanodiamanty nejprve modifikovány cyklickým peptidem RGD. Tyto částice vykazovaly výrazný cílící efekt díky eliminaci nespecifických interakcí nanočástic s buňkami. Specifická interakce nanodiamantů s rakovinnými buňkami byla dále vylepšena po modifikaci proteinem transferinem a nízkomolekulárním inhibitorem glutamát karboxypeptidasy II. Díky vyvinutému biokompatibilnímu povrchu bylo možné nanodiamanty využít v biomedicínských aplikacích. Nejprve byly nanodiamanty s vrstvou zlata a polymeru použity pro účinné cílení a zabití rakovinných buněk pomocí fototermální ablace. Dále byly nanodiamanty s polymerní vrstvou a komplexy s Gd3+ ionty použity pro vytvoření optických relaxometrických nanosenzorů pracujících ve fyziologických podmínkách. Povrchová struktura nanosenzorů umožnila optické čtení lokalizovaných chemických dějů s extrémní citlivostí (10–22–10–20 mol).
Abstract v angličtině:
SUMMARY Nanoparticles (NPs) have considerable potential in targeted medicine. NPs can merge various functions and serve as labels for imaging or as nanocarriers in therapy. Modification of NPs with targeting ligands can lead to highly specific interactions with targeted cancer cells. However, the efficacy of targeting depends on the ratio between specific and non-specific interactions of a NP with the cell. Non-specific interactions of NPs are unrelated to targeted receptors and need to be eliminated in order to decrease background noise during imaging and adverse effect of drugs on healthy tissues. In this thesis, surface modifications of NPs were explored mainly on biocompatible carbon NPs called nanodiamonds (NDs), which have exceptional fluorescent properties such as long fluorescence lifetime, no photobleaching and photoblinking and sensitivity of their fluorescence to electric and magnetic field. Main issues addressed in this thesis are low colloidal stability of NDs in buffers and media, their non-specific interactions with proteins and cells and limited approaches for ND surface modifications. These issues were solved by coating NDs with a layer of biocompatible, hydrophilic, and electroneutral poly(ethylene glycol) or poly[N-(2- hydroxypropyl) methacrylamide] polymers. Optimized polymer coating provided NDs steric stabilization in concentrated buffers, eliminated non-specific interactions with cells and enabled further bioorthogonal functionalization of NDs. Modification of NDs was demonstrated using various targeting ligands. First, NDs were modified with targeting peptide cyclic RGD. These conjugates showed reasonable targeting effect thanks to the elimination of non-specific interactions. The specific interactions of NDs with cancer cells were further improved upon surface modification with transferrin and small-molecule inhibitor of glutamate carboxypeptidase II. The developed biocompatible interface of NDs enabled further biomedical applications. First, NDs with gold layer and polymer coating were shown to efficiently target and kill cancer cells using photothermal ablation. Second, optical relaxometric nanosensors working under physiological conditions were created from NDs with polymer layer containing Gd3+complexes. The chemically programmable structure of the polymer enabled optical readout of localized chemical processes occurring on an extremely small scale (10–22–10–20 mol).
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Jitka Šlegerová 53.34 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Jitka Šlegerová 279 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Jitka Šlegerová 276 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby prof. RNDr. Gustav Entlicher, CSc. 152 kB