Nanotransporters for theranostics

Diplomová práce se zabývá využitím bakteriofága jako nanotransportéru léčiv v teranostice. Tímto termínem se označují v posledních letech velmi studované systémy, umožňující spojit diagnostiku, cílenou dopravu léčiv a monitorování odezvy pacienta na podanou léčbu. Tyto systémy jsou velmi vhodné zejména pro léčbu heterogenních onemocnění, jako je rakovina. Současné možnosti léčby jsou totiž často zatěžující pro celý organismus pacienta a snižují tak schopnost jeho boje s touto chorobou. Teoretická část práce je zaměřena na popis možností virových kapsid, proteinů a anorganických sloučenin jako nanotransportérů léčiv. V praktické části jsou srovnány různé metody kultivace bakteriofága v tekutém i tuhém médiu a s různými koncentracemi cukru maltózy, na jehož receptory na hostitelské buňce se bakteriofág váže. Jako optimální byla zvolena kultivace v tuhém médiu s 0,2% maltózou. Praktická část je zaměřena zejména na využití bakteriofága jako nanotransporétru cytostatického léčiva doxorubicinu. Byla sledována enkapsulace léčiva po aplikaci 0; 12,5; 25; 50; 100 a 200 g/ml doxorubicinu s použitím fluorescenční detekce. Bakteriofág byl prokazatelně schopen enkapsulovat všechny aplikované koncentrace doxorubicinu. Byly sledovány různé doby enkapsulace léčiva (2; 4; 8 a 12 hodin), přičemž jako optimální byly zvoleny 2 hodiny, jelikož při delší době nebylo enkapsulováno větší množství léčiva. Na závěr byly porovnány schopnosti enkapsulace léčiva bakteriofága a proteinu apoferritinu. Bakteriofág byl schopen enkapsulovat 4× větší koncentrace doxorubicinu a ten z něj byl uvolňován během promývání 10× méně než v případě apoferritinu. V práci tak bylo potvrzeno, že bakteriofág je vhodnou platformou pro cílené dopravování léčiv v teranostice.Master thesis deals with the use of bacteriophage as a theranostic drug nanocarrier. The term theranostics is used in recent years for systems that allow connecting of diagnostics, targeted drug delivery and monitoring of patient’s response to administered treatment in a single modality. These systems are very suitable especially with heterogeneous diseases, such as cancer. Nowadays, the treatment of cancer has often severe side effects to the patient’s body, which lowers his capability to fight the disease. Theoretical part of this work is focused on the properties of viral capsids, proteins and inorganic materials as drug nanocarriers. In practical part of this work, different methods for cultivation of bacteriophage are compared, both in liquid and solid medium and with different concentrations of the maltose, trough whose receptors bacteriophage is able to enter the host cell. Optimal was cultivation with 0.2% maltose in solid medium. Practical part is focused mainly on the use of bacteriophage as a nanocarrier for cytotoxic drug doxorubicin. Bacteriophage was able to encapsulate all applied concentrations of doxorubicin (0; 12.5; 25; 50; 100 and 200 g/ml), which was proved using fluorescent detection. Different times of encapsulation (2; 4; 8 and 12 hours) were studied. Optimal time was 2 hours. Encapsulation properties of bacteriophage were compared to apoferritin. Bacteriophage was able to encapsulate 4× higher concentrations of doxorubicin and its release during rinsing with water was 10× lower compared to apoferritin. This work concludes that bacteriophage is a very suitable platform for targeted drug delivery in theranostics.

Isolation and purification of nucleic acids using magnetised micro- and nanoparticles

Nukleové kyseliny jsou zcela jedinečnou složkou každého organismu. Určují jeho vzhled, chování nebo například dispozice k různým chorobám. I přes jejich důležitost je stále mnoho informací, které o nukleových kyselinách nejsou známy. Pro zkoumání nukleových kyselin je nutné je očistit od všech ostatních složek organismu. Běžné metody izolace a purifikace nukleových kyselin jsou ale často pracné a časově náročné, proto se nově vyvíjejí postupy využívající magnetickou separaci. Bakalářská práce se zabývá magnetizovatelnými mikro- a nanočásticemi a jejich využitím právě v oblasti izolace a purifikace nukleových kyselin. V práci jsou shrnuty obecné podmínky této izolace a jsou zde uvedeny metody detekce nukleových kyselin se zaměřením na elektrochemické metody. Je prezentován vhodný postup pro izolaci a purifikaci nukleových kyselin využívající magnetizovatelné částice a detekci pomocí square-wave voltametrie. V praktické části bakalářské práce byl tento postup optimalizován pro dosažení maximální výtěžnosti. Optimalizovány byly kroky promývání, imobilizace a eluce. Bylo zjištěno, že pro promytí částic před imobilizací nukleových kyselin na jejich povrch byl vhodným roztokem fosfátový pufr. Imobilizace probíhala po dobu 5 minut při teplotě 20 °C a mikrozkumavka během ní byla intenzivně třepána. Imobilizační roztok byl složen z 0,1M Na2HPO4 + 0,1M NaH2PO4, 0,6M guanidium thiokyanátu, 0,15M Tris-HCl o pH 7,5 a 2,5M CsCl. Pro promytí komplexu částice-nukleová kyselina po imobilizaci bylo vhodné použití 5M NaCl. Eluce probíhala po dobu 15 minut při teplotě 99 °C a optimálním elučním roztokem byl Tris-EDTA o pH 9,1.Nucleic acids are a completely unique component of every organism. They determine the appearance, behaviour or disposition to a certain disease. Despite their importance, there is still a lot of information unknown. In order to study the nucleic acids, they need to be purified from other components of the organism. The routine methods of isolation and purification are often laborious and time consuming; therefore experiments with magnetic separation are carried out. This thesis deals with magnetic micro- and nanoparticles and their application in this field. General conditions of this isolation are summarized in the thesis. Detection methods of nucleic acids are listed, focusing on electrochemical methods. A procedure for isolation and purification of nucleic acids using magnetic particles and square-wave voltammetry is described. This procedure was modified in experimental part of the thesis to achieve the maximum yield. Partial steps including washing, immobilization and elution were optimized. Results showed that the phosphate buffer was optimal for washing of beads before immobilization of nucleic acids on their surface. The optimal immobilization was carried out for 5 minutes at 20 °C and microtube needed to be firmly shaken during the process. Immobilization solution composed of 0.1M Na2HPO4 + 0.1M NaH2PO4, 0.6M guanidinium thiocyanate, 0.15M Trizma base adjusted by HCl on pH 7.5 and 2.5M CsCl. 5M NaCl was optimal for washing of the complex “beads-nucleic acid” after the immobilization. Elution was carried out for 15 minutes at 99 °C and the highest yield was obtained using elution solution composed of Tris-EDTA pH at 9.1

Effect of apoferritin surface-biomacromolecular modification on cellular uptake and inhibition of protein corona

The effects of surface modifications (PEGylation and PASylation) of natural nanocarriers based on apoferritin (FRT) were tested in this work. The main goals of performed PEGylation/PASylation were decreased protein corona formation leading to better internalization of drugs into diseased cells and therefore higher efficiency of treatment. The influence of created protein coronas on the amount of internalized experimental drug ellipticine (Elli) was evaluated via fluorescence microscopy. Various properties of these modified nanoparticles were studied, such as their cytotoxicity or release kinetics of Elli. According to performed experiments, PAS-10 modification appeared as the most appropriate surface modification

Evaluation of cytotoxicity of biphasic TiO2 nanoparticles with organic surface coatings

Titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) are used in lots of human applications because of their extraordinary nano scaled properties. Particularly, due to their photoprotective properties, they are used in topical dermatologic preparation and also as white pigment. Due to these properties their use in human life is more and more frequent. Despite the fact that nano dimension brings various beneficial properties, it could bring also bad features. Therefore, in this study, we evaluated a cytotoxicity of two types of biphasic TiO2 NPs using distinct cells of epithelial origin. We found that TiO2 NPs can induce cytotoxic stress resulting in fragmentation of DNA

Návrh optimalizace kapitálové struktury SME, a.s.

Import 20/04/2006Prezenční výpůjčkaVŠB - Technická univerzita Ostrava. Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství. Katedra (634) ekonomiky a managementu v metalurgi