Transcript Nanokémia kutatócsoport Hajdú Angéla előadás

Modern Orvostudományi Technológiák
a Semmelweis Egyetemen
Technológiai modul
Nanokémia kutatócsoport
Laborvezető: Prof. Zrínyi Miklós
Dr. Hajdú Angéla
Biokompatibilis anyagok:
Mesterséges mátrixok és nanorészecskék
Technológiai modul
A nanotechnológiától a mesterséges szövetig
Dr. Hajdú Angéla
Nanokémia kutatócsoport
Laborvezető: Prof. Zrínyi Miklós
Célkitűzés
• Bioanyagok előállítása:
– Biokompatibilitás
– Struktúra
– Külső kontroll
• Aminosav alapú polimer
szálak:
• Extracelluláris mátrix
• Mesterséges izom
• Mágneses folyadékok
• MRI
• Mágneses nyomon
követés, hipertermia
• Célzott bejuttatás
PSI szálak - elektromos szálhúzás
PSI - poli-szukcinimid
PSI szálak - elektromos szálhúzás
• Mesterséges extracelluláris mátrix
• Mesterséges izom modell
PSI szálak - Mikroszkópos vizsgálat
SEM
Konfokális mikroszkóp
- biokompatibilis
- rugalmas
- mechanikailag stabil
- hidrofil, hidrofób
- alakítható
- könnyen módosítható
felületi csoportok
Atomerő mikroszkóp (AFM)
Elő kísérletek az
Orálbiológia Tanszékkel
fog eredetű sejteken
Szál átmérő:
0,1-3 mm
Mágneses folyadékok
•
•
•
•
Előállítás: lúgos hidrolízis
Primer részecskeméret: 10 nm, Hidrodinamikai átmérő: 100nm
Felületmódosítás
Negatív felületi töltés, karboxil csoportok.
DLS
VSM
SEM
Mágneses rezonancia képalkotás
Nanorészecskék
felületének jelölése
izotóppal → elő kísérletek
NIVIC
PET-MRI kontrasztanyag
Nanorészecskék kölcsönhatása
fehérjékkel→ megváltozott kontraszt hatás
Kölcsönhatás élő rendszerekkel
5, 20, 100 mg/ml
Biokompatibilis
5, 20, 100
mg/ml
NINCS
se citotoxikus, se
antiproliferatív hatás
Sejtmembránon történő átjutás:
endoszomális, lizoszómális felhalmozódás
A549
Clathrin
20’
impulzus
20’
+6h
impulzus inkubáció
PSI szálak+mágneses részecskék
Mágneses
Konfokális
mikroszkóp
3D
szerkezet
AFM
Fázis kép
2γ
mikroszkóp
Összefoglalva
• Elektromos szálhúzás -> extracelluláris mátrix,
mesterséges izom modell
• Mágneses folyadékok
– MRI alkalmazás
– Izotóppal jelölés
– Fehérjékkel és sejtekkel kölcsönhatás
vizsgálata
• Mágneses polimer gél-szálak előállítása
Prof Zrínyi Miklós
Dr Hajdú Angéla
Dr Varga Zsófia
Molnár Kristóf
Juriga Dávid
Bauer Andrea Rita
László István
Vass Gergő
Botos Anita
Janis Anett
Tél András
Simon Elza
PASP gél gömbök
Jól definiált, ugrásszerű változás
a duzzadásfokban a környezeti
paraméterek változ(tat)ására
pH
Hőmérséklet
Fémion-koncentráció
Redoxpotenciál
PASP gél
Ca2+
0mM
5mM
10mM
3.8
PASP gél gömbök reverzibilis
duzzadása-zsugorodása Ca2+
ionok hatására
3.6
3.4
Átmérõ (mm)
3.2
3.0
100mM Ca2+
2.8
2.6
2.4
2.2
2.0
-100
Átmérő: 3 mm
2,2 mm
1,3 mm
0
100
200
300
Idõ (min)
400
500
600
700
Ciszteaminnal keresztkötött PSI gél gömbök
Jól definiált, ugrásszerű változás a duzzadásfokban a környezeti
paraméterek változ(tat)ására: Redoxpotenciál
O
H2N
O
-
O
-
O
-
NH
NH2
NH
O
O
HN
O
O
O
O
m
H2N
O
O
-
O
O
pH=8
O
HN
O
SH
SH
O
NH
O
-
O
-
NH
O
O
O
H
N
NH
NH
nO
O
O
-
O
O
H
N
NH2
m
O
O
-
O
HN
O
O
O
-
O
O
O
NH
NH
-
O
-
H2O
S
O
O
N
H
O
n
O
S
HN
H
N
O
O
-
O
H2N
N
H
O
HN
O
O
N
H
N
H
O
O
O
O
NH
NH
O
O
n
-
O
-
O
-
O
NH
O
HO
O
O
HN
O
-
NH
O
O
-
O
O
O
NH
NH
NH
NH
O
NH
H2N
O
NH
O
O
nO
O
O
+
HO
S
HO
S
-
m
-
O
OH
SH
NH2
NH
O
+
HS
O
PASP gél
Ciszteaminnal és
diamino butánnal
keresztkötve
-
NH2
mO
Diszulfid híd
↓
Nyitó-záró
mechanizmus
Poliszukcinimid (PSI)
• Előállítás: Termikus polikondenzációval L-aszparaginsavból.
O
O
H2N
OH
n
OH
O
D
N
R'
98% H3PO4
Vákuum
R
PSI hidrolizálva→poliaszparaginsav(PASP)
Biokompatibilis
PSI →PASP anhidridje
O
n
Keresztkötők: dibutil
amin, ciszteamin, cisztein
Biodegradábilis polimerek:
Poli-glicerin-szebacinsav
Poli-glicerin-citromsav
PGS
Bioanyagok és biomimetikus anyagok kutatása
• Biokompatibilis és/vagy biodegradábilis polimerek
– nano mérettartományba
– szabályozott- és célba juttatott hatóanyag-leadáshoz
Szálképzést
– tervezhetően lebomló biodegradábilis polimerek befolyásoló
paraméterek:
– önszerveződő struktúrák
• Alkalmazott
– mesterséges izmok
feszültség
• Magnetit nanorészecske alapú mágneses folyadékok • Tűhegy és
céltárgy
– előállítása
távolság
– stabilizálása
• Adagolási
– kontrasztképző hatásának vizsgálata MRI vizsgálatok során
sebesség
• Oldat
– kölcsönhatásuk különböző sejtvonalakkal (HeLa, MRC5,
A549)
viszkozitása
• Oldat
összetétele