Biomateriály a bioanalogické systémy

Výzkum Pracovníci Přístrojové vybavení Publikace

 

Výzkum

Oddělení se zaměřuje na vývoj terapeutik, diagnostik a tkáňových náhrad v propojení výzkumu zabývajícího se syntézou a zpracováním nových materiálů s biologickým a lékařským výzkumem v rámci projektu BIOCEV a dalších partnerů z biologických a lékařských pracovišť.

Cílem našeho základního výzkumu je nalezení souvislostí mezi chemickou kompozicí a morfologií vyvíjených typů biomateriálů a jejich biologickou aktivitou v specifických biomedicinálních aplikacích.

Pracovní skupiny :

  1. Laboratoř polymerních nanoterapeutik
  2. Laboratoř nanomateriálů pro diagnostiku a biotechnologické procesy
  3. Laboratoř polymerních biomateriálů pro regerativní medicínu

Charakteristika oddělení

Laboratoř polymerních nanoterapeutik

(pod BIOCEV výzkumným projektem  4.1.1. Vývoj polymerních terapeutik a diagnostik pro léčbu a diagnostiku nádorových chorob )

(vedoucí Ing. Richard Laga, PhD.)

Oblasti výzkumu

  • Polymerní vakcíny a imunostimulanty
  • Polymerní systémy pro transport léčiv
  • Polymerní systémy pro transport nukleových kyselin

Tematické zaměření

  • Vývoj nových typů syntetických polymerních vakcín sestávajících z hydrofilního či amfifilního vysokomolekulárního nebo nadmolekulárního polymerního nosiče, rekombinantního antigenu a syntetického adjuvancia pro profylaxní léčbu infekčních a nádorových onemocnění
  • Synéza a charakterizace nových typů vodorozpustných či na stimul reagujících amfifilních polymerních nosičů léčiv pro cílenou terapii nádorových a zánětlivých onemocnění
  • Vývoj nových typů syntetických polykationtů umožňujících komplexaci, cílený transport a řízené uvolňování nukleových kyselin (plasmidová DNA, siRNA, miRNA); syntéza reaktivních hydrofilních polymerů pro povrchovou modifikaci virových a nevirových vektorů genů využitelných při terapii nádorových onemocnění

Výzkumná činnost

Výzkumné aktivity Laboratoře polymerních nanoterapeutik jsou převážně zaměřeny na studium a vývoj polymerních konjugátů biologicky aktivních látek určených pro humánní léčbu různých typů infekčních, nádorových a zánětlivých onemocnění. Navrhované polymerní systémy jsou sestaveny z hydrofilních nebo amfifilních polymerních nosičů, lišících se složením (např. polyakryláty, polymethakryláty, polymethakrylamidy, polyethylenglykoly, polyaminokyseliny, atd.), valencí funkčních skupin (telechelický, semi-telechelický, multivalentní) či architekturou polymerního řetězce (např. lineární, větvený, hvězdicový, micelární, atd.), na které jsou přes stabilní či (hydrolyticky, enzymaticky nebo redukčně) biodegradovatelné spojky kovalentně i nekovalentně vázány různé druhy biologicky aktivních látek (např. léčiva, proteiny, nukleové kyseliny, atd.). Polymerní nosiče navíc nabízí možnost zabudování specifických směrujících jednotek a/nebo fluorescenčních, radioisotopových či kontrastních látek do jejich struktur, což konjugátům zajistí aktivní směrování přímo do poškozeného místa v organizmu a umožní jejich vizualizaci v organizmu pomocí zobrazovacích technik. Laboratoř polymerních nanoterapeutik využívá jak moderních organických, polymerizačních a biokonjugačních postupů k přípravě vysoce definovaných „na míru šitých“ materiálů, tak řadu sofistikovaných fyzikálně-chemických a analytických technik umožňujících precizní charakterizaci připravených materiálů.

Zahraniční spolupráce

Laboratoř polymerních nanoterapeutik intenzivně spolupracuje s řadou světově uznávaných biologických i fyzikálně-chemických pracovišť vedených např. Prof. Leonardem Seymourem (Department of Oncology, Oxford University, UK), Dr. Robertem Sederem (Vaccine Research Center, National Institute of Allergy and Infectious Diseases, National Institutes of Health, USA) nebo Prof. Karstenem Mäderem (Institute of Pharmacy, Martin-Luther-University, Germany), avšak je otevřená pro nové spolupráce s akademickými i neakademickými subjekty. Našim potenciálním partnerům můžeme nabídnout bohaté znalosti a zkušenosti jak v oblastech polymerní a organické syntézy, tak v oboru fyzikální chemie makromolekul. Naše polymerní systémy mohou být využity pro transport terapeutické látky, které zajistí prodlouženou dobu cirkulace v krevním řečišti, nižší toxicitu a řízené uvolnění přímo v místě terapeutického účinku.

 

Laboratoř nanomateriálů pro diagnostiku a biotechnologické procesy

 (pod BIOCEV výzkumným projektem   4.1.2. Materiály pro diagnostiku a biotechnologické procesy)

(vedoucí  Ing. Michal Babič, PhD.)

Oblasti výzkumu

  • Syntéza, modifikace a charakterizace polymerních nano- a mikročástic pro biomedicinální a biotechnologické aplikace

Hlavní cíle výzkumu

  • Zvýšení citlivosti a selektivity částicových imunoesejí prostřednictvím návrhu složení matrice a povrchové úpravy polymerních částic
  • Vývoj povrchových úprav magnetických nanočástic pro diagnostiku in vivo
  • Návrh monodisperzních vícefunkčních mikročásticových nosičů pro vázání, nesení a separaci biomolekul

Náplň výzkumné činnosti

S bouřlivým rozvojem biotechnologií a nanomedicíny vyvstává potřeba vývoje nových vícefunkčních nano- a mikročástic s navázanými biologickými ligandy, které naleznou použití v diagnostice a terapii nádorových a neurodegenerativních onemocnění a v buněčných terapiích. Naším cílem  je návrh biokompatibilních částic s kontrolovanou morfologií, velikostí, polydisperzitou, povrchovým nábojem a povrchovou architekturou, která zajistí koloidní stabilitu v biologických prostředích, vícefunkční navazování ligandů, zvýšení účinnosti diagnostických postupů, nebo zjednodušení biotechnologických procesů. Částice budou navrhovány s ohledem na chování ve vnějších magnetických polích.

Našim partnerům můžeme rovněž nabídnout přípravu nano- a mikročástic s požadovanými povrchovými vlastnostmi dle předložených požadavků.

 

 

Laboratoř  Polymerní biomateriály pro regerativní medicínu

(pod BIOCEV výzkumným projektem   4.1.3. Polymerní biomateriály pro regenerativní medicínu)

(vedoucí  Mgr. Dana Kubies, CSc.)

Důležitým faktorem podporujícím integraci biomateriálů s tkání příjemce v biomedicinálních aplikacích je immobilizace biologicky účinných látek na povrch biomateriálu. V rámci této laboratoře se zabýváme vývojem technologií povrchových modifikací biomateriálů, které umožňují řízené zavedení biologicky aktivních substancí na povrch porézních nosičů i neporézních implantátů určených pro osazení buňkami k vytvoření tkáňových náhrad. Povrchovými modifikacemi polymerních nosičů sledujeme možnost modulovat jejich interakci s tkání v místě implantace (např. adsorpce proteinů, adheze, proliferace nebo diferenciace buněk, endotelizace povrchu).

Oblasti výzkumu :

  • Povrchové modifikace biomateriálů  za účelem zvýšení jejich bioaktivity
  • Příprava 3D nosičů pro aplikace v oblasti regenerace tkání

 

Projekty :

  • Depozice koloidních roztoků funkcionalizovaných blokových kopolymerů s cílem zavedení  specifických sekvencí peptidů a růstových faktorů na polylaktidové povrchy
  • Depozice polyelekrolytických multivrstevnatých filmů připravených technikou postupné depozice vrstev (layer-by-layer depozice) s následnou nekovalentní imobilizací růstových faktorů
  • Příprava polyelektrolytických částic jako nosičů růstových faktorů.
  • Depozice organizovaných souborů fibrínových nanostruktur rostoucích u povrchu katalytickým působením povrchově vázaného trombinu na okolní tekutinu obsahující fibrinogen a následná nekovalentní a kovalentní immobilizace růstových faktorů.  Postupnou depozicí a aktivací fibrinogenu a řízenou tvorbou fibrinu byly např. připraveny trojrozměrné fibrinové sítě s růstovými faktory na povrchu syntetických cévních protéz. Tento povlak umožnil na vnitřní stěně protézy vypěstovat vrstvu endoteliálních buněk analogickou přirozenému cévnímu povrchu.  

 

Spolupráce

  • ·Institut klinické a experimentální medicíny (IKEM), Klinika diabetologie CD, Praha, Česká republika (MUDr. Jan Kříž, PhD.)
  • Oddělení  Biomateriály a tkáňové inženýrství, Fyziologický ústav AV ČR, Praha (Doc. Lucie Bačáková, CsC.)
  • Ústav hematologie a krevní transfuze, Praha (Prof. Ing. Jan E. Dyr, DrSc.)
  • Institute of Science & Technology in Medicine, Keele University Medical School, Stoke-on -Trent, UK (Prof. Alicia El Haj, Dr. Ying Yang)
  • Oddelenie pre výskum biomateriálov , Ústav polymérov SAV ,  Bratislava, Slovensko, (Ing. Igor Lacík, DrSc.)

BIOpolymerní POstdoktorandská Laboratoř a vzdělávácí centrum  - BIOPOL

Centrum polymerních materiálů a technologií Otty Wichterla - CPMTOW

Centrum biomedicinálních polymerů - CBMP

Centrum polymerních senzorů - CPS

Polymery pro energetiku - EnergoLab


Ústav makromolekulární chemie AV ČR v.v.i.

Heyrovského nám. 2
162 06 Praha 6
tel:+420 296 809 111
fax:+420 296 809 410

Strategie 21