Biologické modely

Biologické laboratoře založené v rámci Centra biomedicinálních polymerů daly základ vzniku Oddělení biologických modelů ÚMCH AV ČR v.v.i. Vznik biologických laboratoří byl výsledkem dlouhodobé potřeby efektivně propojit přípravu polymerních materiálů využitelných v biologickém výzkumu, především medicíně, s bezprostředním ověřením vlivu těchto materiálů na chování buněčných systémů.

Oddělení využívá širokou škálu biochemických a molekulárně biologických metod pro sledování genové exprese a její regulace, strukturních a funkčních vztahů mezi informačními molekulami (nukleovými kyselinami, proteiny) a polymerními biomateriály, stejně tak jako změn v metabolismu a morfologii buněk.  Laboratoře jsou vybaveny pro kultivaci tkáňových kultur, stanovení viability buněk, studium širokého spektra charakteristik buněčných linií (primárních, transformovaných a imortalizovaných) při aplikaci biomateriálů a studium buněčné signalizace či buněčné smrti s využitím průtokové cytometrie, fluorescenční a konfokální mikroskopie, dále pak pro studium interakce buněk s materiály určenými pro tkáňové inženýrství nebo imunomodulačních vlastností polymerních léčiv. Nedílnou součástí je také kultivace mikroorganismů pro sledování antimikrobiálního vlivu makromolekul.

Cílem práce oddělení je dynamicky reagovat na požadavky a potřeby vznikající při vývoji makromolekulárních látek tak, aby prvotní biologické testování těchto materiálů mohlo přispět k jejich modifikaci, selekci a nasměrovat k jejich další aplikaci. Cílem naší práce je také  úzká mezioborová spolupráce jak odborníků stojících u zrodu vyvíjených materiálů, tak  např. lékařů a farmaceutů, kteří  realizují výsledné aplikace.

Hlavní témata výzkumné činnosti:

Účinek polymerních nosičů léčiv, diagnostických látek, teranostik na chování buněk

Zaměřujeme se na studium interakce konjugátů polymerních nosičů nejčastěji na bázi N-(2-hydroxypropyl)methakrylamidu (HPMA), poly(2-oxazolinu) nebo např.  polykaprolaktonu nesoucích biologicky aktivní látky, zejména protinádorová léčiva, imunomodulační látky s buňkami in vitro. Cílem je sledování jejich chování (především cytotoxicita, vstup do buněk, vnitrobuněčná distribuce, vliv na genovou a proteinovou expresi apod.) v závislosti na struktuře polymerního nosiče, obsahu a způsobu vazby diagnostické či terapeutické látky, použití směrujících molekul (peptid, protilátka), apod. Součástí této problematiky je také nově studium glykopolymerů jako slibných inhibitorů nádorového bujení.

Chování buněk při interakci s magnetickými nanočásticemi, nanokrystaly

Zaměřujeme se na studium interakce s buňkami, vstup nanočástic/nanokrystalů do buněk a jejich další využití např. v diagnostice pro značení buněk či při distribuci léčiv.

Růst, diferenciace a chování buněk na nanovlákenných nosičích

Sledování biokompatibility a vhodných modifikací nanovlákenných nosičů na bázi chitosanu/želatiny/polymléčné kyseliny (PLA) pro růst a diferenciaci buněk. Studium růstových vlastností a diferenciace specifických buněk např. pigmentových buněk ve výstelce sítnice pěstovaných na těchto nosičích, potenciálně využitelných pro transplantační účely.

Biologické vlastností 3D materiálů/gelů určených pro tkáňové inženýrství

Studujeme růstové a diferenciační vlastnosti primárních buněk (např. embryonálních kmenových a mesenchymálních buněk) na 3D materiálech na bázi p(HPMA), p(HEMA) či injikovatelných peptidických gelů s ohledem na jejich chemicko-fyzikální vlastnosti. Cílem je optimalizace materiálů pro aplikace in vivo a další medicínské využití.

Antimikrobiální a antioxidační vlastnosti nanočástic

Zaměřujeme se na studium antimikrobiálních  a antioxidačních vlastností nanočástic, a to majoritně magnetických nanočástic s využitím širokého spektra bakteriálních kmenů a buněk bílé krevní řady, respektive.