Biologické modely

Biologické laboratoře založené v rámci Centra Bio-medicinálních 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 tvoří čtyři laboratoře se zavedenými molekulárně biologickými metodami a přístrojově vybaveny pro sledování genové exprese a její regulace, dále strukturních a funkčních vztahů mezi informačními molekulami (nukleovými kyselinami, proteiny) a polymerními biomateriály. 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. Nedílnou součástí je rovněž sledování antimikrobiálního vlivu makromolekul s využitím bakteriálních a kvasinkových kultur a možnost produkce a izolace rekombinantních proteinů.

Jedním z hlavních cílů naší práce je dynamicky reagovat na požadavky a potřeby vznikající při vývoji makromolekulárních látek tak, aby výsledky z prvních biologických testů těchto materiálů, mohly přispět k jejich modifikaci, selekci a nasměrovat ke zlepšení jejich vlastností. Dále pak zavádět nové metodické přístupy, vhodné pro charakterizaci vzájemné interakce polymerních materiálů a buněk. Opíráme se o úzkou mezioborovou spolupráci jak odborníků stojících u zrodu těchto materiálu, tak např. lékařů a farmaceutů, kteří realizují výsledné aplikace.

Hlavními tématy výzkumné činnosti jsou především:

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) nesoucích biologicky aktivní látky, zejména protinádorová léčiva, s buňkami in vitro. Cílem je sledování jejich chování (především cytotoxicita, vstup do buněk a vnitrobuněčná distribuce) 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 studium polymerních vakcín pro genovou terapii.

Chování buněk při interakci s magnetickými nanočásticemi, nanokrystaly

Zaměřujeme se na studium interakce s buňkami, vstupu nanočástic/nanokrystalů do buněk a jejich další využití např. v diagnostice pro značení buněk.

Studium modifikovaných povrchů stimulujících osteogenní diferenciaci buněk určených pro reparaci tkání

Zaměřujeme se na sledování růstových vlastností a diferenciace buněk rostoucích na modifikovaných površích na bázi polyethylen oxidu (PEO)/PLA určených pro studium materiálů vhodných pro reparaci především kostní tkáně. Pro stimulaci buněk k diferenciaci dále také studujeme vliv karbonových nanomateriálů.

Nanovláknové nosiče určené pro reparaci tkání a jako depo cytostatických léčiv

Zaměřujeme se na sledování cytostatických a cytotoxických účinků nanovláknových nosičů na bázi chitosanu/želatiny/kyseliny polymléčné (PLA), dále pak studium růstových vlastností a diferenciace primárních buněk např. pigmentových buněk ve výstelce sítnice pěstovaných na těchto nosičích, které jsou potenciálně využitelné pro transplantační účely.

Biologické vlastnosti hydrogelových systémů vhodných pro reparaci centrální nervové soustavy (CNS) a jiných měkkých tkání

Studujeme růstové a diferenciační vlastnosti embryonálních kmenových a mesenchymálních buněk na těchto površích s ohledem na jejich chemicko-fyzikální vlastnosti. Cílem je optimalizace hydrogelů pro aplikace in vivo a další medicínské využití.

Mikrobiální vlastnosti hemagelu

Zaměřujeme se na studium antimikrobiálních vlastností hemagelu a jeho modifikací pro lékařské aplikace.