Ústav makromolekulární chemie AV ČR
banner

Polymerní a koloidní imunoterapeutika

Oddělení bylo založeno v roce 2021 jako součást Centra pro biomakromolekulární a bioanalogické systémy (BIOMOL) ÚMCH AV ČR. Laboratoře oddělení se nacházejí v Biotechnologickém a biomedicínském centru Akademie věd a Univerzity Karlovy ve Vestci (BIOCEV). Pracovníci oddělení jsou specialisté v oborech organické a polymerní syntézy a materiálových věd s rozsáhlými zkušenostmi s řešením mnoha syntetických a fyzikálně-chemických výzev týkajících se zejména přípravy pokročilých polymerních a koloidních systémů pro přenos různých typů bioaktivních látek. Posláním oddělení je základní a aplikovaný výzkum v oblasti polymerních a koloidních imunoterapeutik a diagnostik s potenciálním využitím v humánní medicíně. Výzkum je specificky zaměřen na návrh struktur, syntézu a charakterizaci konjugátů polymerních a koloidních nosičů s léčivy a kontrastními značkami pro terapii infekčních a onkologických onemocnění, či na neinvazivní zobrazování vnitřních tělesných struktur.

Výzkumné zaměření

Výzkumná činnost oddělení je zaměřena zejména na vývoj nových typů polymerních, koloidních a hybridních polymer-koloidních nosičových systémů různých typů imunoterapeutik, chemoterapeutik a kontrastních látek pro léčbu a diagnostiku závažných lidských onemocnění. Zvláštní pozornost je pak věnována řízené syntéze a detailní fyzikálně-chemické charakterizaci biokompatibilních nosičů různých molárních hmotností, rozměrů, složení a morfologií s ohledem na jejich biologické a biofyzikální vlastnosti in vivo. Ve výzkumu jsou využívány moderní syntetické, polymerační a biokonjugační procesy a sofistikované analytické a instrumentální techniky vedoucí k přípravě vysoce definovaných „na míru šitých“ nanomateriálů.

Makromolekulární vakcíny pro léčbu infekčních a nádorových onemocnění

Jedním z výzkumných cílů oddělení je vývoj pokročilých makromolekulárních vakcín vyvolávajících bezpečnou, účinnou a dlouhodobou stimulaci imunitního systému. Vakcíny jsou složeny z peptidových nebo proteinových antigenů a vysoce účinných syntetických adjuvancií, současně navázaných na polymerním nosiči, který zajišťuje imunoterapeutikům vyšší rozpustnost v tělních tekutinách, účinnější interakcí s buňkami imunitního systému a dlouhodobější účinek. Studovány jsou jak vlivy složení, struktury a velikosti polymerního nosiče, tak typu, množství a způsobu konjugace imunoterapeutik, to vše s ohledem na schopnost těchto systémů vyvolat antigen-specifickou imunitní odpověď in vivo. Makromolekulární vakcíny jsou experimentálně využívány při profylaxní léčbě infekčních onemocnění nebo při imunoterapii nádorů.

J. R. Francica, R. Laga, G. M. Lynn, G. Mužíková, L. Androvič et al., Star nanoparticles delivering HIV-1 peptide minimal immunogens elicit near-native Envelope antibody responses in nonhuman primates.
PLOS Biology (2019)

Polymerní kontrastní činidla pro magnetickou rezonanci

Dalším výzkumným cílem oddělení je vývoj pokročilých kontrastních činidel pro 31P, 19F, a 1H-MRI, umožňujících anatomické a funkční zobrazení vnitřních orgánů, tkání (včetně nádorů) a buněk lidského těla. Studované materiály jsou syntetické vodorozpustné polymery obsahující fosfor nebo fluor (nebo obojí), popřípadě jejich konjugáty s paramagnetickými nebo superparamagnetickými kovy na bázi železa. Studovány jsou jak vlivy složení a architektury polymerního řetězce, tak jejich konjugace se (super)paramagnetickými kovy, to vše s ohledem na jejich detekovatelnost in vitro a in vivo. Polymerní kontrastní činidla jsou testována při funkčním MRI zobrazování zánětlivých a nádorových tkání.

Polymerní nanomateriály pro fotoakustickou tomografii

Další část výzkumu je zaměřena na vývoj kontrastních látek na bázi povrchově modifikovaných polypyrrolových nanočástic a nanočástic typu „core-shell“ se superhydrofobními jádry s nízkým indexem lomu určené pro fotoakustické zobrazování. Částice jsou navrženy tak, aby generovaly fotoakustický signál buďto prostřednictvím samotných matric nebo pomocí speciálních NIR-absorbujících barviv imobilizovaných v superhydrofobních jádrech.

M. Paúrová, I. Šeděnková, J. Hromádková, M. Babič., Polypyrrole nanoparticles: control of the size and morphology.
J. Polym. Res. (2020)