Dendrimery jsou novou třídou globulárních nanopolymerů. Obvykle jsou povrchově modifikované a právě typ a náboj funkční povrchové skupiny udává způsob interakce dendrimeru s dalšími molekulami biologických systémů jako např. buňkami nebo oligonukleotidy. Schopnost kationických dendrimerů vytvářet komplexy na základě elektrostatických interakcí řadí dendrimery mezi vhodné nevirové vektory pro přenos léčiv, nukleových kyselin a oligonukleotidů a pro další využití v biomedicíně. Jednou z nukleových kyselin, která by mohla být vhodná pro vytváření stabilních dendriplexů a následně k transfekci do buněk, je siRNA (small interfering ribonukleová kyselina). SiRNA reguluje v buňce expresi genů mechanismem RNA interference. Vhodnými kandidáty pro vytvoření dendriplexu s siRNA jsou karbosilanové dendrimery. Fosfoniové a amoniové karbosilanové dendrimery prokazatelně tvoří dendriplexy s siRNA. Tyto komplexy se vytvářejí v různých poměrech vzhledem ke kladnému náboji povrchových skupin karbosilanových dendrimerů a zápornému náboji siRNA. Dendriplexy jednotlivých poměrů nábojů byly charakterizovány pomocí elektroforézy, jejich velikost metodou DLS, dále byl měřen zeta-potenciál, polarizační fluorescence a k zobrazení struktury bylo použito metody AFM.
Anotace v angličtině
Dendrimers are the new class of globular nano polymers. They have usually modified surface functional groups that type and charge gives to dendrimers specific way of interactions with molecules of biologicals systems for example cells and oligonucleotides. The ability of cationic dendrimers create complexes based on electrostatics interactions, make dendrimers to acting like nonviral vectors suitable for transport of drugs, nucleic acids, oligonucleotides and another use in biomedicine. One of the nucleic acid suitable for creating stable dendriplexs and for transfection into the cells is siRNA (small interfering ribonucleic acid). SiRNA controls the gene expression in cells with mechanism of RNA interference. Promising candidates for creating dendriplexes with siRNA are carbosilane dendrimers. Phosphorus and amino carbosilane dendrimers provably form dendriplexes with siRNA. These complexes are formed in different charge ratio due to positive charge of surface groups of dendrimers and negative charge of backbone of siRNA. Dendriplexes in each charge ratio were characterized by electrophoresis, also was measured the zeta-potential, sizes of dendriplexes by DLS (dynamics light scattering), fluorescent polarization and AFM for the structure view.
Dendrimery jsou novou třídou globulárních nanopolymerů. Obvykle jsou povrchově modifikované a právě typ a náboj funkční povrchové skupiny udává způsob interakce dendrimeru s dalšími molekulami biologických systémů jako např. buňkami nebo oligonukleotidy. Schopnost kationických dendrimerů vytvářet komplexy na základě elektrostatických interakcí řadí dendrimery mezi vhodné nevirové vektory pro přenos léčiv, nukleových kyselin a oligonukleotidů a pro další využití v biomedicíně. Jednou z nukleových kyselin, která by mohla být vhodná pro vytváření stabilních dendriplexů a následně k transfekci do buněk, je siRNA (small interfering ribonukleová kyselina). SiRNA reguluje v buňce expresi genů mechanismem RNA interference. Vhodnými kandidáty pro vytvoření dendriplexu s siRNA jsou karbosilanové dendrimery. Fosfoniové a amoniové karbosilanové dendrimery prokazatelně tvoří dendriplexy s siRNA. Tyto komplexy se vytvářejí v různých poměrech vzhledem ke kladnému náboji povrchových skupin karbosilanových dendrimerů a zápornému náboji siRNA. Dendriplexy jednotlivých poměrů nábojů byly charakterizovány pomocí elektroforézy, jejich velikost metodou DLS, dále byl měřen zeta-potenciál, polarizační fluorescence a k zobrazení struktury bylo použito metody AFM.
Anotace v angličtině
Dendrimers are the new class of globular nano polymers. They have usually modified surface functional groups that type and charge gives to dendrimers specific way of interactions with molecules of biologicals systems for example cells and oligonucleotides. The ability of cationic dendrimers create complexes based on electrostatics interactions, make dendrimers to acting like nonviral vectors suitable for transport of drugs, nucleic acids, oligonucleotides and another use in biomedicine. One of the nucleic acid suitable for creating stable dendriplexs and for transfection into the cells is siRNA (small interfering ribonucleic acid). SiRNA controls the gene expression in cells with mechanism of RNA interference. Promising candidates for creating dendriplexes with siRNA are carbosilane dendrimers. Phosphorus and amino carbosilane dendrimers provably form dendriplexes with siRNA. These complexes are formed in different charge ratio due to positive charge of surface groups of dendrimers and negative charge of backbone of siRNA. Dendriplexes in each charge ratio were characterized by electrophoresis, also was measured the zeta-potential, sizes of dendriplexes by DLS (dynamics light scattering), fluorescent polarization and AFM for the structure view.
1. Provést podrobnou literární rešerši na zadané téma
2. Příprava a charakterizace organizovaných komplexů siRNA a dendrimerů (charakterizační metody: UV-vis, analýza velikosti a zeta-potenciálu komplexů, AFM, polarizovaná fluorescence, elektroforéza)
3. Přehledné zpracování dosažených experimentálních výsledků, jejich srovnánía diskuze s dosud publikovanými výsledky
Zásady pro vypracování
1. Provést podrobnou literární rešerši na zadané téma
2. Příprava a charakterizace organizovaných komplexů siRNA a dendrimerů (charakterizační metody: UV-vis, analýza velikosti a zeta-potenciálu komplexů, AFM, polarizovaná fluorescence, elektroforéza)
3. Přehledné zpracování dosažených experimentálních výsledků, jejich srovnánía diskuze s dosud publikovanými výsledky
Seznam doporučené literatury
Přehledové a odborné články poskytnuté vedoucím diplomové práce, východiskem jsou následující publikace:
Tan, S. J.; Campolongo, M. J.; Luo, D.; Cheng, W., Building plasmonic nanostructures with DNA. Nat Nano 2011, 6 (5), 268-276.
Afonin, K. A.; Bindewald, E.; Yaghoubian, A. J.; Voss, N.; Jacovetty, E.; Shapiro, B. A.; Jaeger, L., In vitro assembly of cubic RNA-based scaffolds designed in silico. Nat Nanotechnol 2010, 5 (9), 676-82.
Pinheiro, A. V.; Han, D.; Shih, W. M.; Yan, H., Challenges and opportunities for structural DNA nanotechnology. Nat Nano 2011, 6 (12), 763-772.
Chen, G.; Ning, X.; Park, B.; Boons, G. J.; Xu, B., Simple, clickable protocol for atomic force microscopy tip modification and its application for trace ricin detection by recognition imaging. Langmuir 2009, 25 (5), 2860-4.
Becer, C. R.; Hoogenboom, R.; Schubert, U. S., Click chemistry beyond metal-catalyzed cycloaddition. Angew Chem Int Ed Engl 2009, 48 (27), 4900-8.
Zhou, Y.; Wang, S.; Xie, Y.; Guan, W.; Ding, B.; Yang, Z.; Jiang, X., 1,?3-dipolar cycloaddition as a general route for functionalization of Fe3O4 nanoparticles. Nanotechnology 2008, 19 (17), 175601.
Oliveira, J. M.; Kotobuki, N.; Marques, A. P.; Pirraco, R. P.; Benesch, J.; Hirose, M.; Costa, S. A.; Mano, J. F.; Ohgushi, H.; Reis, R. L., Surface Engineered Carboxymethylchitosan/Poly(amidoamine) Dendrimer Nanoparticles for Intracellular Targeting. Advanced Functional Materials 2008, 18 (12), 1840-1853.
Lesniak, W. G.; Kariapper, M. S.; Nair, B. M.; Tan, W.; Hutson, A.; Balogh, L. P.; Khan, M. K., Synthesis and characterization of PAMAM dendrimer-based multifunctional nanodevices for targeting alphavbeta3 integrins. Bioconjug Chem 2007, 18 (4), 1148-54.
Mather, B.; Viswanathan, K.; Miller, K.; Long, T., Michael addition reactions in macromolecular design for emerging technologies. Progress in Polymer Science 2006, 31 (5), 487-531.
van Baal, I.; Malda, H.; Synowsky, S. A.; van Dongen, J. L.; Hackeng, T. M.; Merkx, M.; Meijer, E. W., Multivalent peptide and protein dendrimers using native chemical ligation. Angew Chem Int Ed Engl 2005, 44 (32), 5052-7.
Svenson, S.; Tomalia, D. A., Dendrimers in biomedical applications--reflections on the field. Adv Drug Deliv Rev 2005, 57 (15), 2106-29.
Ackerson, C. J.; Sykes, M. T.; Kornberg, R. D., Defined DNA/nanoparticle conjugates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2005, 102 (38), 13383-5.
Seznam doporučené literatury
Přehledové a odborné články poskytnuté vedoucím diplomové práce, východiskem jsou následující publikace:
Tan, S. J.; Campolongo, M. J.; Luo, D.; Cheng, W., Building plasmonic nanostructures with DNA. Nat Nano 2011, 6 (5), 268-276.
Afonin, K. A.; Bindewald, E.; Yaghoubian, A. J.; Voss, N.; Jacovetty, E.; Shapiro, B. A.; Jaeger, L., In vitro assembly of cubic RNA-based scaffolds designed in silico. Nat Nanotechnol 2010, 5 (9), 676-82.
Pinheiro, A. V.; Han, D.; Shih, W. M.; Yan, H., Challenges and opportunities for structural DNA nanotechnology. Nat Nano 2011, 6 (12), 763-772.
Chen, G.; Ning, X.; Park, B.; Boons, G. J.; Xu, B., Simple, clickable protocol for atomic force microscopy tip modification and its application for trace ricin detection by recognition imaging. Langmuir 2009, 25 (5), 2860-4.
Becer, C. R.; Hoogenboom, R.; Schubert, U. S., Click chemistry beyond metal-catalyzed cycloaddition. Angew Chem Int Ed Engl 2009, 48 (27), 4900-8.
Zhou, Y.; Wang, S.; Xie, Y.; Guan, W.; Ding, B.; Yang, Z.; Jiang, X., 1,?3-dipolar cycloaddition as a general route for functionalization of Fe3O4 nanoparticles. Nanotechnology 2008, 19 (17), 175601.
Oliveira, J. M.; Kotobuki, N.; Marques, A. P.; Pirraco, R. P.; Benesch, J.; Hirose, M.; Costa, S. A.; Mano, J. F.; Ohgushi, H.; Reis, R. L., Surface Engineered Carboxymethylchitosan/Poly(amidoamine) Dendrimer Nanoparticles for Intracellular Targeting. Advanced Functional Materials 2008, 18 (12), 1840-1853.
Lesniak, W. G.; Kariapper, M. S.; Nair, B. M.; Tan, W.; Hutson, A.; Balogh, L. P.; Khan, M. K., Synthesis and characterization of PAMAM dendrimer-based multifunctional nanodevices for targeting alphavbeta3 integrins. Bioconjug Chem 2007, 18 (4), 1148-54.
Mather, B.; Viswanathan, K.; Miller, K.; Long, T., Michael addition reactions in macromolecular design for emerging technologies. Progress in Polymer Science 2006, 31 (5), 487-531.
van Baal, I.; Malda, H.; Synowsky, S. A.; van Dongen, J. L.; Hackeng, T. M.; Merkx, M.; Meijer, E. W., Multivalent peptide and protein dendrimers using native chemical ligation. Angew Chem Int Ed Engl 2005, 44 (32), 5052-7.
Svenson, S.; Tomalia, D. A., Dendrimers in biomedical applications--reflections on the field. Adv Drug Deliv Rev 2005, 57 (15), 2106-29.
Ackerson, C. J.; Sykes, M. T.; Kornberg, R. D., Defined DNA/nanoparticle conjugates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2005, 102 (38), 13383-5.