Dendrimery jsou sférické nanočástice o velikosti jednotek nanometrů, s charakteristickým opakovaným a pravidelným větvením polymerního řetězce. Díky jejich velikosti srovnatelné s běžnými proteiny, monodisperzitě a dobře definovatelným vlastnostem, jsou v poslední dekádě intenzivně studovány s ohledem na využití v řadě biomedicínských aplikací.
Cílem této práce bylo studovat vliv typu, generace a povrchových modifikací tzv. karbosilanových dendrimerů na interakci s vybranými nukleovými kyselinami a modelovými buněčnými kulturami. Ke studiu byly použity dendrimery připravené v laboratořích spolupracujících partnerů, s potenciálem jejich biomedicínského využití. Těžištěm práce bylo studium využití dendrimerů jako vektorů pro genovou terapii, tj. jako molekul schopných doručit jinak nestabilní nukleové kyseliny ve formě tzv. dendriplexů do buněk.
K získání potřebných informací bylo použito množství biofyzikálních a separačních metod (například mikroskopie atomárních sil, měření dynamického rozptylu světla, stanovení elektrokinetického potenciálu, elektroforéza atd.), experimenty na modelových buněčných liniích (cytotoxicita a transfekční studie) a také testování in vivo toxicity na modelovém organismu Danio rerio.
Předkládaná práce se zabývá studiem různých typů karbosilanových dendrimerů s potenciálem nahradit virové vektory a prokázat jejich účinnost jako nevirových vektorů pro genovou terapii.
Anotace v angličtině
Dendrimers are spherical nanoparticles measured in nanometers, with characteristically repeating, regular branching of polymer chains. Due to their size in comparison to conventional proteins, monodispersity and well-definable properties, they have been intensively studied in a number of biomedical applications in the last decade.
The aim of this work is to study the influence of type, generation and surface modifications of so-called carbosilane dendrimers on the interaction with selected nucleic acids and model cell cultures. Dendrimers prepared in laboratories of cooperating partners with the potential of their biomedical use were used for the research.
The main focus was the study of the utilization of dendrimers as vectors for gene therapy, i.e. the molecules which are capable of delivering otherwise fragile nucleic acids in the form of so-called dendriplexes into cells.
To obtain necessary information, a number of biophysical and separation methods (e.g. atomic force microscopy, dynamic light scattering, determination of electrokinetic potential, electrophoresis, etc.), experiments on model cell lines (cytotoxicity and transfection studies) and also general in vivo toxicity testing on model organism Danio rerio were used.
This thesis provides the results of studies with various types of carbosilane dendrimers in order to demonstrate their effectiveness as non-viral vectors for gene therapy.
Dendrimery jsou sférické nanočástice o velikosti jednotek nanometrů, s charakteristickým opakovaným a pravidelným větvením polymerního řetězce. Díky jejich velikosti srovnatelné s běžnými proteiny, monodisperzitě a dobře definovatelným vlastnostem, jsou v poslední dekádě intenzivně studovány s ohledem na využití v řadě biomedicínských aplikací.
Cílem této práce bylo studovat vliv typu, generace a povrchových modifikací tzv. karbosilanových dendrimerů na interakci s vybranými nukleovými kyselinami a modelovými buněčnými kulturami. Ke studiu byly použity dendrimery připravené v laboratořích spolupracujících partnerů, s potenciálem jejich biomedicínského využití. Těžištěm práce bylo studium využití dendrimerů jako vektorů pro genovou terapii, tj. jako molekul schopných doručit jinak nestabilní nukleové kyseliny ve formě tzv. dendriplexů do buněk.
K získání potřebných informací bylo použito množství biofyzikálních a separačních metod (například mikroskopie atomárních sil, měření dynamického rozptylu světla, stanovení elektrokinetického potenciálu, elektroforéza atd.), experimenty na modelových buněčných liniích (cytotoxicita a transfekční studie) a také testování in vivo toxicity na modelovém organismu Danio rerio.
Předkládaná práce se zabývá studiem různých typů karbosilanových dendrimerů s potenciálem nahradit virové vektory a prokázat jejich účinnost jako nevirových vektorů pro genovou terapii.
Anotace v angličtině
Dendrimers are spherical nanoparticles measured in nanometers, with characteristically repeating, regular branching of polymer chains. Due to their size in comparison to conventional proteins, monodispersity and well-definable properties, they have been intensively studied in a number of biomedical applications in the last decade.
The aim of this work is to study the influence of type, generation and surface modifications of so-called carbosilane dendrimers on the interaction with selected nucleic acids and model cell cultures. Dendrimers prepared in laboratories of cooperating partners with the potential of their biomedical use were used for the research.
The main focus was the study of the utilization of dendrimers as vectors for gene therapy, i.e. the molecules which are capable of delivering otherwise fragile nucleic acids in the form of so-called dendriplexes into cells.
To obtain necessary information, a number of biophysical and separation methods (e.g. atomic force microscopy, dynamic light scattering, determination of electrokinetic potential, electrophoresis, etc.), experiments on model cell lines (cytotoxicity and transfection studies) and also general in vivo toxicity testing on model organism Danio rerio were used.
This thesis provides the results of studies with various types of carbosilane dendrimers in order to demonstrate their effectiveness as non-viral vectors for gene therapy.
Problémové okruhy rešerše:
- Dendrimery v biologických a biomedicínských aplikacích
- Dendrimery jako vektory pro transport nukleových kyselin
- Karbosilanové dendrimery (vlastnosti, biologické účinky)
Zásady pro vypracování
Problémové okruhy rešerše:
- Dendrimery v biologických a biomedicínských aplikacích
- Dendrimery jako vektory pro transport nukleových kyselin
- Karbosilanové dendrimery (vlastnosti, biologické účinky)
Seznam doporučené literatury
Knižní zdroje:
- F. Vogtle, G. Richardt, and N.Werner, Dendrimer chemistry: concepts, syntheses, properties,
applications. John Wiley & Sons, 2009.
- D. A. Tomalia, J. B. Christensen, and U. Boas, Dendrimers, dendrons, and dendritic
polymers: discovery, applications, and the future. Cambridge University Press, 2012.
- W. Krause, N. Hackmann-Schlichter, F. K. Maier, and R. Muller, "Dendrimers in
Diagnostics", in Dendrimers II. Springer, 2000, pp. 261{308}.
Vybrané přehledové a odborné články (pouze některé stěžejní příklady):
- T. Baig, J. Nayak, V. Dwivedi, A. Singh, A. Srivastava, and P. K. Tripathi, "A review about
dendrimers: synthesis, types, characterization and applications", Int. J. Adv. Pharm. Biol.
Chem, vol. 4, pp. 44{59, 2015}.
- S. Svenson and D. A. Tomalia, "Dendrimers in biomedical applications: reflections on the field," Advanced drug delivery reviews, vol. 64, pp. 102{115, 2012}.
- G. YS, V. Pande, and R. Autade, "Dendrimers: A platform for novel drug delivery systém".
- R. Duncan and L. Izzo, "Dendrimer biocompatibility and toxicity", Advanced drug delivery
- reviews, vol. 57, no. 15, pp. 2215{2237, 2005}.
- G. M. Dykes, "Dendrimers: a review of their appeal and applications", Journal of Chemical
Technology & Biotechnology, vol. 76, no. 9, pp. 903{918, 2001}.
- C. Dufes, I. F. Uchegbu, and A. G. Schatzlein, "Dendrimers in gene delivery", Advanced drug
delivery reviews, vol. 57, no. 15, pp. 2177{2202, 2005}.
- U. Gupta, H. B. Agashe, A. Asthana, and N. K. Jain, "A review of in vitro/in vivo investigations on dendrimers: the novel nanoscopic drug carriers", Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, vol. 2, no. 2, pp. 66{73, 2006}.
- M. Markowicz-Piasecka and E. Mikiciuk-Olasik, "Dendrimers in drug delivery", Nanobiomaterials in Drug Delivery. Elsevier, 2016, pp. 39{74}.
- N. Weber, P. Ortega, M. I. Clemente, D. Shcharbin, M. Bryszewska, F. J. de la Mata, R. Gomez, and M. A. Munoz-Fernandez, -Characterization of carbosilane dendrimers as effective carriers of sirna to hiv-infected lymphocytes," Journal of Controlled Release, vol. 132, no. 1, pp. 55{64, 2008}.
- D. Shcharbin, E. Pedziwiatr, J. Blasiak, and M. Bryszewska, "How to study dendriplexes II: Transfection and cytotoxicity," Journal of controlled release, vol. 141, no. 2, pp. 110{127, 2010}.
Seznam doporučené literatury
Knižní zdroje:
- F. Vogtle, G. Richardt, and N.Werner, Dendrimer chemistry: concepts, syntheses, properties,
applications. John Wiley & Sons, 2009.
- D. A. Tomalia, J. B. Christensen, and U. Boas, Dendrimers, dendrons, and dendritic
polymers: discovery, applications, and the future. Cambridge University Press, 2012.
- W. Krause, N. Hackmann-Schlichter, F. K. Maier, and R. Muller, "Dendrimers in
Diagnostics", in Dendrimers II. Springer, 2000, pp. 261{308}.
Vybrané přehledové a odborné články (pouze některé stěžejní příklady):
- T. Baig, J. Nayak, V. Dwivedi, A. Singh, A. Srivastava, and P. K. Tripathi, "A review about
dendrimers: synthesis, types, characterization and applications", Int. J. Adv. Pharm. Biol.
Chem, vol. 4, pp. 44{59, 2015}.
- S. Svenson and D. A. Tomalia, "Dendrimers in biomedical applications: reflections on the field," Advanced drug delivery reviews, vol. 64, pp. 102{115, 2012}.
- G. YS, V. Pande, and R. Autade, "Dendrimers: A platform for novel drug delivery systém".
- R. Duncan and L. Izzo, "Dendrimer biocompatibility and toxicity", Advanced drug delivery
- reviews, vol. 57, no. 15, pp. 2215{2237, 2005}.
- G. M. Dykes, "Dendrimers: a review of their appeal and applications", Journal of Chemical
Technology & Biotechnology, vol. 76, no. 9, pp. 903{918, 2001}.
- C. Dufes, I. F. Uchegbu, and A. G. Schatzlein, "Dendrimers in gene delivery", Advanced drug
delivery reviews, vol. 57, no. 15, pp. 2177{2202, 2005}.
- U. Gupta, H. B. Agashe, A. Asthana, and N. K. Jain, "A review of in vitro/in vivo investigations on dendrimers: the novel nanoscopic drug carriers", Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, vol. 2, no. 2, pp. 66{73, 2006}.
- M. Markowicz-Piasecka and E. Mikiciuk-Olasik, "Dendrimers in drug delivery", Nanobiomaterials in Drug Delivery. Elsevier, 2016, pp. 39{74}.
- N. Weber, P. Ortega, M. I. Clemente, D. Shcharbin, M. Bryszewska, F. J. de la Mata, R. Gomez, and M. A. Munoz-Fernandez, -Characterization of carbosilane dendrimers as effective carriers of sirna to hiv-infected lymphocytes," Journal of Controlled Release, vol. 132, no. 1, pp. 55{64, 2008}.
- D. Shcharbin, E. Pedziwiatr, J. Blasiak, and M. Bryszewska, "How to study dendriplexes II: Transfection and cytotoxicity," Journal of controlled release, vol. 141, no. 2, pp. 110{127, 2010}.