Práce je zaměřená na oblast vývoje tzv. orgánů na čipu (Organs-on-a-chip), konkrétně na vývoj tzv. mikrofluidního čipu simulující tkáňové bariéry. Zařízení je tvořeno soustavou kanálků a membrán, které zajistí vhodné mikroprostředí pro perfúzní in vitro kultivaci buněk simulujících tkáňovou bariéru. Jednou z možností využití tohoto zařízení je testování transportu nanomateriálů skrz bariéry, případně testování jejich terapeutických účinků.
Anotace v angličtině
The work is focused on the development of so-called organs-on-a-chip, specifically on the development of a microfluidic chip simulating tissue barriers. The device consists of a set of channels and membranes that provide a suitable microenvironment for in vitro perfusion culture of cells simulating a tissue barrier. One possible application of this device is to test the transport of nanomaterials through barriers, or to test their therapeutic effects.
Klíčová slova
Nanomedicína, Tkáňové bariéry, Orgány na čipu, Tkáně na čipu, TEER
Práce je zaměřená na oblast vývoje tzv. orgánů na čipu (Organs-on-a-chip), konkrétně na vývoj tzv. mikrofluidního čipu simulující tkáňové bariéry. Zařízení je tvořeno soustavou kanálků a membrán, které zajistí vhodné mikroprostředí pro perfúzní in vitro kultivaci buněk simulujících tkáňovou bariéru. Jednou z možností využití tohoto zařízení je testování transportu nanomateriálů skrz bariéry, případně testování jejich terapeutických účinků.
Anotace v angličtině
The work is focused on the development of so-called organs-on-a-chip, specifically on the development of a microfluidic chip simulating tissue barriers. The device consists of a set of channels and membranes that provide a suitable microenvironment for in vitro perfusion culture of cells simulating a tissue barrier. One possible application of this device is to test the transport of nanomaterials through barriers, or to test their therapeutic effects.
Klíčová slova
Nanomedicína, Tkáňové bariéry, Orgány na čipu, Tkáně na čipu, TEER
Práce je zaměřená na oblast vývoje tzv. orgánů na čipu (Organs-on-a-chip), konkrétně na vývoj tzv. mikrofluidního čipu simulující tkáňové bariéry. Zařízení bude tvořeno soustavou kanálků a membrán, které zajistí vhodné mikroprostředí pro perfúzní in vitro kultivaci buněk simulujících tkáňovou bariéru. Jednou z možností využití tohoto zařízení je testování transportu nanomateriálů skrz bariéry, případně testování jejich terapeutických účinků.
Cílem teoretické části práce je zpracování literární rešerše zaměřené na oblast využití mikrosystémů pro vývoj in vitro testovacích platforem pro studium tkáňových bariér. Teoretická část práce bude zaměřená na mikrosystémy, jejichž součástí je soustava elektrod umožňující měření transepiteliálního/transendoteliálního elektrického odporu (TEER). Součástí rešerše bude vytvořen literární přehled zaměřený na využití mikrosystémů pro tkáňové bariéry v oblasti testování transportu nanomateriálů skrze tkáňové bariéry, za účelem distribuce biologicky aktivních látek s terapeutickými účinky.
Praktickým cílem práce bude vytvoření návrhu, výroba a testování mikrofluidního systému určeného pro formování funkčních tkáňových bariér. Systém bude navržen pro integraci membrány s nano/mikropóry sloužící jako opora pro tvorbu buněčné bariéry. Součástí systému bude sada elektrod umožňující měření TEER. Vyrobený systém bude charakterizován praktickým měření odporu a bude optimalizován postup pro kultivaci vybraných buněčných kultur na integrované membráně za účelem tvorby tkáňové bariéry. V případě úspěšné tvorby tkáňových bariér budou provedené testy transportu vybraných látek, včetně vybraných typů nanočástic, skrz vytvořenou buněčnou bariéru.
Zásady pro vypracování
Práce je zaměřená na oblast vývoje tzv. orgánů na čipu (Organs-on-a-chip), konkrétně na vývoj tzv. mikrofluidního čipu simulující tkáňové bariéry. Zařízení bude tvořeno soustavou kanálků a membrán, které zajistí vhodné mikroprostředí pro perfúzní in vitro kultivaci buněk simulujících tkáňovou bariéru. Jednou z možností využití tohoto zařízení je testování transportu nanomateriálů skrz bariéry, případně testování jejich terapeutických účinků.
Cílem teoretické části práce je zpracování literární rešerše zaměřené na oblast využití mikrosystémů pro vývoj in vitro testovacích platforem pro studium tkáňových bariér. Teoretická část práce bude zaměřená na mikrosystémy, jejichž součástí je soustava elektrod umožňující měření transepiteliálního/transendoteliálního elektrického odporu (TEER). Součástí rešerše bude vytvořen literární přehled zaměřený na využití mikrosystémů pro tkáňové bariéry v oblasti testování transportu nanomateriálů skrze tkáňové bariéry, za účelem distribuce biologicky aktivních látek s terapeutickými účinky.
Praktickým cílem práce bude vytvoření návrhu, výroba a testování mikrofluidního systému určeného pro formování funkčních tkáňových bariér. Systém bude navržen pro integraci membrány s nano/mikropóry sloužící jako opora pro tvorbu buněčné bariéry. Součástí systému bude sada elektrod umožňující měření TEER. Vyrobený systém bude charakterizován praktickým měření odporu a bude optimalizován postup pro kultivaci vybraných buněčných kultur na integrované membráně za účelem tvorby tkáňové bariéry. V případě úspěšné tvorby tkáňových bariér budou provedené testy transportu vybraných látek, včetně vybraných typů nanočástic, skrz vytvořenou buněčnou bariéru.
Seznam doporučené literatury
· WAHEED, Saquib, Zhibin LI, Fangyingnan ZHANG, Anna CHIARINI, Ubaldo ARMATO a Jun WU. Engineering nano-drug biointerface to overcome biological barriers toward precision drug delivery. Journal of Nanobiotechnology. 2022, 20(1), 395. ISSN 1477-3155. doi:10.1186/s12951-022-01605-4
· AHN, Jungho, Jihoon KO, Somin LEE, James YU, YongTae KIM a Noo Li JEON. Microfluidics in nanoparticle drug delivery; From synthesis to pre-clinical screening. Advanced Drug Delivery Reviews. 2018, 128, 29–53. ISSN 0169409X. doi:10.1016/j.addr.2018.04.001
· SAKOLISH, Courtney M., Mandy B. ESCH, James J. HICKMAN, Michael L. SHULER a Gretchen J. MAHLER. Modeling Barrier Tissues In Vitro: Methods, Achievements, and Challenges. EBioMedicine. 2016, 5, 30–39. ISSN 23523964. doi:10.1016/j.ebiom.2016.02.023
· SRINIVASAN, Balaji, Aditya Reddy KOLLI, Mandy Brigitte ESCH, Hasan Erbil ABACI, Michael L. SHULER a James J. HICKMAN. TEER Measurement Techniques for In Vitro Barrier Model Systems. SLAS Technology. 2015, 20(2), 107–126. ISSN 24726303. doi:10.1177/2211068214561025
· BENSON, Kathrin, Sandra CRAMER a Hans-Joachim GALLA. Impedance-based cell monitoring: barrier properties and beyond. Fluids and Barriers of the CNS [online]. 2013, 10(1), 5. ISSN 2045-8118. doi:10.1186/2045-8118-10-5
· BETTINGER, Christopher, Jeffrey BORENSTEIN a Sarah TAO, ed. Microfluidic cell culture systems. 1st ed. Oxford ; Waltham, MA: William Andrew, 2013. Micro & nano technologies series. ISBN 978-1-4377-3459-1.
Seznam doporučené literatury
· WAHEED, Saquib, Zhibin LI, Fangyingnan ZHANG, Anna CHIARINI, Ubaldo ARMATO a Jun WU. Engineering nano-drug biointerface to overcome biological barriers toward precision drug delivery. Journal of Nanobiotechnology. 2022, 20(1), 395. ISSN 1477-3155. doi:10.1186/s12951-022-01605-4
· AHN, Jungho, Jihoon KO, Somin LEE, James YU, YongTae KIM a Noo Li JEON. Microfluidics in nanoparticle drug delivery; From synthesis to pre-clinical screening. Advanced Drug Delivery Reviews. 2018, 128, 29–53. ISSN 0169409X. doi:10.1016/j.addr.2018.04.001
· SAKOLISH, Courtney M., Mandy B. ESCH, James J. HICKMAN, Michael L. SHULER a Gretchen J. MAHLER. Modeling Barrier Tissues In Vitro: Methods, Achievements, and Challenges. EBioMedicine. 2016, 5, 30–39. ISSN 23523964. doi:10.1016/j.ebiom.2016.02.023
· SRINIVASAN, Balaji, Aditya Reddy KOLLI, Mandy Brigitte ESCH, Hasan Erbil ABACI, Michael L. SHULER a James J. HICKMAN. TEER Measurement Techniques for In Vitro Barrier Model Systems. SLAS Technology. 2015, 20(2), 107–126. ISSN 24726303. doi:10.1177/2211068214561025
· BENSON, Kathrin, Sandra CRAMER a Hans-Joachim GALLA. Impedance-based cell monitoring: barrier properties and beyond. Fluids and Barriers of the CNS [online]. 2013, 10(1), 5. ISSN 2045-8118. doi:10.1186/2045-8118-10-5
· BETTINGER, Christopher, Jeffrey BORENSTEIN a Sarah TAO, ed. Microfluidic cell culture systems. 1st ed. Oxford ; Waltham, MA: William Andrew, 2013. Micro & nano technologies series. ISBN 978-1-4377-3459-1.