Cukry v našom tele. Ako sa dajú využiť? Ján TKÁČ Oddelenie Glykobiotechnológie Chemický ústav SAV

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Cukry v našom tele. Ako sa dajú využiť? Ján TKÁČ Oddelenie Glykobiotechnológie Chemický ústav SAV"

Rostislav Mareš
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Cukry v našom tele. Ako sa dajú využiť? Ján TKÁČ Oddelenie Glykobiotechnológie Chemický ústav SAV

2 Obsah Biobatérie Cukry na priamu výrobu elektrickej energie Projekt ELENA Electrochemical LEctin and glycan biochips integrated with Nanostructures Analýza komplexných cukrov a príprava sladkých biočipov Projekt PROSENSE Cancer Diagnosis: Parallel Sensing of Prostate Cancer Biomarkers Analýza komplexných cukrov rakovina prostaty

3 Chemický ústav SAV Centrum glykomiky

4 Chemický ústav SAV Centrum glykomiky Vznik v roku 1953 Chémia a biochémia sacharidov: Syntéza/štruktúra biologicky dôležitých mono/oligo-sacharidov a ich derivátov Štruktúra a funkčné vlastnosti polysacharidov, ich derivátov a konjugátov s polymérmi Štruktúra, funkcia a mechanizmus účinku glykanáz Vývoj fyzikálnochemických metód analýzy štruktúry sacharidov Využitie nanotechnológií v analýze komplexných sacharidov Izolácie prírodných látok a prípravy sacharidov a ich derivátov pre komerčné účely Ústav produkuje a dodáva prostredníctvom Realizačného oddelenia široký sortiment vzácnych sacharidov, niektoré ako jediný na svete.

5 Žijeme La dolce vita ( Sladký život )? Obr. 1: Poster k filmu: Cukry: Zdroj energie (glukóza a fruktóza) Stavebné prvky (celulóza a chitín) Zásoba (škrob a glykogén) Glykoproteíny, glykolipidy DNA: génov Proteíny:? Glykoproteíny/glykolipidy: 1 milión

6 Nanomateriály Obr. 2: Nano: Obr. 3: Nanomateriály: Adv. Drug Deliv. Rev. 2012, 64, 1663

7 Biobatérie Ing. Jaroslav Filip, PhD.

8 Spaľovanie v prírode - dýchanie Obr. 4: Bunkové dýchanie,

9 Dýchanie na elektródach - biobatérie Obr. 5: Schéma biopalivového článku.

10 Biobatérie vs. palivové články Biobatérie Palivové články širšia paleta biopalív využitie aj odpadov integrácia biokatalyzátorov izbová teplota možná miniaturizácia nízky prúd a výkon nie sú komercionalizované limitované palivá (CH3OH, H2) čistené palivá (ppm úroveň) integrácia katalyzátorov (Pt, Pd...) vyššie teploty (> 50 C) problematická miniaturizácia vysoké prúdy a výkon komerčná (autá, elektronika)

11 Biobatérie - limity a možné riešenia Problémy Riešenia? nízke prúdy a výkon jeden typ biopaliva priama elektrónová komunikácia 3-D matrix nešpecifické enzýmy/bunky nanomateriály nízka operačná stabilita Obr. 6: Integrácia biokatalyzátorov, biopolymérov a nanomateriálov bezmembránové biobatérie.

12 Biobatérie ako ich pripraviť? C nanočastice (KB) Au nanočastice Grafén (rgo) Uhlíkové nanorúrky (CNTs) Obr. 7: Schématické znázornenie nanomateriálov a SEM pripravených nanokompozitov.

13 Biobatérie u nás Obr. 8: Enzýmová biobatéria na báze polylaktidu a KB s charakteristikou a práca v jednej kvapke (40 ml).

14 I [ma cm -2 ] PI [mw cm -2 ] Väčšie enzýmové biobatérie E [V] Obr. 9: Enzýmová biobatéria pripravená na uhlíkovom papieri a jej charakteristiky.

15 Možné aplikácie biobatérií Obr. 10: Rôzne možné aplikácie biobatérií (zdroj internet).

16 Reálne aplikácie biobatérií Obr. 11: Napájanie autíčka biobatériou - Energy Environ. Sci., 2009, 2, 133.

17 Glykány a ich analýza Ing. Tomáš Bertók, Ing. Ľudmila Kluková

18 Sladký život? glykánov 70-80% proteínov je glykozylovaných Obr. 12: Science 2001, 291, 2370,

19 Syntéza glykánov Obr. 13: Účasť enzýmov pri syntéze glykánov. Science 2013, 341, 379.

20 Lektíny Proteíny rozpoznávajúce glykány Obr. 14: Štruktúra glykánov a lektínov.

21 Úloha glykánov Patológia vs. fyziológia Infekcia vírusmi (napr. H1N5) Krvné skupiny Obr. 15: Glykány vo fyziológii: Biologia 64 (2009) 1 a patológii: N. Engl. J. Med. 353 (2005) 1363

22 Sľubné výsledky Obr. 16 Povrch vírusu - Science 338 (2012) 321; neutralizujúca protilátka - Nature 489 (2012) 526; inhibítor neuramidázy Science 340 (2013) 71; terapeutické protilátky - mabs 4 (2012) 419

23 Analýza glykánov Hľadanie ihly v kope sena? Obr. 17: Možnosti analýzy glykánov: Pediatr. Therapeut. S3 (2012) 003

24 Využitie biočipov? Skutočne tieto? Obr. 18: Biočipy:

25 Využitie biočipov? Skutočne tieto! Obr. 19: Biočipy: Skupina Prof. Ingebrandta

26 Imobilizácia: kontrola v nanoškále 2-D vs. 3-D imobilizácia Obr. 20: Imobilizácia lektínov

27 R ct [ ] Vlastnosti E-biočipov 2-D vs. 3-D imobilizácia D biosensor 3-D biosensor D E-biočipy 3-D E-biočipy 0 am fm pm nm c [M] DL: 0.3 fm (FET), 0.5 fm (ASF) LR: 7 poriadkov Nešpecificita: 24% DL: 0.5 am (FET), 0.8 fm (ASF) LR: 7 poriadkov Nešpecificita: 23% Obr. 21: Porovnanie vlastností E-biočipov

28 2-D betaínové E-biočipy Analýza reumatoidnej artritídy (RA) 2.42 µm 1.21 µm 4.01 nm 0 nm 2.42 µm Con A betaínový E-biochip 1.21 µm 0 µm 0 µm DL: 1 fm (INV), 1 am (INV sandwich) LR: 8 poriadkov Nešpecificita: 6% Obr. 22: Ruky pacienta s RA, štruktúra betaínu, zmeny glykánov RA, zlatá a lektínom modifikovaná elektróda

29 R ct [ ] R ct [ ] R ct [ ] R ct [k ] Fluorescence E-biočipy vs. F-biočipy Analýza RA vzoriek E-biochip E-biochip F-biochip F-biochip E-16 1E-14 1E-12 1E-10 1E-8 1E-6 c [M] healthy RA RCA healthy RA Con A healthy RA SNA Obr. 23: Porovnanie F-biočipov s E-biočipmi a analýza RA vzoriek

30 Množstvá proteínov v krvi vs. biočipy Obr. 24: Porovanie aplikovateľnosti biočipov v analýze proteínov v krvi

31 Možnosti prípravy a využitia grafénu Nobelova cena za fyziku 2010: A. Geim a K. Novoselov Obr. 25: Rozličná morfológia s akou sa dá grafén pripraviť vo forme SEM obrázkov.

32 Glykánové sladké biočipy Ing. András Hushegyi

33 Glykánové biočipy Obr. 26: Príprava glykánových biočipov napodobňovanie glykánov na povrchu bunky analýza vírusov.

34 Analýza rôznych foriem rakoviny Ing. Dominika Pihíková, Ing. Štefan Belický

35 Projekt PROSENSE PSA 3QUM PSMA 1Z8L Hgb 4F4O Protein Lectin PSA PSA-Ab SAM Au Obr. 27: Biomarkery rakoviny prostaty aplikovateľné v bioanalýze.

36 Ďalšie typy rakoviny Biomarkery rakoviny Int. J. Proteomics 2011, ID , 10p.

37 Cukry v našom tele. Ako sa dajú využiť? Poďakovanie Biobatérie: Jaroslav Filip, Jana Šefčovičová, Marek Bučko, Alica Vikartovská, Peter Gemeiner Lektínové biosenzory: Tomáš Bertók, Danica Mislovičová, Miťa Kluková, Dominika Pihíková, Štefan Belický Jaroslav Katrlík, Alena Šedivá, Dana Žišková Glykánové biočipy András Hushegyi UPo P. Kasák, M. Omastová, M. Mičušík FChPT P. Gemeiner, M. Mikula UMMS M. Nosko UEE R. Imrich, M. Vlček Výskum bol/je financovaný: Nórske fondy: SAV-FM EHP VEGA 2/0127/10 ŠF: Centrum pre Materiály, vrstvy a systémy pre Aplikácie a ChemIcké procesy v extrémnych podmienkach - EtapaI/II, na základe podpory operačného programu Výskum a vývoj financovaného z Európskeho fondu regionálneho rozvoja. APVV ITN Nr ERC Nr

39 Biobatérie vs. ostatné zariadenia Možné aplikácie BFCs: implantovateľné zariadenia prenosná elektronika kozmické stanice (odpad) kontrola balíkov monitorovanie oceánov Obr. S1: Progres biobatérií a porovnanie s inými zariadeniami - Energy Environ. Sci., 2008, 1, 417.

40 Spaľovanie na elektródach - biobatérie Obr. S2: Biobatéria s FDH (bioanóda) a BOD (biokatóda).

Podobné dokumenty

Ultrasenzitivní lektinové biosenzory pro včasnou detekci rakoviny prostaty

Interactive Conference of Young Scientists 2016 Ultrasenzitivní lektinové biosenzory pro včasnou detekci rakoviny prostaty Dominika Pihíková, Zuzana Pakanová, Štefan Belický, Tomáš Bertók, Ján Mucha, Ján