Bioinspirované mikro- a nanosystémy: možnosti jejich aplikací v katalýze a medicíně



Podobné dokumenty
Ústav organické chemie a technologie. Zajímavosti z našich laboratoří

Hydrofobní chromatografie

STUDIUM POVRCHOVÉ MODIFIKACE STŘÍBRNÝCH NANOČÁSTIC A JEJICH MOŽNÉ VYUŽITÍ V ANALYTICKÉ CHEMII

FUNKČNÍ POVRCHOVÉ VRSTVY

Využití enzymů pro analytické a výzkumné účely

Název: Vypracovala: Datum: Zuzana Lacková

Zbytky léčiv v ŽP a jejich dopady na potravinářské technologie

Vizualizace DNA ETHIDIUM BROMID. fluorescenční barva interkalační činidlo. do gelu do pufru barvení po elfu SYBR GREEN

Základy pedologie a ochrana půdy

MEMBRÁNY AMPEROMETRICKÝCH SENSORŮ

Izolace genomové DNA ze savčích buněk, stanovení koncentrace DNA pomocí absorpční spektrofotometrie

Hydrogenace sorbového. alkoholu pomocí toru. tická. Školitel: Ing. Eliška. Leitmannová

MAGNETICKÉ NANOČÁSTICE

10. Minerální výživa rostlin na extrémních půdách

Odpovědnost vůči partnerovi KATALOG DEZINFEKČNÍCH A ČISTÍCÍCH PROSTŘEDKŮ

Analýza magnetických mikročástic mikroskopií atomárních sil

NMR biomakromolekul RCSB PDB. Progr. NMR

VYUŽITÍ TEPELNÉHO ZMLŽOVAČE V AAS

Využití antibakteriálních testů v textilním průmyslu Mgr. Irena Šlamborová, Ph.D.

Kombinator(iál)ní chemie jako prostředek vývoje léčiv

Vliv selenu, zinku a kadmia na růstový vývoj česneku kuchyňského (Allium sativum L.)

Ústřední komise Chemické olympiády. 47. ročník 2010/2011. ŠKOLNÍ KOLO kategorie B ŘEŠENÍ SOUTĚŽNÍCH ÚLOH

Metody přípravy a hodnocení inovativní lékové formy - mukoadhezivních orálních filmů

ASYMETRICKÁ HENRYHO REAKCE KATALYZOVANÁ MĚĎNATÝMI KOMPLEXY SUBSTITUOVANÝCH IMIDAZOLIDIN-4-ONŮ

Bakteriální nanočástice magnetitu. Produkce - biomineralizace, modifikace a aplikace. Zdenka Marková, Michaela Pečová a kolektiv CVN

Oddělení fyziky vrstev a povrchů makromolekulárních struktur

Centrum experimentálního výzkumu chorob krevního oběhu a orgánových náhrad

Pokročilé AFM mody Příprava nosičů a vzorků. Verze Jan Přibyl, pribyl@nanobio.cz


Základy analýzy potravin Přednáška 8. Důvody pro analýzu bílkovin v potravinách. určování původu suroviny, autenticita výrobku

AEROBNÍ MIKROORGANISMY UMOŽŇUJÍCÍ BIOREMEDIACI PŮDNÍ MATRICE KONTAMINOVANÉ TCE, DCE

ODSTRAŇOVÁNÍ LÉČIV MEMBRÁNOVÝMI PROCESY

Sanace následků hydrochemické těžby uranu v severočeské křídě

1) Pojem biotechnologický proces a jeho fázování 2) Suroviny pro fermentaci 3) Procesy sterilizace 4) Bioreaktory a fermentory 5) Procesy kultivace,

Tento rámcový přehled je určen všem studentům zajímajícím se o aktivní vědeckou práci.

Analytické metody využívané ke stanovení chemického složení kovů. Ing.Viktorie Weiss, Ph.D.

Seminář projektu Rozvoj řešitelských týmů projektů VaV na Technické univerzitě v Liberci. Registrační číslo projektu: CZ.1.07/2.3.00/30.

nano.tul.cz Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL

Hydrogenovaný grafen - grafan

Zεολιτε. 2D zeolity. Proč jsou zeolity vyjimečné? R. Bulánek. aneb Nový rozměr zeolitové chemie. Jednotnépóry a kanály

Monitorování hladiny metalothioneinu a thiolových sloučenin u biologických organismů vystavených působení kovových prvků a sloučenin

BiochemNet Vytvoření sítě pro podporu spolupráce biomedicínských. Mgr. Jan Muselík, Ph.D.

ABSORPČNÍ A LUMINISCENČNÍ SPEKTROMETRIE V UV/Vis OBLASTI SPEKTRA

Teorie: Trávení: proces rozkladu molekul na menší molekuly za pomoci enzymů trávícího traktu

Nukleární magnetická rezonance (NMR)

FERITOVÁ JÁDRA E FONOX H21

FIA fluorescenční imunoanalýza (fluorescence immuno-assay) CIA chemiluminiscenční imunoanalýza

Struktura. Velikost ionexových perliček Katex. Iontová výměna. Ionex (ion exchanger) Iontoměnič Měnič iontů. Katex (cation exchanger) Měnič kationtů

>>> E A1 + E A2. . aktivační energie potřebná k reakci bez přítomnosti katalyzátoru E A E A1. energie potřebná ke vzniku enzym-substrátového komplexu

SYSTÉMY BIOLOGICKÉHO ODSTRAŇOVÁNÍ NUTRIENTŮ

P. Verner, V. Chrást

6. Mikroelementy a benefiční prvky. 7. Toxické prvky Al a těžké kovy, mechanismy účinku, obranné mechanismy rostlin

INFRAČERVENÁ A RAMANOVA SPEKTROSKOPIE aneb CO NÁM MOHOU VIBRACE ŘÍCI O (BIO)MOLEKULÁCH. Vladimír Baumruk

Kinetika chemických reakcí

CHEMIE POTRAVIN - cvičení ÚVOD & VODA

Úprava podzemních vod

Cytotoxicky aktivní deriváty cisplatiny, karboplatiny a oxaliplatiny a jejich využitelnost při funkcionalizaci nanočástic oxidů železa Pavel Štarha

Analýza směsí, kvantitativní NMR spektroskopie a využití NMR spektroskopie ve forenzní analýze

Separace chirálních látek. Zuzana Bosáková

Hořčík. Příjem, metabolismus, funkce, projevy nedostatku

Identifikace barviv pomocí Ramanovy spektrometrie

ENZYMY A NUKLEOVÉ KYSELINY

MINERALOGICKÉ A GEOCHEMICKÉ ZHODNOCENÍ KOROZIVNÍCH PRODUKTŮ POZINKOVANÝCH ŽELEZNÝCH TRUBEK

APLIKACE FOTOKATALYTICKÝCH PROCESŮ PRO ČIŠTĚNÍ KONTAMINOVANÝCH VOD

na stabilitu adsorbovaného komplexu

Název práce: VLIV IONTOVÝCH KAPALIN NA STEREOSELEKTIVNÍ HYDROGENACE V HOMOGENNÍ FÁZI PRO PŘÍPRAVU OPTICKY ČISTÝCH LÁTEK.

Od polarografie k elektrochemii na rozhraní dvou kapalin

2. Fotosensitizované reakce a jejich mechanismus. 5. Samoorganizované porfyrinové nanostruktury a jednoduché aplikace

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

PEMZA, ALTERNATIVNÍ FILTRAČNÍ MATERIÁL VE VODÁRENSTVÍ

Speciální hybridní vrstvy připravené metodou sol-gel a jejich biomedicínské aplikace

NANOMATERIÁLY, NANOTECHNOLOGIE, NANOMEDICÍNA

1 DATA: CHYBY, VARIABILITA A NEJISTOTY INSTRUMENTÁLNÍCH MĚŘENÍ. 1.5 Úlohy Analýza farmakologických a biochemických dat

Funkce imunitního systému

Biologické materiály k biochemickému vyšetření

ORGANICKÁ SYNTÉZA NA PEVNÉ FÁZI OCH/OSPF ZS

Příprava vrstev metodou sol-gel

EXTRAKČNÍ METODY. Studijní materiál. 1. Obecná charakteristika extrakce. 2. Extrakce kapalina/kapalina LLE. 3. Alkalická hydrolýza

TERMODYNAMICKÁ ROVNOVÁHA, PASIVNÍ A AKTIVNÍ TRANSPORT

Dárcovství krve a typy odběrů MUDr. Simona Hohlová

Vyšetření vzorků synoviální tekutiny koní na automatickém analyzátoru

SOUČASNÉ KLINICKÉ OBRAZY TUBERKULÓZY. POHLED PNEUMOLOGA. Martina Vašáková Pneumologická klinika 1. LF UK, Thomayerova nemocnice Praha

NÁVOD K POUŽITÍ VÁPNÍK 600 KATALOGOVÉ ČÍSLO 207

Kosmetika a kosmetologie Přednáška 8 Funkční látky péče o kůži II

Mithon CVA. Průmyslový konzervační přípravek vhodný pro kosmetické výrobky

MATERIÁLOVÁ PROBLEMATIKA PŘI SEPARACI PLYNŮ A PAR

Využití laktoferinu jako ukazatele pro predikci mastitid a nové směry analýzy mléka

Zdroj: Bioceramics: Propertie s, Characterization, and applications (Biokeramika: Vlastnosti, charakterizace a aplikace) Překlad: Václav Petrák

ELEKTROCHEMIE A KOROZE Ing. Jiří Vondrák, DrSc. ÚACH AV ČR

Aplikace elektromigračních technik

Tepelné rozklady železo obsahujících sloučenin pohledem Mössbauerovy spektroskopie

Elektrická dvojvrstva


LABORATORNÍ STUDIE ANTIMIKROBNÍ AKTIVITY CHLOROVÝCH PŘÍPRAVKŮ NA BÁZI DICHLORIZOKYANURANU SODNÉHO

SOUHRN ÚDAJŮ O PŘÍPRAVKU

CALCIUM CARBONATE PARTICLES AND THEIR APPLICATIONS VÁPENATÉHO A JEJICH APLIKACE

Text zpracovala Mgr. Taťána Štosová, Ph.D PŘÍRODNÍ LÁTKY

Transkript:

Bioinspirované mikro- a nanosystémy: možnosti jejich aplikací v katalýze a medicíně Miloš Sedlák Univerzita Pardubice Fakulta chemicko-technologická Ústav organické chemie a technologie Centralizovaný rozvojový projekt MŠMT č. C29: Integrovaný systém vzdělávání v oblasti výskytu a eliminace reziduí léčiv v životním prostředí

Bioinspirované organicko-anorganické hybridní materiály Biomimetická mineralizace 2

ěkteré přírodní biominerály CaC 3 Coccolith (kalcit trigonální systém) Perleť Ušeně mořské (aragonit ortorombický systém) Perleťový korál (vaterit hexagonální systém) Sedlák M., Kašparová P.: Vesmír, 2003, 82,616. 3

Princip funkce molekulárního nástroje při mineralizačním experimentu rukojeť čelo Amfifilní chování při kontaktu s povrchem minerálu umožňuje -řídit velikost a tvar částic - stabilizovat koloidní systém = hydrofilní, vysoká afinita k minerálu = hydrofilní, zanedbatelná afinita k minerálu + minerální superstruktura kontrola modifikace krystalu = minerál bez šablony 4 se šablonou

Syntéza série modifikovaných hydrofilních blokových kopolymerů Polymerní templáty pro biomimetický růst minerálních krystalů m - PEG C 2 m-peg Cl (5000 g mol 1 ) Polyethyleneimine (700, 2000 g mol 1 ) m - PEG PEG-b-PEI x 2 y BrC 2 C P S 3 2 2 C 3 =C=S m - PEG PEG-b-PEI-R R() x R() y R() R: C 2 C, (C 2 ) 2 P 3 2, (C 2 ) 3 S 3, C 3 =C(S) Sedlák M., Cölfen., Antonietti M.: Macromol. Chem. Phys. 1998, 199, 247. 5

Provedení mineralizačního experimentu Sedlák M., Cölfen., Antonietti M.: Macromol. Chem. Phys. 1998, 199, 247. 6

Vliv přítomnosti polymerního templátu s různými funkčními skupinami na morfologii krystalů síranu barnatého 2µm PEG-b-PEI-S 3 0.5µ m PEG-b-PMAA-Asp 0.5µm 2µm bez aditiva 2µ m PEG-b-PEI-C PEG-b-PEI-P 3 2 Sedlák M., Cölfen.: Macromol. Chem. Phys. 2001, 202, 587-597. 7

Vliv polymerního templátu modifikovaného chirálními ligandy na morfologii a resoluci vínanu vápenatého R() R() n x y PEG-b-PEI-R R() 2 C PEG-b-PEI-L-Glukonát. PEG-b-PEI-L-istidin. C Samotný CaT PEG-b-PEI-L-Prolin. PEG-b-PEI-L-Askorbát. Mastai Y., Sedlák M., Cölfen., Antonietti M.: Chem. Eur. J. 2002, 8, 2429-2437. 8

Další možnosti využití templátů Příprava a charakterizace nanorobotu určeného k vychytávání cholesterolu z vodného prostředí 3 C C 3 C 3 3 C C 3 C 3 3 C ~112 mpeg-b-pll Cl TEA mpeg-b-pll-chol sledováno zvyšování velikosti micel - zachytávání molekul cholesterolu prostřednictvím nekovalentních interakcí RTEM Polymer Počet zachycených molekul cholesterolu na molekulu polymeru Velikost micel (nm) polymer Velikost micel (nm) polymer + zachycený chol. mpeg-b-pll 8.5 -Chol 3 6.5 28 257 PLL 3 -b-peg-b-pll 4 -Chol 6 21 51 274 mpeg--chol 1 6.7 16 202 n Chol Chol 2 Drabinová E.; Cölfen.; Sedlák, M.: připraveno k publikování.

Metalochromní enzymy biomimetická katalýza asymetrická enryho reakce L L M X X R 2 L L M X X 2 C R 2 R 1 L L M C R 2 X R 1 L L M X M L L R 1 R 1 R 2 R 2 R 2 X Evans, D. A.; Seidel, D.; Rueping, M.; Lam,. W.; Shaw, J.T.; Downey, C. W. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12692 12693. 10

Vysoce účinné homogenní katalyzátory enryho reakce 11

Farmakologicky významné sloučeniny založené na enantioselektivní enryho reakci (R)Isoprenalin antiastmatikum

enry reakce: stereoselektivní syntéza klíčového meziproduktu léčiva Fosamprenavir (komplex Cu 2+ /midazolin-4-on) Léčba IV infekce: peptidomimetický inhibitor IV-proteáz Panov, I.; Drabina, P.; anusek, J.; Sedlák, M.: Synlett 2013, 24, 1280 1282. 13

Recyklovatelné katalyzátory enryho reakce pro udržitelné technologie Příprava katalyzátoru koordinací ligandu na polymerní měďnatou sůl Bhosale D.S.;Drabina P.; Palarčík J.; anusek J.; Sedlák M.:Tetrahedron Asymmetry 2014, 25, 334 339. 14

DLS charakterizace katalyzátoru v ethanolu (96%) PEG-b-PGACu-L-1 Distribuce hydrodynamické velikosti micel PEG-b-PGACu-L-1 závisí na koncentraci: 25 mg ml 1 : 189 ± 33 nm 2,5 mg ml 1 : 134 ± 16 nm 15

Enantioselektivní katalýza enryho reakce: srovnání katalyzátorů 20 mol % Cu(II) 3 C C 2 Cu 3 C ipr Pokus Katalyzátor R konverze b (%) L-1/Cu(Ac) 2 ee c (%) PEG-b-PG-CuL-1 konverze b (%) 1 Ph 97 92 98 84 2 2-MeC 6 4 97 92 96 90 3 4-ClC 6 4 97 90 91 84 4 4-BrC 6 4 97 92 89 61 5 4-PhC 6 4 97 92 98 78 6 t-bu 87 96 70 92 ee c (%) 3 C C C 3 L-1/Cu(Ac) 2 110 2 Cu 2 8 C 3 ipr a omogenní katalyzátor b Výtěžky izolovaného produktu po chromatografickém čištění c Stanoveno PLC na koloně Chiracel D- PEG-b-PG-CuL-1 (6,92% Cu(II) 16

Princip recyklace katalyzátoru 3 C 110 2 8 rganic layer Cu 2 C 3 ipr věření recyklovatelnosti katalyzátoru pro reakci Me 2 s 2-MeC 6 4 C Bhosale D.S.;Drabina P.; Palarčík J.; anusek J.; Sedlák M.:Tetrahedron Asymmetry 2014, 25, 334 339. 17

osiče založené na síťovaných perlových kopolymerech styrenu Botnavé Makroporézní Kristensen T. E.; ansen, T.: Eur. J. rg. Chem. 2010, 3179-3204 18

Imobilizace ligandu na polymerní nosiče Testování katalyzátorů připravených z komerčních polymerů : Za 1 týden dosaženo pouze 5% konverze! Polymerní matrice komerčních polymerů výrazně zpomaluje difuzi reaktantů. 19

Suspenzní polymerace příprava perlového nosiče PS-VBC-TEG Kopolymerace: styren, 4-vinylbenzychlorid, tetra(ethylenglylol)-bis(4-vinylbenzyl) ether Androvič, L.; Drabina, P.; Panov, I.; Frumarová, B.; Kalendová, A.; Sedlák, M. Tetrahedron: Asymmetry 2014, 25, 775 780. 20

Charakterizace připraveného perlového polymeru PS-VBC-TEG bsah chloru: 5,84 %; 1,65 mmol/g Velikost kuliček: 200 800 µm Botnavost: Et 11 ml g 1 TF 22 ml g 1 DMS 18 ml g 1 21

Ramanova spektroskopie a) Připravený polymer PS-VBC-TEG b) Ligand zakotvený polymeru PS-VBC-TEG c) Komplex zakotveny PS-VBC-TEG (katalyzátor) 5,21 % Cu(II) polymer 22

Enantioselektivní katalýza enryho reakce: srovnání katalyzátorů 20 mol % Cu(II) Pokus Katalyzátor A a B R konverze b (%) ee c (%) konverze b (%) ee c (%) 1 Ph 94 91 >99 86 2 2-MeC 6 4 >99 95 96 90 Katalyzátor A 3 4-CC 6 4 >99 82 4 4-ClC 6 4 >99 84 5 4-PhC 6 4 >99 76 6 2-2 C 6 4 >99 82 7 4-2 C 6 4 >99 98 >99 79 8 n-bu >99 93 >99 90 9 t-bu 92 93 98 93 10 c-c 6 11 96 97 97 96 Katalyzátor B a n-pr, r.t., 24 72 h (Arai, L 2007) b Výtěžky izolovaného produktu po chromatografickém čištění c Stanoveno PLC na koloně Chiracel D- 23

věření recyklovatelnosti katalyzátoru pro reakci Me 2 s t-c 4 9 C Katalyzátor lze recyklovat nejméně 5 bez poklesu výtěžku a bez ztráty enantioselektivity Androvič, L.; Drabina, P.; Panov, I.; Frumarová, B.; Kalendová, A.; Sedlák, M. Tetrahedron: Asymmetry 2014, 25, 775 780. 24

Příprava nanočástic Fe 3 4 @Si 2-2 1. ydrofilní nanočástice Fe 3 4 (FeS 4 /a, a 3, citronan sodný, 100 C) Fe 2+ + 2 Fe() 2 3Fe() 2 + ½ 2 Fe() 2 + 2Fe + 2 Fe() 2 + 2Fe Fe 3 4 + 2 2 2. Core-shell nanočástice Fe 3 4 @ Si 2 (sol-gel metoda) 3. anočástice Fe 3 4 @ Si 2 2 McCarhy S.A.; Davies G-L., Gunko Y.K.: ature Protocols 2012, 7, 1677 1693.

Příprava magneticky separovatelného katalyzátoru Si 2 Fe 3 4 @Si 2 2 + pyridine 48h,25 C Si Fe 3 4 @Si 2 (C) 2 Si Cu 2+ CuC 3 Fe 3 4 @Si 2 (C) 2 Cu

Charakterizace katalyzátoru Fe 3 4 @Si 2 (C) 2 CuL-1 istogram distribuce hydrodynamické velikosti částic (DLS) 115 ± 34 nm Fe 3 4 @Si 2 (C) 2 CuL-1 Ethanol; 0.01mg/ml Morfologie částic Fe 3 4 @Si 2 (C)CuL-1 (SEM) Částice mají sférický charakter, 10 m 2 /g (BET) vysycháním roztoku nanočástic vznikají aglomeráty

Enantioselektivní katalýza enryho reakce: srovnání katalyzátorů 5 mol % Cu(II) Pokus Katalyzátor R L-1/Cu(Ac) 2 konverze b (%) ee c (%) Fe 3 4 @Si 2 (C) 2 CuL-1 konverze b (%) 1 Ph 97 92 93 87 2 2-MeC 6 4 97 92 99 87 3 4-ClC 6 4 97 90 90 80 4 4-BrC 6 4 97 92 90 73 ee c (%) 3 C C 2 Cu L-1/Cu(Ac) 2 C C 3 3 C ipr 5 4-PhC 6 4 97 92 99 83 6 cyklohexyl 86 92 82 91 7 n-butyl 82 87 87 94 8 t-butyl 87 96 88 94 a omogenní katalyzátor b Výtěžky izolovaného produktu po chromatografickém čištění c Stanoveno PLC na koloně Chiracel D- Fe 3 4 @Si 2 (C) 2 CuL-1 28

Příprava meziproduktu syntézy (R)-Salmeterolu (antiastmatikum)

Princip recyklace katalyzátoru věření recyklovatelnosti katalyzátoru pro reakci Me 2 s 2-MeC 6 4 C

Závislost konverze na množství katalyzátoru pro reakci Me 2 s 2-MeC 6 4 C (10 C) ( ) 0.12 mg/ml ( ) 0.5 mg/ml ( ) 5 mg/ml (ο) 12 mg/ml Závislost hydrodynamické velikosti částic katalyzátoru Fe 3 4 @Si 2 (C) 2 CuL-1 na jeho koncentraci v reakčním prostředí: tvorba agregátů mg/ml Fe 3 4 @Si 2 (C) 2 CuL-1 mol % Fe 3 4 @Si 2 (C) 2 CuL-1 nm hydrodynamic size distribution h half-life of reaction 0.12 0.05 115 ± 34 (a) >80 0.5 0.2 450 ± 39 (b) 16 1.2 0.5 593 ± 27 (c) 14 5 2 774 ± 46 (d) 23 12 5 834 ± 92 (e) 40 3.32* 5* homogenní katalyzátor 3*

anosystémy pro transport léčiv potenciální medicinální aplikace 32

3 Systemické fungální infekce Imunosupresivní pacienti : těžká základní choroba (leukemie, AIDS) po podávání imunosupresivních léků (širokospektrá antibiotika a chemoterapeutika) důsledek invazivní medicíny: průnik mikroorganismů do krevního řečiště překonání přirozených barier (kardiální chirurgie, katetrizace, infuse) 1

Amfotericin B (AMB) 3 C C 3 C 2 3 C Polyenové makrocyclické antifungální antibiotikum 2 C 3 Izolace: 1955 Streptomyces nodosus M4575 Trejo, W.; Bennett, R. J. Bacteriol. 1963, 85, 436. Absolutní konfigurace: 1970 Totální syntéza: 1987 Mechlinski, W.;et al Tetrahedron Lett. 1970,11, 3873. icolaou. K.C.;et al J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 2821.

Směrovaný β-glukosidáza senzitivní konjugát AMB star poly(ethylenglykol) (AMB 4 -speg) -C--AMB -C--AMB n n spojka n -C--AMB n -C--AMB molekulární spínač Sedlák M., Drabina P., Bílková E., Šimůnek P., Buchta V. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2008, 18, 2952.

Princip cíleného uvolnění AMB z polymerního nosiče -C--AMB AMB--C β glukosidase 2 AMB 4 speg speg 1,6- elimination speg C 2 AMB- 2 speg C 2 2 AMB--C- speg konjugát (C) enzym (E) C-E C E uvolnění

Testování konjugátu AMB4-sPEG in vitro enzymatická hydrolýza Konjugát relativně stabilní ve fosfátovém pufru: p = 7,4; c = 0,04 M, 37 C, 24h (odštěpuje se méně než 5 mol % AMB) -C--AMB AMB 4 speg β glukosidase 2 speg AMB- 2 + glukose + C 2 speg Záznam časové změny UV-vis: enzymatická hydrolýza konjugátu (3 10 6 M); β-glukosidáza (Aspergillus niger. E.C.3.1.1.21) (2 mg /1 ml; 66.6 units/g); fosfátový pufr (p = 7,4; 2 10 2 M); 37 C. (uvolnění AMB potvrzeno též PLC) Inset: kinetická závislost absorbance na čase při 409 nm [τ 1/2 = (103 ± 4)s].

nemocnění tuberkulózou (TBC) TBC nejrozšířenější a nejnebezpečnější infekční onemocnění Podle W ročně nově diagnostikováno 9 mil. lidí a 1,5 mil. zemře ejohroženější skupiny lidí IV infekční, maligně nemocní diabetici závislí na alkoholu a tabáku postižení silikózou geneticky predisponovaní Původce Mycobacterium tuberculosis popř. Mtb - komplex Formy TBC plicní (nejčastější : Mtb nejlépe roste ve tkáních bohatých na kyslík) mimoplicní W report 2012; http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/75938/1/9789241564502_eng.pdf 38

Prevence a léčba TBC Vakcinace: aplikace oslabeného kmenu M. bovis (BCG vakcína) Léčba: užívání antituberkulotik (5 skupin) Perorální antituberkulotika první volby W report 2008; http://whqlibdoc.who.int/publications/2008/9789241547581_eng.pdf 39

Současné trendy ve strategii léčby TBC použití léčiv s dlouhodobým účinkem (slow-acting drugs) Potenciál v aplikaci konjugátů antituberkulotik s biokompatibilními polymery Silva, M.; Lara, A. S.; Leite, C. Q. F.; Ferreira, E. I. Arch. Pharm. Pharm. Med. Chem. 2001, 334, 189. C C 3 C ~112 2 ~5 Konjugát I s blokovým kopolymerem mpegbpolyllys Imramovský, A.; Grusová, L.; Beneš, L.; Pejchal, V.; Sedlák, M. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2012, 22, 5952.

Syntéza konjugátu I mpeg-b-polylys Distribuce velikostí částic (DLS) M = 6 700 g mol 1 Ve vodě vznik micelárního systému 173 ± 41 nm (0.1mg/ml) Charakterizace konjugátu: 1 13 C MR, IR, GPC, RTG-práškovou difrakcí, DLS Imramovský, A.; Grusová, L.; Beneš, L.; Pejchal, V.; Sedlák, M. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2012, 22, 5952. 5

Uvolňování I z polymerního nosiče za podmínek in vitro Fosfátový pufr p = 7,4; (1 10 1 mol l 1 ); 37 C, za 24h uvolněno cca 13 % I 3 C ~112 C 2 ~5 C 2 C Acetátový pufr p = 4; (2 10 1 mol l 1 ); 37 C, za 24h uvolněno cca 26% I Imramovský, A.; Grusová, L.; Beneš, L.; Pejchal, V.; Sedlák, M. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2012, 22, 5952. 42

ávrh konjugátu I k likvidaci rezistentních ložisek anočástice Fe 3 4 @Si 2 Využití nanočástic magnetitu Biokompatibilní, medicinálně využívané Snadno připravitelné, jednoduché zavedení funkčních skupin Možnost cíleného transportu aplikací externího magnetického pole Marszall, M.P. :The Development of Magnetic Drug Delivery and Disposition, The Delivery of anoparticles, Abbass A. ashim (Ed.), ITEC, Shangai 2012. 43

Příprava konjugátu Fe 3 4 @Si 2 -I 1. Aktivace isoniazidu 2. Příprava nanočástic konjugátu Fe 3 4 @ Si 2 I Sedlák, M.; Bhosale D.S.; L.; Beneš, L.; Palarčík, J.; V.; Kalendová, A.; Královec, K.; Imramovský, A.: Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013, 23, 4692. 44

RTG difrakce práškového vzorku Charakterizace konjugátu Fe 3 4 @Si 2 -I Intensity (a.u.) (311) (b) (111) (220) (222) (400) (422) (511) (440) (a) 10 20 30 40 50 60 70 2Θ (degree) Difrakční píky Fe 3 4 @Si 2 I podobné samotným nanočásticím Fe 3 4 @Si 2 2 ; odpovídají klastrům kubických spinelových nanokrystalů Fe 3 4. Průměrná velikost krystalů Fe 3 4 v klastrech a činí 13 nm (Sherrer). 45

FT-IR spektroskopie Charakterizace konjugátu Fe 3 4 @Si 2 -I Pás 1695 cm 1 odpovídá Fe 3 4 @Si 2 I uspořádání: -C--=C-; Elementární analýza: obsah I v konjugátu: 3% (210 µmol g 1 ). 46

Charakterizace konjugátu Fe 3 4 @Si 2 -I istogram distribuce hydrodynamické velikosti částic (DLS) 115 ± 34 nm Morfologie částic Fe 3 4 @Si 2 I (SEM) Částice mají sférický charakter, vysycháním roztoku nanočástic vznikají aglomeráty 47

Studium uvolňovaní isoniazidu z Fe 3 4 @Si 2 -I za podmínek in vitro Roztok 1 10 2 mol l 1 Cl; t 1/2 = 65 s (k obs = 1.07 10 2 s 1 ) Fosfátový pufr p = 5.3 (2 10 2 mol l 1 ) t 1/2 = 116 s (k obs = 5.98 10 2 s 1 ). Fosfátový pufr p = 7.4 (1 10 1 mol l 1 ) konjugát stabilní Sedlák, M.; Bhosale D.S.; L.; Beneš, L.; Palarčík, J.; V.; Kalendová, A.; Královec, K.; Imramovský, A.: Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013, 23, 4692. 48

Studium toxicity Fe 3 4 @Si 2 -I na buněčných kulturách Testováno na buňkách lidského prsního adenokarcinomu SK-BR-3, sledována adheze a proliferace buněk pomocí xcelligence systému Časová závislost normalizovaných CI hodnot pro I A pro Fe 3 4 @Si 2 -I má podobný charakter Buněčná toxicita konjugátu je srovnatelná se samotným isoniazidem. 49

Aplikační možnosti Kromě případné intravenózní aplikace lze uvažovat i o použití nasálním (vhodné pro plicní formy TBC) Sedlák, M.; Bhosale D.S.; L.; Beneš, L.; Palarčík, J.; V.; Kalendová, A.; Královec, K.; Imramovský, A.: Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013, 23, 4692. 50

Aplikace magnetických částic Fe 3 4 @Si 2 v biomedicinálním výzkumu určování složení proteinů Jednou z metod určování složení proteinů je založeno na jejich enzymatické fragmentaci s následnou analýzou pomocí metod hmotnostní spektrometrie. Problém separace enzymu po proteolýze byl řešen imobilizací trypsinu na Fe 3 4 @Si 2 Slováková M., Křížková M., Kupčík R., Bulánek, R., Bílková Z., Sedlák M.: připraveno k publikování 51

Aplikace magnetických částic Fe 3 4 @Si 2 v biomedicinálním výzkumu určování složení proteinů MS-MALDI spektra po štěpeníα-s1-kaseinu Fe 3 4 @Si 2 -C-trypsin,2 h, 25 C 52

Aplikace magnetických částic Fe 3 4 @Si 2 v biomedicinálním výzkumu určování složení proteinů Analýza a interpretace MS-MALDI spekter po štěpeníα-s1-kaseinu Fe 3 4 @Si 2 -C-trypsin Protein m/z submited m/z matched Delta ppm Modification s Missed cleavage s Peptide sequence α-casein S1 615.329 615.328 1.49 0 (R)LSMK(E) 910.475 910.474 0.70 0 (K)EGIAQQK(E) 1267.704 1267.705-0.06 0 (R)YLGYLEQLLR(L) 1337.682 1337.681 0.88 1 (K)IQKEDVPSER(Y) 1384.731 1384.730 0.34 0 (R)FFVAPFPEVFGK(E) 1580.828 1580.828 0.14 0 (K)VPQLEIVPSAEER(L) 1660.794 1660.794 0.03 1Phospho 0 (K)VPQLEIVPSAEER(L) 1759.941 1759.945-2.09 0 (K)QGLPQEVLELLR(F) 1871.984 1871.986-1.20 1 (K)YKVPQLEIVPSAEER(L) 1927.691 1927.692-0.43 2Phospho 0 (K)DIGSESTEDQAMEDIK(Q) 1951.950 1951.953-1.16 1Phospho 1 (K)YKVPQLEIVPSAEER(L) 2235.232 2235.236-1.44 1 (K)PIKQGLPQEVLELLR(F) 2316.134 2316.137-1.34 0 (K)EPMIGVQELAYFYPELFR(Q) 3207.586 3207.593-2.31 1 (K)EGIAQQKEPMIGVQELAYFYPELFR(Q) Slováková M., Křížková M., Kupčík R., Bulánek, R., Bílková Z., Sedlák M.: připraveno k publikování 53

Aplikace magnetických částic Fe 3 4 @Si 2 v biomedicinálním výzkumu určování složení proteinů výsledky sekvenční analýzy umožňují určit nebo identifikovat jednotlivé proteiny VÝZKUM ÚLY PRTEIŮ PŘI VZIKU EMCÍ DIAGSTIKA EMCÍ SLEDVÁÍM BIMARKERŮ VÝVJ VÝC LÉKŮ 54

Shrnutí Byly připraveny a charakterizovány nové mikro- a nanosystémy jako recyklovatelné enantioselektivní katalyzátory a nové transportní systémy vybraných léčiv. Vodnými nosiči byly koloidní blokové kopolymery PEGu, magnetické nanočástice Fe 3 4 @Si 2 a botnavý kopolymer styrenu. Připravené heterogenní katalyzátory splňují řadu požadavků zelené a udržitelné chemie a představují ekologicky vstřícné systémy s vysokým aplikačním potenciálem. Připravené konjugáty vybraných léčiv představují nové nadějné formy známých léčiv. 55

Prof. Dr. elmut Cölfen Universität Konstanz Poděkování Doc. Ing. Jiří anusek, Ph.D. Univerzita Pardubice Dr. Klaus Tauer Max-Planck Institut Potsdam Mgr. Ilia Panov, Ph.D. Karlova Univerzita v Praze Ing. Jiří Váňa, Ph.D. Karlova Univerzita v Praze Ing. Ladislav Androvič Univerzita Pardubice Dattatry Shivariao Bhosale, MSc. Univerzita Pardubice Doc. Ing. Pavel Drabina, Ph.D. Univerzita Pardubice Ing. Eliška Drabinová, Ph.D. Univerzita Pardubice Lydie, armand, Ph.D. Univerzita Pardubice Mgr. Marcela Slováková, Ph.D. Univerzita Pardubice

Děkuji za pozornost