Aplikace nanomateriálů v medicíně

Garant předmětu:

Vladimíra Petráková

Přednášející:

Vladimíra Petráková

Cvičící:

Václav Petrák, Vladimíra Petráková, Khalilullah Umar

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské informatiky

Anotace:

Přednáškový cyklus se zaměří na možnosti využití nanomateriálů a nanočástic v medicíně, jejich definici a výskyt nanomateriálů v přírodě. Hlavním námětem budou témata cíleného doručování léčiv, využití nanomateriálů v diagnostice a zobrazování a bezpečnost nanomateriálů. Přednášky budou odrážet současné trendy v tomto dynamicky se rozvíjejícím oboru.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Definice nanočástic a nanomateriálů, historie a perspektiva nanotechnologií a jejich medicínské aplikace.

2. Nanomateriály v přírodě: Přírodní nanomateriály a jejich přehled. Biomimetické a přírodou inspirované materiály. Příklady vybraných přírodních nanomateriálů.

Cílené doručování léčiv

3. Doručování léčiv: Způsoby podávání léků, klasické dopravovaní léčiv, kontrolované dopravovaní léčiv.

4. Cílené doručování léčiv. Základní principy. Pasivní cílení (EPR efekt), aktivní cílení, cílení ligandů.

5. Požadavky na doručovací systém. Typy nanodoručovacích systémů: micely a dendrimery, liposomy, nanodiamantové částice, nabité polymery, biodegradabilní částice. Multifunkční nosiče léčiv.

6. Biologické procesy a události spojené s cíleným doručováním léčiv. Interakce nanočástice s buněčnou membráno. Endocytóza, Mechanizmus přijetí buňkou. Kvantifikace míry přijetí (uptake) cílovou buňkou. Biodegradace a vylučování nanočástic.

7. Hodnocení bezpečnosti systémů pro doručování léčiv: In vitro/in vivo cytotoxicita, hemokompatibilita, testování genotoxicity.

Diagnostika a zobrazování

8. Nanobiosenzory: Definice a základní části biosenzorů. Principy detekce. Příklady (nano)biosenzorů. Biomimetické membrány v nanosenzorech.

9. Nanočástice jako kontrastní činidlo: Základné principy MRI kontrastních činidel, MRI kontrastní činidla založené na magnetických nanočásticích. Další typy nanočástic pro MRI kontrastní činidla. Zlaté nanočástice jako kontrastní činidla pro CT, Povrchové modifikace zlatých nanočástic a jejich využití pro In vivo a in vitro zobrazování.

10. Kvantové tečky (QD) a fluorescenční nanodiamantové částice (fNDP) pro dlouhodobé monitorování buněčných procesů. Příprava a fyzikální princip fluorescence nanočástic. Srovnávání nanočástic s konvenčními fluorescenčními značkami. Povrchová funkcionalizace. Biokompatibilita. Příklady aplikací.

Bezpečnost

11. Bezpečnost práce s nanomateriály: Zdravotní efekty, Prevence rizik, předpisy a normy

12. Čisté prostory: Účel čistých prostor, klasifikace čistoty dle ISO 14644-1 a US FED STD 209E. Techniky zajištění čistoty. Požadavky na práci v čistých prostorách.

13. Přehled nanotechnologických materiálu a produktů dostupných na trhu nebo ve fázi klinického testování.

14. Rezerva

Osnova cvičení:

Osnova cvičení:

Téma laboratorních úloh bude přizpůsobeno současným trendům a bude sledovat osnovu přednášek.

Budou řešeny 2 laboratorní úlohy, každá s hodinovou dotací 6x2 hodiny:

Sledování uvolnění léčiva z nanočástic do buňky,

Srovnání vlastností různých typů nanočástic používaných v biologii a medicíně.

1. – 2. princip úlohy, hledání vhodné literatury k tématu

3. – 4. diskuse o literatuře a zhotovení protokolu experimentu

5. - 7. provádění experimentu a zpracování dat (Sledování uvolnění léčiva z nanočástic do buňky)

8. – 10. provádění experimentu a zpracování dat (Srovnání vlastností různých typů nanočástic používaných v biologii a medicíně)

Cíle studia:

Studijní materiály:

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út	místnost KL:B-420 Petráková V. 14:00–15:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Učebnamístnost KL:B-307 Petrák V. Umar K. 16:00–17:50 (přednášková par. 1 paralelka 1) Kladno FBMI Učebna
St
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Navazující magisterská studijní specializace Nanotechnologie (povinný předmět)