Nanotechnologie pro medicínu III. - aplikace nanoobjektů a nanostruktur v medicíně

Vztahy:

Podmínkou zápisu na předmět F7PBNNT3 je, že student úspěšně absolvoval F7PBNNT2 nebo získal zápočet a nevyčerpal všechny zkouškové termíny předmětu F7PBNNT2. Předmět F7PBNNT3 lze klasifikovat až po úspěšné klasifikaci předmětu F7PBNNT2

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Výuka bude vedena prezenčním způsobem, a bude rozdělena na přednášky, cvičení a laboratorní cvičení. K aktivizaci studentů budou sloužit krátké diskuse nad tématem přednášky či cvičení.

Na úvod cvičení budou realizovány krátké testy na ověření znalostí z předchozí hodiny, čímž vyučující získá zpětnou vazbu o znalostech studentů, nebo rozebrání problematiky pči řešení praktických úkolů v laboratořích.

Pro výuku a zejména komunikaci mezi vyučujícími a studenty bude využíváno prostředí Moodle.

Dále v rámci FBMI ČVUT probíhá každoročně studentská anketa, ve které mají studenti možnost se vyjádřit jak k vyučujícím a jejich přístupu k výuce, tak i k samotným vyučovaným předmětům, čímž je zabezpečena zpětná vazba z dlouhodobého hlediska.

Požadavky:

Podmínky zápočtu: zápočet se uděluje za docházku a vypracované laboráty z praktických cvičení

Podmínky zkoušky: Zkouška je písemná (popřípadě ústní) skládající se z teoretických a praktických otázek pokrývající probranou látku a příkladů odpovídající obtížností i rozsahem látky příkladů probíraných na cvičeních.

Zkouška je hodnocena dohromady 100 body. Výsledné známkování je standardní podle dosažených bodů A-F.

Důraz je kladen na porozumění dané problematice a souvislosti.

Osnova přednášek:

1. Úvod do aplikací nanotechnologie v medicíně (Přehled aplikací nanotechnologií, přínosy a výzvy v medicíně, základní pojmy a trendy).

2. Nanomedicína (Základy nanolékárníctví, využití nanočástic k cílenému doručování léčiv, mechanismy a příklady léčivých nanosystémů).

3. Nosiče léčiv na bázi nanočástic (Liposomy, polymerní nanočástice, dendrimery, pevné lipidové nanočástice a jejich aplikace pro zlepšení biodostupnosti a cíleného doručování léčiv).

4. Cíle é doručování léčiv a teranostika (Principy cíleného doručování, receptorově zprostředkované doručování, teranostické nanosystémy (spojení terapie a diagnostiky)).

5. Nanotechnologie v onkologii (Specifické aplikace pro diagnostiku a léčbu rakoviny, fototermální a fotodynamická terapie, nanosondy pro detekci nádorů).

6. Nanomateriály pro zobrazovací technologie (Nanočástice pro MRI, CT, PET, optické zobrazování a ultrazvuk, výhody v zlepšení kontrastu a cílení).

7. Antimikrobiální nanomateriály (Nanostříbro, oxidy kovů, uhlíkové nanostruktury a jejich využití jako antimikrobiální agens pro léčbu infekcí a dekontaminaci povrchů).

8. Nanosenzory pro biomolekulární detekci (Nanosenzory pro detekci biomarkerů, nanosenzory na bázi DNA, proteiny a jiné molekulární systémy pro včasnou diagnostiku).

9. Nanotechnologie v regenerativní medicíně (Biomimetické nanomateriály, nanostrukturované povrchy, scaffoldy (nosné struktury) a jejich aplikace v tkáňovém inženýrství a hojení ran).

10.Nanočástice pro cílenou genovou terapii (Přehled aplikací nanočástic v genové terapii, doručování siRNA, mRNA a CRISPR komponent).

11.Inovace v imunoterapii s využitím nanotechnologií (Využití nanotechnologií v modulaci imunitní odpovědi, nanoprostředky pro očkování a imunostimulaci).

12.Biosenzory a diagnostické technologie na bázi nanotechnologií

13.Bezpečnost a toxicita nanočástic v medicíně (Hodnocení rizik, testování biokompatibility a toxicity, regulační aspekty nanomedicínských aplikací).

14.Shrnutí

Osnova cvičení:

1. Modelování transportu nanočástic I

2. Modelování transportu nanočástic II

3. Měření zeta potenciálu

4. Měření povrchové energie

5. Cílené doručování léčiv a teranostika

6. Fluorescenční nanočástice pro zobrazování

7. Analýza dat z MRI s kontrastními nanočásticemi

8. Antimikrobiální nanomateriály

9. Elektrochemický nanosenzor

10.Povrchová úprava scaffoldů

11.Biosenzory a diagnostické technologie na bázi nanotechnologií

12.Cytotoxicita nanočástic

13.Kontrola laborátů

14.Shrnutí

Cíle studia:

Kurz poskytne přehled hlavních aplikací pro nanotechnologie v medicíně, s důrazem na praktické použití nanoobjektů a nanostruktur v diagnostice, terapii a dalších medicínských oblastech. Studenti se seznámí s výhodami a potenciálními riziky použití nanotechnologií a s aktuálními trendy. V rámci cvičení a laboratorních úloh si studenti osvojí různé praktické dovednosti související s nanotechnologiemi v medicíně. Některé úlohy budou zaměřeny na přímé měření vlastností nanomateriálů, například stanovení velikosti nanočástic nebo fluorescenčních vlastností. Další část se bude věnovat modelování a simulaci. Kromě toho budou mít studenti možnost zpracovávat a analyzovat experimentální data, například vyhodnocovat výsledky testů cytotoxicity, antimikrobiálních účinků nebo účinnosti cíleného doručování léčiv. Tyto aktivity jim umožní získat nejen teoretické znalosti, ale i praktické zkušenosti s metodami používanými v současném výzkumu a vývoji nanomedicínských technologií.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] TORCHILIN, V. P. Handbook of Nanobiomedical Research: Fundamentals, Applications, and Recent Developments (Vols. 1-4). World Scientific, 2020.

[2] BHUSHAN, Bharat (ed.). Springer Handbook of Nanotechnology. Springer Berlin / Heidelberg, 2017. ProQuest Ebook Central, dostupné z: https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=5131796.

Doporučená literatura:

[1] MIRZA, A. Z., SIDDIQUE, F. A. Nanomedicine and drug delivery: a mini review. International Nano Letters, 2014, 4, 94. DOI: 10.1007/s40089-014-0094-7. Dostupné z: https://doi.org/10.1007/s40089-014-0094-7.

[2] VARADAN, V. K., CHEN, L., XIE, J. Nanomedicine: Design and Applications of Magnetic Nanomaterials, Nanosensors and Nanosystems. Wiley, 2008. ISBN 978-0-470-71562-8.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní program Biomedicínské nanotechnologie (povinný předmět)