Grzegorz Schroedera, Jerzy Silberring, Marek Smoluchb, Michał Cegłowskia
, Joanna Kurczewskaa
a
Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Wydział Chemii, ul. Umultowska 89b, 61-614 Poznań
bAkademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biochemii i Neurobiologii
schroede@amu.edu.pl
Opracowano technikę oznaczania niskocząsteczkowych analitów (leków, związków bioaktywnych) metodą spektrometrii mas z niskotemperaturową jonizacją plazmową pod ciśnieniem atmosferycznym (ang. flowing atmospheric-pressure afterglow mas spectrometry- FAPA MS) wykorzystując układy supramolekularne. Innowacyjność tej metody polega na zastosowaniu hybrydowych zmiataczy molekularnych, magnetycznych zmiataczy molekularnych oraz polimerów z odciskiem molekularnym umożliwiających selektywne zagęszczanie z roztworów lub fazy gazowej związków organicznych (analitów), ich transporcie w dowolnym czasie do spektrometru mas, oraz termicznej desorpcji umożliwiającej jonizację w strumieniu plazmy. Opracowana metoda analityczna charakteryzuje się bardzo niskim progiem wykrywalności związków organicznych w roztworach i fazie gazowej, dużą selektywnością oznaczania oraz brakiem konieczności przeprowadzania wstępnych procedur analitycznych. W pracy przedstawiono syntezę oraz zastosowanie w technice FAPA MS nanomateriałów oraz polimerów z odciskiem molekularnym dedykowanych do oznaczenia bioaktywnych analitów w różnych matrycach.
This work was supported by the National Science Centre, Poland under grant number 2016/21/B/ST4/02082.
1
M. Cegłowski, J. Kurczewska, M. Smoluch, E. Reszke, J. Silberring, G. Schroeder, 2015, Magnetic
scavengers as carriers of analytes for flowing atmospheric pressure afterglow mass spectrometry (FAPA-MS), Analyst, 140, 17, 6138-6144.
2 M. Smoluch, M. Ceglowski, J. Kurczewska, M. Babij, T. Gotszalk, J. Silberring, G. Schroeder, 2014,
Molecular Scavengers as Carriers of Analytes for Mass Spectrometry Identification, Analytical
Chemistry, 86, 11226-11229.
3
M. Cegłowski, M. Smoluch, E. Reszke, J. Silberring, G. Schroeder, 2017, Molecularly imprinted
polymers as selective adsorbents for ambient plasma mass spectrometry, Analytical and Bioanalytical
BIOTECHNOLOGIA, NANOMEDYCYNA I BEZPIECZEŃSTWO W DZIEDZINIE NANOMATERIAŁÓW BNB-P11
SYNTEZA I CHARAKTERYSTYKA FIZYKOCHEMICZNA KOMPOZYTU
MAGNETYT/POLIDOPAMINA/Β-CYKLODEKSTRYNY ORAZ OCENA JEGO ZASTOSOWANIA JAKO POTENCJALNEGO NOŚNIKA LEKÓW W TERAPII PRZECIWNOWOTWOROWEJ
Artur Jędrzaka,b
, Emerson Coyb, Bartosz Grześkowiakb
, Roksana Markiewiczb, Stefan Jurgab, Teofil Jesionowskia, Radosław Mrówczyńskib
a Politechnika Poznańska, Wydział Technologii Chemicznej, Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, ul. Berdychowo 4, 60-965 Poznań
b Centrum NanoBioMedyczne Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu, ul. Umultowska 85, 61-614 Poznań
rm53520@amu.edu.pl
Wraz z rozwojem nanotechnologii nastąpił przełom w syntezie nowoczesnych nośników leków, które pozwalają na dostarczanie hydrofobowych leków do komórek nowotworowych. Wykorzystują one efekt zwiększonej przepuszczalności i retencji (EPR, ang. enhanced permeability and retention effect) sieci naczyń nowotworowych lub aktywne kierowanie nanonośników stosując odpowiednie ligandy np. przeciwciała lub kwas foliowy. Najczęściej stosowanymi materiałami w syntezie zaawansowanych nanostruktur są nanorurki węglowe, grafen, nanocząstki złota oraz magnetyczne nanocząstki tlenków żelaza1,2. W tej grupie na szczególną uwagę zasługują magnetyczne nanocząstki, które nie tylko są biokompatybilne ale także pozwalają na celowanie w komórki nowotworowe z zastosowaniem zewnętrznego pola magnetycznego oraz mogą zostać wykorzystane jako środki kontrastujące w obrazowaniu magnetycznym rezonansem jądrowym, co czyni je idealnymi materiałami do budowy zaawansowanych narzędzi teranostycznych.
Przykładem takiego zaawansowanego i nowatorskiego nanomateriału opartym o magnetyczne nanocząstki jest zintegrowany układ magnetyt/polidopamina/β-cyklodekstryny. Szereg właściwości pochodzących od każdego ze składnika kompozytu1,3-5, czyni go wyjątkowym nanomateriałem. Przedstawione zostaną wyniki badań podjętych nad tym nowatorskim układem, będącym połączeniem magnetycznych nanocząstek, otoczonych polidopaminą5
- polimerem o właściwościach zarówno fototermicznych jak i udowodnionej biokompatybilności, z β-cyklodekstrynami6,7
- komponentami, które przejawiają wysoka zdolność załadunku i uwalniania różnych substancji, w tym leków przeciwnowotworowych. Zaprezentowane zostaną wyniki prac nad zdolnością enkapsulacji doksorubicyny przez nanonośnik oraz kinetyka uwalniania leku. Przedyskutowane będą także wyniki analiz biologicznych i fizykochemicznych ze szczególnym uwzględnieniem danych dotyczących wykorzystania kompozytu jako środka kontrastującego w MRI. Jedną z metod wykorzystaną do charakterystyki nanonośnika była transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM), która pozwoliła na zbadanie morfologii układu oraz ocenę grubości powłoki z polidopaminy.
Rysunek 1. Zdjęcia TEM ukladu magnetyt/polidopamina/cyklodekstyny. Podziękowania
Praca finansowana w ramach grantu LIDER przyznanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju nr LIDER/11/0055/L-7/15/NCBR/2016. Dziękujemy Milo Malanga z CycloLab za dostarczenie pochodnej cyklodekstryny.
1 S. Laurent, et al., Magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis, stabilization, vectorization, physicochemical charcterizations, and
biological applications, Chem. Rev., 2008, 108, 2064-2110.
2 R. Sharma, et al., Fe3O4 (iron oxide)-supported nanocatalysis: synthesis, characterization and applications in coupling reactions,
Green Chem., 2016, 18, 3184-3209.
3 M. Pio di Cagno, The potential of cyclodextrins as novel active pharmaceutical ingredients: a short overview, Molecules, 2017, 22, 1-14.
4 M. Viswalingam, et al., Preparation and characterization of a imopramine-β-cyclodextrin inclusion complex, Instrm. Sci. Technol., 2016, 10, 1-22.
5 D. Dreyer, et al., Perspectives on poly(dopamine), Chem. Sci., 2013, 4, 3796-3802; Y. Liu, K. Ai, L. Lu, Polydopamine and its
derivative materials: synthesis and promising applications in energy, enviromental, and biomedical fields, Chem. Rev., 2014,
114, 5057-5115.
6
B. Singh, et al., Slow relase of ciprofloxacin from β-cyclodextrin containing drug delivery system through network formation and
supramolecular interactions, Int. J. Biol. Macromol., 2016, 92, 390-400.
7 L. Szente, J. Szemán, T. Sohajda, Analytical characterization of cyclodextrins: history, official methods and recommended new
techniques, J. Pharm. Biomed. Anal., 2016, 130, 347-365.
b) a)
BNB-P12 BIOTECHNOLOGIA, NANOMEDYCYNA I BEZPIECZEŃSTWO W DZIEDZINIE NANOMATERIAŁÓW
ZASTOSOWANIE NANOCZĄSTEK MAGNETYCZNYCH OTOCZONYCH POLIETYLENOIMINĄ W TERAPII NOWOTWORÓW MÓZGU OPARTEJ NA
INTERFERENCJI RNA
Radosław Mrówczyńskia
, Bartosz F. Grześkowiaka, Kosma Szutkowski, Katarzyna Rolleb, Małgorzata Grabowskab
, Dariusz Wawrzyniakb, Paweł Głodowiczb
, Jan Barciszewskib, Stefan Jurgaa
a Centrum NanoBioMedyczne, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, ul. Umultowska 85, 60-687 Poznań
b Zakład Epigentyki, Instytut Chemii Bioorganicznej Polskiej Akademii Nauk, ul. Z. Noskowskiego 12/14, 61-704 Poznań
rm53520@amu.edu.pl
Glejaki są najczęściej występującymi nowotworami centralnego układu nerwowego człowieka. Pomimo coraz lepszego zrozumienia molekularnego podłoża glejaków, a także połączenia leczenia chirurgicznego z radio- i chemioterapią udaje się osiągnąć jedynie ograniczony sukces terapeutyczny wyrażony kilkumiesięcznym wydłużeniem okresu przeżycia1,2
. Duże nadzieje wiąże się z nowoczesną terapią opartą na interferencji RNA (RNAi), która prowadzi do ograniczenia syntezy białka macierzy pozakomórkowej tenascyny-C (TN-C) w komórkach guzów mózgu poprzez zastosowanie dwuniciowego RNA (dsRNA) komplementarnego do mRNA białka TN-C3-5
.
Wprowadzanie dsRNA z wykorzystaniem nanocząstek magnetycznych może stanowić obiecujące podejście w leczeniu glejaka poprzez ograniczenie aktywności wielofunkcyjnego białka TN-C. Nanocząstki magnetyczne otoczone polietylenoiminą (PEI) zostały zsyntetyzowane i scharakteryzowane, a następnie posłużyły do utworzenia kompleksów z dsRNA. Kompleksy te charakteryzowały się nie tylko niskim poziomem cytotoksyczności w badanym zakresie stężeń, ale również wykazywały znacznie lepszą skuteczność terapeutyczną. Obrazowanie wewnątrzkomórkowe z wykorzystaniem mikroskopii fluorescencyjnej dodatkowo potwierdziło efektywny transport kompleksów do wnętrza komórek nowotworowyh. Badania te sugerują, że wytworzone nanocząstki mogą być wykorzystywane jako nośniki kwasów nukleinowych oraz środki do obrazowania komórkowego w terapii antynowotworowej glejaka.
Podziękowania
Badania finansowane w ramach grantu OPUS 11przyznanego przez Narodowe Centrum Nauki numer 2016/21/B/ST8/00477.
1 M. Stuplich, D. R. Hadizadeh, K. Kuchelmeister, J. Scorzin, C. Filss, K. -J. Langen, N. Schäfer, F. Mack, H. Schüller, M. Simon, M. Glas, T. Pietsch, H. Urbach, U. Herrlinger, J. Clin. Oncol., 2012, 30, e180-e18.
2 P. Y. Wen, D. R. Macdonald, D. A. Reardon, T. F. Cloughesy, A. G. Sorensen, E. Galanis, J. DeGroot, W. Wick, M. R. Gilbert, A. B. Lassman, C. Tsien, T. Mikkelsen, E. T. Wong, M. C. Chamberlain, R. Stupp, K. R. Lamborn, M. A. Vogelbaum, M. J. van den Bent, S. M. Chang, J. Clin. Oncol., 2010, 28, 1963-1972.
3 J. Pas, E. Wyszko, K. Rolle, L. Rychlewski, S. Nowak, R. Żukiel, J. Barciszewski, Int. J. Biochem. Cell Biol., 2006, 38, 1594-1602.
4 K. Rolle, S. Nowak, E. Wyszko, M. Nowak, R. Zukiel, R. Piestrzeniewicz, I. Gawronska, M. Z. Barciszewska, J. Barciszewski, Cancer Biol. Ther., 2010, 9, 397-407.
5
R. Zukiel, S. Nowak, E. Wyszko, K. Rolle, I. Gawronska, M. Z. Barciszewska, J. Barciszewski, Cancer Biol. Ther., 2006, 5, 1002-1007.
BIOTECHNOLOGIA, NANOMEDYCYNA I BEZPIECZEŃSTWO W DZIEDZINIE NANOMATERIAŁÓW BNB-P13
NANOFACTURING – PROJEKTOWANIE I BUDOWA PLATFORMY PROCESU PRODUKCYJNEGO NANOCZĄSTECZEK FARMACEUTYCZNYCH W SKALI