C9092 Bioaplikace nanočástic

Přírodovědecká fakulta
podzim 2019
Rozsah
1/0. 1 kr. (plus ukončení). Doporučované ukončení: k. Jiná možná ukončení: z.
Vyučující
Mgr. Antonín Hlaváček, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Zdeněk Glatz, CSc.
Ústav biochemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav biochemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Příprava nanočástic a jejich biokonjugátů je interdisciplinární oblast výzkumu využívající poznatky biochemie, fyzikální, analytické, organické a materiálové chemie s významným dopadem na biologické vědy. Absolvováním tohoto kurzu student získá dostatečný přehled o vlastnostech nanomateriálů a metodách, které jsou důležité pro jejich využití. Cílem přednášky je podat ucelený přehled dané problematiky se zaměřením na uplatnění v biologii, bioanalytické chemii a biochemii. V úvodní části se přednáška zabývá výjimečnými vlastnostmi nanočástic, jejich syntézou, stabilitou a zaváděním reaktivních skupin pro vazbu biomolekul. Velká pozornost je věnována popisu metod, které umožňují biokonjugáty připravovat, charakterizovat a purifikovat. Přednáška tak směřuje k přípravě přesně definovaných nanočástic a jejich biokonjugátů využitelných v praktických aplikacích (nanosenzory, luminiscenční, magnetické a jiné značení biomolekul, magnetické separace, cílený přenos léčiv, biologické zobrazování...). Student je po absolvování vzdělávací jednotky schopen diskutovat vhodnost použití daného typu nanočástice, její přípravy a charakterizace pro určitou biologickou aplikaci.
Osnova
  • 1) Úvod, základní pojmy (nanotechnologie, nanočástice, koloidní nanočástice...), historie, přehled a popis zaměření přednášky
  • 2) Typy nanočástic (podle struktury, složení, vlastností)
  • 3) Výjimečné vlastnosti nanočástic (magnetické, optické, katalytické vlastnosti, nanočástice jako transportéry látek, nanočástice jako komponenty samosestavujících nanostruktur)
  • 4) Metody přípravy koloidních nanočástic (syntéza v reakčních nádobkách při atmosférickém tlaku, solvotermální, mikrovlnné a mikrofluidní reaktory, mikroemulzní systémy)
  • 5) Metody modifikace povrchu nanočástic a zavádění reaktivních skupin (silanizace, monovrstvy, blokové kopolymery), stabilita nanočástic a biokonjugátů
  • 6) Metody přípravy biokonjugátů nanočástic („klasická biokonjugační chemie“, chemicky ortogonální metody a „click chemistry“, využití metod molekulární biologie při přípravě biokonjugátů, příprava pokročilých nanostruktur tvořených nanočásticemi)
  • 7) Metody purifikace nanočástic a biokonjugátů nanočástic (afinitní, gelová a ionexová chromatografie, gelová elektroforéza a elektroforéza ve volném toku, isotachoforéza, precipitace, centrifugace, dialýza, filtrace a ultrafiltrace, extrakce)
  • 8) Metody charakterizace nanočástic a biokonjugátů (spektrální metody, titrace, gravimetrie a TGA, kalorimetrie, chromatografie, elektroforéza, izotachoforéza, měření zeta potenciálu, dynamický rozptyl světla, fluorescenční korelační spektroskopie, nanoparticle tracking analysis, centrifugace, field flow fractionation, mikroskopické metody, výpočetní metody)
  • 9) Interakce nanočástic s živým organismem
  • 10) Využití nanočástic a jejich biokonjugátů: bioanalytické metody využívající nanočástice
  • 11) Využití biokonjugátů nanočástic: cílený transport léčiv, theranostics
  • 12) Využití biokonjugátů nanočástic: biologické zobrazování a nanosenzory
Literatura
  • HERMANSON, Greg T. Bioconjugate techniques. San Diego: Academic Press, 1996, xxv, 785. ISBN 012342335X. info
Výukové metody
přednášky
Metody hodnocení
Studen písemně odpoví šest otázek týkajících se vlastností, přípravy, charakterizace a aplikací nanočástic, které následně diskutuje. Alespoň dvě odpovědi musí úspěšně obhájit.
Další komentáře
Předmět je vyučován každý semestr.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022.