SONATA 7 „Nowe metody modyfikacji polidopaminy do syntezy multimodalnych nanomateriałów”

Instytucja nadzorująca: 
Narodowe Centrum Nauki
Kierownik projektu: 
dr Radosław Mrówczyński
Budżet: 
407 208,00 PLN
Data rozpoczęcia: 
01.04.2015
Czas trwania: 
36 miesięcy
Numer umowy: 
2014/13/D/ST5/02793

Obecnie wiele rozwiązań  technicznych stosowanych na co dzień zostało zaczerpniętych ze świata przyrody. Przykładem biomimetycznego wynalazku jest sonar, którego pierwowzoru możemy doszukiwać się u nietoperzy wykorzystujących podobny mechanizm do echolokacji. Badana nad przeniesieniem „wynalazków” znanych z natury zaowocowały zsyntetyzowaniem nowego polimeru – polidopaminy, który został opracowany dzięki obserwacji małży potrafiących silnie przyczepiać się do różnych obiektów i utrzymywać się na ich powierzchni nawet w bardzo surowych warunkach. Wszechstronność i silne właściwości adhezyjne tego polimeru zostały wykazane osadzając go na  powierzchni wielu wymagających materiałów, między innymi na teflonie, metalach szlachetnych, nanorurkach węglowych, krzemionce, stali nierdzewnej oraz nanocząsteczkach złota i magnetytu. Materiały pokryte polidopaminą znalazły zastosowanie
w tworzeniu baterii litowo-jonowych, fotokatalizie, organokatalizie, oczyszczaniu wody z metali ciężkich i zanieczyszczeń organicznych, syntezie związków bakteriobójczych, biosensorach do wykrywania małych molekuł organicznych i biomolekuł, drukowaniu molekularnym, inżynierii tkankowej, systemach dostarczania leków oraz bioobrazowaniu .Ostatnie prace prowadzone nad biomedycznymi zastosowaniami polidopaminy w pełni potwierdziły jej biokompatybilność, co pozwala przewidywać, że polidopamina znajdzie jeszcze większe zastosowanie na polu biomedycznym.
Multimodalne nanomateriały stanowią podstawę terapii teranostycznej, która wykazuje lepsze efekty w leczeniu chorób nowotworowych oraz zdobywa coraz większe znaczenie w terapii spersonalizowanej. Istotnym problemem badań nad syntezą i zastosowaniem multimodalnych nanomateriałów jest ich funkcjonalizacja, przez co modyfikowane powierzchnie zyskują dodatkowe „funkcjonalne molekuły”, które pozwalają na otrzymanie materiałów hybrydowych
o szerszym zastosowaniu. Ważnym elementem wielozadaniowych nanostruktur jest, nie tylko immobilizowana „funkcja”, ale także rodzaje opłaszczenia i łącznika użytego do reakcji przyłączeni molekuły do nośnika. Powłoka powinna dokładnie i mocno przylegać do opłaszczanego materiału, być  odporna chemiczne, biokompatybilna (zwłaszcza w przypadku zastosowań medycznych) oraz umożliwiać swobodną funkcjonalizację w kolejnych etapach. Niebagatelnym aspektem prac nad wytwarzaniem wielozadaniowych materiałów jest cena uzyskania finalnego materiału.  Jednak w świetle ostatnich rozważań nad stosunkiem kosztów do przydatności multimodalnych nanomateriałów okazuje się, że otrzymane właściwości wielozadaniowych nanohybryd mają znaczną przewagę nad nanomateriałami niższej generacji mimo wyższej ceny ich produkcji. W przypadku zastosowań biomedycznych wzrasta efektywność dostarczenia leku np. do komórek nowotworowych, co prowadzi do lepszych wyników terapii oraz do obniżenia niepożądanych skutków ubocznych leczenia chorego. Wprowadzenie środka kontrastującego umożliwia monitorowanie rozmieszczenia materiałów w organizmie co pozwala na ocenę lokalizacji zmian patologicznych, pomaga w podjęciu decyzji na temat strategii leczenia (metoda, dawka leku) oraz monitorowania choroby. W związku z powyższym pożądane jest opracowanie nowych metod uniwersalnej i tańszej syntezy multimodalnych makro i nanomateriałów, które mogą być wykorzystane np. w medycynie, biotechnologii, biologii i chemii.
Celem realizowanego projektu w ramach grantu Sonata 7 jest opracowanie nowej, chemoselektywnej i tańszej syntezy multimodalnych materiałów nanohybrydowych, z wykorzystaniem polidopaminy (PDA). Wykorzystując opracowanej metody funkcjonalizacji polidopaminy zamierzamy przyłączony doksorubicynę, która jest szeroko stosowanym lekiem cytostatycznym w terapii przeciwnowotworowej oraz kwas foliowy, która ma zapewnić selektywne przyłączenie się nośnik do komórek nowotworowych. Otrzymane nanostruktury poddane zostaną kompleksowej charakterystyce fizykochemicznej z wykorzystaniem następujących metod: dyfrakcja rentgenowska (XRD), badania magnetyczne (SQUID), obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI), spektroskopia w podczerwieni (FT-IR), rentgenowska spektrometria fotoelektronów (XPS), mikroskopia elektronowa SEM oraz TEM. Przeprowadzone zostaną również badania in vitro na nowotworowych liniach komórkowych, oceniające cytotoksyczność syntetyzowanych układów oraz  ich bioobrazowanie z zastosowaniem mikroskopii konfokalnej. Co więcej opracowana metoda dołączenia kilku grup do polidopaminy może być łatwo zaadoptowana do innych materiałów, gdzie wprowadzenie kilku związków na powierzchnię nośnika jest pożądane i pozwala na zwiększenie zakresu jego funkcjonalności.
 

Kontakt | Baza kontaktów | RSS | Login
© 2017 CENTRUM NANOBIOMEDYCZNE UAM | ul. Umultowska 85, PL61614 Poznań, Poland | tel.+48 61 829 67 04.

Developed by drupalninja.pl