|
Léčiva a biomateriály (FCHT)
Doktorský program,
Fakulta chemické technologie
Studijní program Léčiva a biomateriály směřuje zejména do oblastí medicinální chemie; analýza léčiv a studium struktury pevných farmaceutických substancí; výzkum a studium vlastností anorganických a polymerních materiálů pro biomedicínské aplikace; farmaceutické procesní inženýrství; aplikovaná informatika pro farmaceutický průmysl. UplatněníAbsolventi se uplatňují především v základním i aplikovaném výzkumu léčiv a lékových forem, farmaceutických technologií a biomateriálů na univerzitních pracovištích, v ústavech AVČR, ve výzkumných a technologických centrech v České republice i v zahraničí. Dále nacházejí práci i ve výzkumných pracovištích a vývojových, analytických či kontrolních laboratořích příslušných průmyslových podniků či státní správy, případně zastávají vyšší řídící funkce související s výzkumem a vývojem. Detaily programu
Vypsané disertační práce pro rok 2025/26Aktivně cílená polymerní kancerostatika
AnotaceBudeme se zabývat syntézou a charakterizací vysokomolekulárních biodegradovatelných polymerních nosičů léčiv a diagnostik umožňujících zvýšenou akumulaci v nádorové tkáni díky tzv. efektu zvýšené permeability a zádrže (EPR) nebo v důsledku aktivního směrování pomocí rekombinantních proteinových ligandů. Budou připraveny a studovány zejména kopolymery na bázi N-(2-hydroxypropyl)-methakrylamidu, z nichž některé obsahují ve své struktuře i vazby štěpitelné v lidském organismu za specifických podmínek různými mechanismy. Zaměříme se na studium různých způsobů kovalentního i nekovalentního připojení směrujících ligandů k polymernímu nosiči a vyhodnocení vlivu struktury polymerních terapeutik a diagnostik na jejich účinnost a biologické vlastnosti. Bude zkoumán vliv různých typů kancerostatik připojených ke směrovanému polymernímu nosiči na protinádorovou aktivitu konjugátů. Architektura lanthanidových nanomarkerů potažených polymerem pro multimodální zobrazování v biologii a medicíně
AnotaceKe sledování strukturálních, funkčních a molekulárních změn v biologických tkáních se hojně používají různé moderní zobrazovací techniky. Každá z nich má své výhody a omezení, jako je nízké prostorové nebo hloubkové rozlišení a malá citlivost, které ztěžují získání přesných informací z požadovaného místa. Multimodální zobrazování může tyto nedostatky kompenzovat a hrát důležitou roli při optimalizaci lékařského výzkumu a klinické praxe. Tento projekt se zaměří na vývoj a řízenou syntézu funkcionalizovaných lanthanidových nanočástic povlečených biokompatibilními polymery s cílem navrhnout nové multimodální buněčné markery. Kombinací různých lanthanidů v nanokrystalické struktuře částic vznikne trimodální sonda pro optické (down- a up-konverzní), MRI v ultravysokém poli a rozšířené výpočetní tomografické zobrazování. Reaktivní polymery budou použity k řízení chemické a koloidní stability částic a k imobilizaci bioaktivních nízkomolekulárních sloučenin. Ve spolupráci s biologickými pracovišti bude vyhodnocena účinnost lanthanidových nanomarkerů in vitro a in vivo jako multimodálních kontrastních látek z hlediska jejich schopnosti barvit buňky, vytvářet kontrast a případně stanovena biodistribuce částic. Biodegradovatelné polymerní systémy na bázi termoplastifikovaného škrobu
AnotaceBiodegradovatelné polymerní systémy mají mnoho aplikací v humánní i veterinární medicíně. V našem týmu jsme v posledních letech vyvinuli a patentovali multifázové polymerní systémy sestávající z termoplastifikovaného škrobu (TPS), polykaprolaktonu (PCL) a komerčně dostupných antibiotik (ATB). Morfologie a vlastnosti těchto systémů mohou být modifikovány změnami složení a fázové struktury během zpracování. Základní systémy TPS/PCL mohou být využity pro technické aplikace, zatímco systémy TPS/PCL/ATB mohou sloužit pro léčbu silných lokálních infekcí, například akutního zánětu kostí (osteomyelitida). Navržený projekt zahrnuje přípravu zmíněných systémů (mísení v tavenině), optimalizaci jejich fázové struktury (modifikací podmínek přípravy), charakterizaci výsledné struktury (pomocí elektronové mikroskopie) a mechanických vlastností (mikro- a makromechanické vlastnosti). Předpokládá se i podíl na testování biodegradovatelnosti (pro technické aplikace) a na mikrobiologickém testování účinnosti inkorporovaného antibiotika (biomedicinální aplikace, spolupráce s FN Motol). Cílená radioterapie pro léćbu hypoxických nádorů
AnotaceLéčba hypoxických nádorů je komplikovaná kvůli vyšší radio /chemorezistenci vedoucí k následně nižšímu klinickému výsledku léčby. Navrhovaný projekt se zabývá novým konceptem samouspořádaných polymerních radiosenzibilizátorů k překonání problému nízké citlivosti hypoxických nádorů na radioterapii. Navrhovaný přístup je založen na ovlivnení radiosenzitivity hypoxické nádorové tkáně dopravou prekurzorů reaktivních forem kyslíku (ROS) cílenou na hypoxii, jakož i na selektivním rozkladu peroxidu vodíku v hypoxické tkáni ovlivňujícím systém HIF-1 alfa. Navrhovaný koncept využívá biokompatibilní nosiče na bázi hydrofilních biokompatibilních polymerů s nitroaromáty cílícími na hypoxickou tkáň. Náplní dizertační práce je chemická syntéza, fyzikálně-chemická charakterizace a studium samouspořádání u multiresponzivních nanočástic citlivých na více podnětů současně konkrétní zaměření bude brát v úvahu zájmy studenta. Studované systémy budou určeny pro diagnostiku a cílenou terapii nádorových onemocnění. Optimalizované nanočástice budou poté poskytnuty spolupracujícím biologickým pracovištím k testování pro reálné aplikace. Design a syntéza nových inhibitorů methyltransferáz
AnotaceDoktorand(ka) se bude zabývat návrhem a syntézou nových inhibtorů methyltransferáz – virových, fungálních nebo lidských. Student(ka) bude ve své práci využívat in silico přístup molekulárního modelování, které by mělo zefektivnit vývoj aktivních látek. Hlavní část pracovní náplně bude ovšem organická syntéza. Příprava analogů vhodných ligandů s fluorescentní značkou umožní efektivní vývoj screeningové metody. Glykomimetické ligandy pro DC-SIGN receptor
AnotaceDC-SIGN je protein vázající sacharidy, který je exprimován na povrchu imunitních buněk. Jeho cílení by mohlo být využito dvěma způsoby: (1) k vývoji účinnějších vakcín a (2) k vývoji nových léčebných postupů proti některým patogenům. Navzdory potenciálu přírodních sacharidových ligandů se jejich použití k dosažení specifického cílení na buňky exprimující DC-SIGN dosud ukázalo jako neúspěšné. Ve spolupráci s Molecular Drug Targeting Group z Univerzity ve Vídni pracujeme na návrhu a vývoji nových glykomimetických ligandů, které se váží na DC-SIGN s vysokou selektivitou a přiměřenou afinitou. V uplynulých letech jsme identifikovali několik nových strukturních motivů DC-SIGN ligandů. Navrhovaný projekt bude zaměřen na studium vztahu mezi strukturou a aktivitou (structure–activity relationship, SAR) těchto nových ligandů. Hlavní část práce bude založena na syntetické organické chemii. Doktorand se naučí základy chemie sacharidů a glykosylací, stejně jako další organické reakce (využití ortogonálních ochranných skupin, cross-coupling reakce katalyzované přechodnými kovy…). Hodnocení vazebné afinity bude probíhat ve Vídni a doktorand bude mít příležitost naučit se základy těchto metod (buď NMR techniky pro studium interakcí protein–ligand, nebo práce s buněčnými kulturami) během stáže. Heterogenita povrchové energie partikulárních látek
AnotaceVolná povrchová energie je jedním z důležitých parametrů v průmyslové aplikaci a procesech práškových a vláknitých materiálů. Rozdíly v povrchové energii mají vliv na mezifázové interakce, jako je například smáčení, koheze či adheze. Jelikož široká škála použití práškových látek je řízena povrchovými reakcemi či interakcemi, charakterizace povrchových energií může být důležitými informacemi pro zlepšení povrchových vlastností (např. povrchovou modifikací). Obecné teorie lze aplikovat pouze na hladkých, molekulárně plochých pevných površích nebo částicích. Většina rozhraní u partikulárních látek však nemá ideálně hladký povrch anebo ideálně homogenizovaný povrch, proto se bude práce věnovat určení heterogenity povrchových vlastností; heterogenity povrchové energie a jejím vztahem k dalším vlastnostem těchto látek. Hybridní polymerní nanomateriály pro multimodální terapii pokročilých neoplastických onemocnění
AnotaceHlavním cílem práce bude vyvinout nové biokompatibilní a neimunogenní nanoterapeutika a nanodiagnostika na bázi polymerů přizpůsobené pro multimodální terapii pokročilých neoplastických onemocnění. Disertace bude založena na přípravě nových hybridních polymerních nanomateriálů kombinujících syntetické a přírodní makromolekuly. Tyto nanomateriály umožní řízenou dopravu aktivních léčebných látek, nebo vizualizaci nádorů pro fluorescenčně navigovanou chirurgi. Práce se zaměří na přípravu polymerních systémů navržených na míru pro kovalentní navázání aktivních molekul s několika funkcemi: cílený transport aktivních molekul, jejich ochrana během transportu proti degradaci a řízené uvolňování na základě místně specifických podnětů. Předmětem disertační práce bude návrh struktur, syntéza a studium fyzikálně-chemických a biologických vlastností polymerních materiálů. Znalost a zkušenosti uchazeče v organické a/nebo makromolekulární chemii jsou výhodou, a to společně s chutí učit se novým věcem v dalších oborech, např. biochemii. V rámci práce se předpokládá úzká spolupráce se spolupracujícími biologickými pracovišti v Čechách i v zahraničí, včetně zahraniční stáže na vybraném pracovišti. Hydrogely karboxymethylcelulózy pro řízené uvolňování antibakteriálních látek
AnotaceHydrogel CMC bude připravován za použití různých síťovacích činidel – kyselina citronová, FeCl3, AlCl3. Antibakteriální látky budou vloženy do reakční směsi hydrogelu, nebo následně absorbovány a sušením budou vytvořeny pevné vzorky. Tyto pevné vzorky pak budou využívat pomalého vymývání, či rozpouštění derivátů celulózy k řízenému uvolňování antibakteriálních látek, kdy lze pomocí parametrů připravených materiálů kontrolovat jejich koncentraci v ideálním rozmezí. Vlastnosti připravených pevných vzorků budou studovány metodami UV-Vis spektroskopie, IR spektroskopie, konfokální laserové skenovací mikroskopie, gravimetrie a goniometrie. Na pevných vzorcích budou provedeny antibakteriální zkoušky ve spolupráci s ústavem biochemie a mikrobiologie. Chiralni nanomaterialy pro medicinské aplikace
AnotaceChiralita je základní vlastností přírody. V oblasti medicíny je klíčovým rysem chirality různá biochemická aktivita opačných organických enantiomerů. V poslední době chiralita se promital i do světa nanomateriálů– byly syntetizovány první nanomateriály, které v sobě zahrnují chiralitu v rámci jednotlivých jednotek/nanočástic (podobně jako organické enantiomery). Biologická a biochemická aktivita těchto materiálů se teprve začíná zkoumat. V tomto světle je klíčová otázka, zda se situace s různou aktivitou a vlastnostmi jednotlivých organických molekul bude se opakovat v případě jejich větších analogů – chirálních nanomateriálů. Cílem této práce je najít odpověď na tuto velmi zajímavou otázku. Během realizaci práce bude připravena řada chirálních nanomateriálů a bude studována jejich aktivita a potenciál pro interakci s buňkami a bakteriemi. Chirálni nanomaterialy pro medicinské aplikace
AnotaceChytré antimikrobiální materiály
AnotaceV současnosti kolem 80 % bakteriálních onemocnění pochází od biofilmů. Biofilm představuje bakteriální kolonii, která je ukotvená na povrchu a natočena specifickou “zdí”, díky čemuž je schopna se bránit běžné antimikrobiální léčbě. Další nebezpečné jevy probíhající v biofilmu souvisí s bakteriálním quorum-efektem a velkým rizikem vývoje rezistence vůči antibiotikům. Proto prevence tvorby a ničení biofilmů představuje jednu z klíčových otázek v oblasti materiálů pro medicínu. Tradiční způsoby jako je inkorporace antimikrobiálních látek nejenže často selhávají, ale mohou vést i k řadě nežádoucích efektů, jako je nárůst výše zmíněné resistivity vůči antibiotikům nebo dalším antimikrobiálním látkám. V této práci bude realizován nový způsob obrany medicinských povrchů proti biofilmům – použití povlaků na bázi smart materiálů. Díky svému složení tyto povrchy zaručí dvojitou obranu – prevence před bakteriální kolonizaci a současně jsou schopny uvolňovat antimikrobiální sloučeniny. Chytré materiály pro tkáňové inzenyrstvi
AnotaceAdheze a růst lidských buněk na povrchu materiálů pro medicínské aplikace (kožní a kostní implantáty, implanty chlopní a náhrady cév) je složitý proces, který probíhá v několika postupných fázích. Z hlediska realizace jednotlivých stupňů musí mít materiál často různé a někdy i zcela odlišné vlastnosti (např. lokální mechanické nebo chemické „pnuti“ je vhodné pro adhezi buněk a absence takového pnutí je významná pro jejich proliferaci). Takové „opačné“ vlastnosti je obtížné dosáhnout v rámci jednotlivých materiálů. Lze je úspěšně implementovat v případě chytrých, přepínatelných materiálů. Hlavní myšlenkou tohoto projektu je vytvoření chytrých materiálů pro medicinské aplikace. Takové materiály mohou postupně měnit své vlastnosti v průběhu času, např. mají lokální stresová centra pro buněčnou adhezi a imobilizaci a poté mění svou strukturu, aby podporovaly buněčnou proliferaci. Realizace této práce umožní zavést nové principy a přístupy v oblasti materiálů pro medicinské použiti a regenerativní medicínu a také výrazně zlepšit úroveň zdravotnické péče. Inhibitory methyltransferáz – návrh a příprava potenciálních nových léčiv
AnotaceDoktorand(ka) se zaměří na návrh a organickou syntézu nových inhibitorů methyltransferáz, a to virových, fungálních nebo lidských. Při vývoji těchto sloučenin bude student(ka) využívat in silico molekulární modelování, jehož cílem je zefektivnit a zrychlit hledání a optimalizaci inhibitorů. Hlavním těžištěm práce však zůstane organická syntéza potenciálních léčivých látek. Součástí projektu bude příprava analogů ligandů opatřených vhodnou značkou, ať už fluorescentní nebo funkční (biotin pro pulldown, talidomid pro PROTAC technologii). Interakce buněk s periodickými nano- a mikrostrukturovanými povrchy
AnotaceKinetické, termodynamické a strukturní aspekty tvorby pevných disperzí léčiv s vysokým bodem tání
AnotaceLéčiva s vysokým bodem tání představují výzvu při formulaci amorfních pevných disperzí, např. tuhých roztoků s polymery, protože s ohledem na chemickou stabilitu léčiva i polymeru není možné bezpečně dosáhnout teploty vzniku eutektické taveniny. Pevné disperze tak vznikají v podstatě rozpouštěním pevného léčiva v tavenině polymeru, což vytváří jednak požadavky na dobu zdržení a promíchávání v roztaveném stavu a také požadavky na kompatibilitu léčiv a koformerů kvůli zabránění nežádoucí krystalizaci léčiva v hotovém produktu. Práce se proto bude věnovat hodnocení kompatibility léčiv a koformerů výpočetními i experimentálními metodami, stabilitě disperzí v závislosti na jejich složení a kinetice rozpouštění léčiva v polymerní tavenině. Tato hlavní osa bude doplněna studiem aplikačních vlastností připravených formulací s případnou podporou průmyslového partnera. Práce předpokládá výrazný podíl vedení partnerského pracoviště FHNW Basel. Mikročásticové kontrastní látky transformující budící signál pro biomedicinální aplikace
AnotaceProjekt je zaměřen na syntézu, charakterizaci a optimalizaci vlastností polymerních částic, které jsou schopny vyvolat kontrastní signál prostřednictvím transformace budícího impulsu s potenciálním využitím v lékařské diagnostice. Příprava nových kompozitních mikro- a nanočástic bude prováděna metodami heterogenních polymerizací (především disperzní a emulzní polymerizací) a pomocí koacervace. Bude studován vliv reakčních podmínek na morfologii a složení polymerních částic. Bude zkoumán vliv morfologie a složení polymerní matrice hybridních částic na parametry kontrastního signálu. Dále bude zkoumán vliv typu, množství a distribuce signál konvertujícího barviva a pigmentu v polymerních částicích na parametry kontrastního signálu. Cílem projektu je nalézt podmínky synergie vlivu polymerní matrice a konvertujícího barviva na intenzitu kontrastního signálu. Ve spolupráci s Centrem pokročilého preklinického zobrazování 1. LF UK budou tyto kontrastní látky testovány ve zvířecích modelech. Mikroorganismy jako buněčné továrny pro řízené bioremediace ekosystémů
AnotaceV posledních několika desetiletích rychlý rozvoj zemědělství a průmyslu vede celosvětově ke kontaminaci životního prostředí různými znečišťujícími látkami, včetně těžkých kovů, polychlorovaných bifenylů, plastů a biologicky aktivních farmaceutických látek (FAL). Právě posledně zmiňovaná skupina FAL tvoří druhou nejčastější skupinu polutantů, distribuovaných do prostředí člověkem, vyskytujících se v půdě a povrchových vodách, což má za následek znehodnocování zdrojů pitné vody a celkové znečištění životního prostředí. Přítomnost těchto látek v životním prostředí vyvolává velké obavy kvůli jejich vzájemné interakci, toxicitě, biologické stabilitě a nedostatečnému odbourávání v současných systémech čistíren odpadních vod (ČOV). Pro hlavní zdroje kontaminace prostředí farmaky se tak stávají společným uzlovým bodem odpadní vody, jejichž prostřednictvím jsou dominantně přes povrchové vody FAL distribuovány zpět do prostředí. K zabránění celkové dysbalanci ekosystémů je proto nutné postupně vyvíjet a zavádět stále nové technologické procesy využitelné v odbourávání těchto polutantů z půdních a vodních ekosystémů, a případně směřovat tyto procesy i k recyklaci opětovného využití přírodních dekontaminovaných odpadních materiálů. Cílem výzkumného záměru bude detailní studium degradačního potenciálu specifických mikroorganismů nebo jejich konsorcií, které díky své bohaté funkční rozmanitosti řadíme mezi unikátní skupinu organismů se schopností odbourávat polutanty z prostředí. Síla a jedinečnost jejich mechanismů budeme sledovat kombinací různých přístupů, od mikrobiálního screeningu mikroorganismů s biodegradačním potenciálem, jejich následnou kultivaci v definovaných podmínkách v laboratorním bioreaktoru pro přípravu syntetického celobuněčného katalyzátoru, přes analytické nástroje využívající metody LC-MS a NMR k identifikaci cílových nemetabolizovaných molekul FAL a jejich metabolických forem. Vedle metabolomiky využijeme proteomickou analýzu k charakterizaci klíčového enzymového aparátu a ke konstrukci potenciálních biodegradačních buněčných procesů. Podpora biotechnologických a „omics“ přístupů umožní detailně charakterizovat funkční aktivitu unikátního směsného celobuněčného katalyzátoru nebo specifických katalyzátorů tvořených mikrobiálním konsorciem nebo unikátním kmenem. Následná integrace tohoto syntetického katalyzátoru do in situ modelových klíčových environmentálních procesů povede k modifikaci původních mikrobiálních konsorcií s cílem efektivně a ekologicky šetrně bioremediovat zatížené lokality různých ekosystémů. Modulární syntéza dendritických nosičů léčiv pro využití v regenerativní medicíně
AnotaceTématem projektu bude aplikace principů modulární syntézy při přípravě nových dendritických materiálů s vlastnostmi vhodnými pro medicínské uplatnění, a to především v oblasti regenerativní medicíny. V první fázi bude připravena knihovna karbosilanových stavebních bloků (dendronů) s využitím křemíku jako větvícího prvku a s vhodnou periferní funkcionalizací (sacharidové ligandy, kationtové skupiny, PEGylové řetězce apod.). Dále budou tyto komponenty sloužit ke konstrukci multifunkčních makromolekulárních systémů s přesně definovanou dendritickou strukturou. Součástí práce bude využití připravených produktů pro enkapsulaci nízkomolekulárních léčiv, komplexaci terapeuticky aktivních proteinů a růstových faktorů a fyzikálně-chemická charakterizace těchto systémů. Důraz bude kladen na vhodné farmakokinetické a cytotoxické vlastnosti. Práce bude součástí výzkumu podpořeného v rámci projektu OP JAK. V aplikačním uplatnění připravených materiálů bude student úzce spolupracovat s externími pracovišti v rámci projektu. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v organické chemii, organické technologii; • ochota experimentovat a učit se nové věci; • schopnost týmové práce. Molekulárně otištěné polymery jako stacionární fáze pro separaci biologicky aktivních látek přírodního původu
AnotaceEsenciální oleje a extrakty z rostlin známých pro své léčivé účinky obsahují široké spektrum různých látek, ne všechny však mají biologickou aktivitu. Pro izolaci jednotlivých biologicky aktivních látek z rostlinných extraktů či esenciálních olejů lze použít několik postupů. Jedním z nich je extrakce na pevné fázi, při které lze volbou optimální kombinace stacionární a mobilní fáze docílit velmi účinné selektivní separace. Molekulárně otištěné polymery (MIP) by mohly být vhodnou alternativou konvenčně používaných stacionárních fází. Výhodou MIP je i jejich stabilita, a to jak fyzikální, tak chemická. Proces přípravy MIP, při kterém jsou v polymeru utvářeny kavity komplementární k žádané separované molekule je zodpovědný za jejich vysokou selektivitu. Vždy je nezbytné optimalizovat jak přípravu samotného polymeru (metoda, použité monomery, síťovací činidla, poměr reaktantů, teplota, čas), tak proces extrakce templátové molekuly z polymeru a v neposlední řadě také postup extrakce na pevné fázi (kondicionace stacionární fáze, eluční medium). Pro disertační práci budou vybrány terpenické molekuly, budou připraveny vhodné MIP a bude testována možnost separace zvolených molekul z vybraných extraktů rostlin. Návrh a optimalizace procesů mokré granulace s využitím metod matematického modelování
AnotaceVlhká granulace je klíčovým krokem ve farmaceutické výrobě, který je zodpovědný za přeměnu jemných prášků na granule s lepšími tokovými vlastnostmi, rovnoměrností a stlačitelností. Nejpoužívanějšími jednotkovými operacemi vlhké granulace, které jsou pro farmaceutickou výrobu nezbytné, jsou vysokosmyková granulace a fluidní granulace. Kvůli potřebě výroby vysoce kvalitních pevných lékových forem vzrůstá důležitost vývoje robustních způsobů pro lepší kontrolu kritických atributů kvality (CQA) granulí. Cílem tohoto výzkumu je řešit omezení empirických metod využitím mechanistického modelování a výpočetních nástrojů k modelování, simulaci a optimalizaci procesů vysokosmykové granulace a granulace ve fluidním loži. V tomto výzkumu bude mechanistické modelování sloužit jako základ pro pochopení dynamiky granulace, včetně růstu a rozpadu částic, přidávání a distribuce pojiva a kinetiky sušení s cílem usnadnit systematický přístup k optimalizaci procesů tím, že umožní přesný popis základních fyzikálně-chemických procesů. Výzkum bude zahrnovat konstrukci modelů pro simulaci různých provozních podmínek a pochopení jejich vlivu na vlastnosti granulí, jako je velikost, pórovitost a obsah vlhkosti. Experimentální ověřování bude hrát klíčovou roli při zdokonalování tohoto přístupu s využitím souborů dat z průmyslových procesů granulace od laboratorního až po výrobní měřítko. Ověřené modely pak budou použity k optimalizaci procesů granulace. Integrací tohoto pracovního postupu má tento výzkum za cíl řešit problémy spojené se zvětšováním měřítka, snižováním variability a zvyšováním účinnosti řízení procesu granulace. Proto bude hlavním cílem výzkumu také pokročit v mechanistickém chápání granulace a zároveň přispět k přijetí vývoje procesů založených na modelech ve farmaceutickém průmyslu, což zajistí efektivnější a spolehlivější výrobu v souladu se zásadami QbD (Quality by Design). Pěstování monokrystalů a strukturní analýza vícekomponentních krystalů
AnotaceVícekomponentní krystaly API (např. soli, solváty nebo kokrystaly) mají velký potenciál co se týče úpravy farmakokinetického profilu, stability API atd. Způsob zabudování rozpouštědla, iontu nebo koformeru do struktury farmaceutické látky může výrazně ovlivnit její aplikační vlastnosti. Cílem práce je příprava monokrystalů solí, solvátů, kokrystalů a solvatomorfů vybraných látek, určení případných polymorfních přeměn v závislosti na teplotě, jejich charakterizace řadou analytických metod s důrazem rtg-strukturní analýzu a následné srovnání a korelace strukturních parametrů, definování prostoru, který nový komponent ve struktuře zaujímá. Pokročilé polymerní nosiče léčiv pro léčbu nádorových onemocnění
AnotacePolymerní nosiče léčiv jsou netoxické, neimunogenní a biokompatibilní polymerní materiály, které umožňují cílenou dopravu a řízené uvolňování biologicky aktivních látek v postižené tkáni, a tím minimalizují vedlejší účinky nesených léčiv. Tématem doktorské práce bude příprava a studium vlastností nových na míru připravených hydrofilních, případně amfifilních polymerů, které budou využitelné jako nosiče protinádorových léčiv. Téma práce je vhodné primárně pro absolventy chemických, případně farmaceutických oborů. Student si osvojí různé syntetické postupy i metody charakterizace a může se podílet i na biologické charakterizaci jak na tuzemských, tak zahraničních pracovištích. Nabízíme zajímavou a pestrou práci v zavedeném týmu Biolékařských polymerů, poskytující kvalitní přístrojové a materiální zázemí. Polymerní koloidy jako speciální nosiče pro transport biologicky aktivních látek nosní dutinou
AnotaceProjekt je zaměřen na vývoj, syntézu a charakterizaci nových polymerních částic v koloidní formě pro terapeutické a diagnostické účely prostřednictvím podání do nosu. Částice budou připravovány technikami heterogenních polymerací (disperzní, popřípadě srážecí) a hlavní polymerační reakce bude založena na mechanismu aromatické substituce. Jako monomery budou využity bioanalogické látky odvozené od aromatických struktur rostlinného i živočišného původu. Bude studován vliv reakčních podmínek na morfologii a složení polymerních částic a další fyzikálně chemické parametry určující chování polymerních částic v biologických prostředích. Následně budou částice derivatizovány za účelem jejich detekce pomocí zobrazovacích preklinických metod tak, aby bylo možné sledovat jejich biodistribuci distribuci a farmakokinetiky po intranasálním podání. Biologické testování částic bude prováděno na spolupracujících pracovištích UEM AV ČR a 1. LF UK. Cílem této spolupráce je popsat, jak složení a morfologie částic z nových typů polymerů ovlivňuje mechanismus jednotlivých typů intranasálního přenosu dále do organismu. Řešitelským pracovištěm budou laboratoře ÚMCH v biotechnologickém centru BIOCEV. Polymerní nosiče antigenů pro veterinární vakcíny
AnotacePříprava účinných a bezpečných vakcín je stále velkou výzvou v humánní i veterinární medicíně. Použití biokompatibilních, netoxických a neimunogenních polymerních materiálů jako nosičů antigenů, případně adjuvans může vést k vývoji vysoce potentních polymerních vakcín při minimalizaci vedlejších účinků. Tématem doktorské práce bude příprava a studium vlastností nových na míru připravených hydrofilních a amfifilních polymerů, které budou využitelné jako nosiče antigenů, či adjuvans. Téma práce je vhodné primárně pro absolventy chemických, případně farmaceutických oborů. Student si osvojí různé syntetické postupy i metody charakterizace a může se podílet i na biologické charakterizaci jak na tuzemských, tak zahraničních pracovištích. Nabízíme zajímavou a pestrou práci v zavedeném týmu Biolékařských polymerů, poskytující kvalitní přístrojové a materiální zázemí. Polymerní sondy pro pokročilou navigovanou chirurgii pevných nádorů
AnotacePři chirurgickém odstranění nádorů, a to zvláště u endoskopického odstranění nádorů hlavy a krku, hraje velkou roli schopnost chirurga rozpoznat hranice nádoru, tak aby mohl odebrat nádorovou tkáň kompletně, bez nebezpečí odebrání zdravé tkáně. Disertace se zaměří na vývoj nové zobrazovací metody využitelné pro endoskopickou fluorescenčně naváděnou chirurgii nádorů, a to s využitím směrovaných polymerních sond. Disertace bude založena na polymerních sondách směrovaných k nádorové vaskulatuře s aktivací zobrazovacího signálu přímo v nádorové tkáni. Nová metoda by měla chirurgům jednoznačně zvýraznit hranice solidních nádorů, které mohou následně přesně odstranit. S cílem zvýšit akumulaci nosičů na hranici nádorové tkáně budou využity směrující skupiny. Budou využity fluorescenční sondy s emisí v blízké infračervené oblasti s cílem umožnit dostatečný prostup signálu tkání. Disertační práce se zaměří na návrh struktur, syntézu a studium fyzikálně-chemických a biologických vlastností polymerních sond s aktivovatelným signálem v cílené části organismu. Znalost a zkušenosti uchazeče v organické a/nebo makromolekulární chemii jsou výhodou, a to společně s chutí učit se novým věcem v dalších oborech, např. biochemie. V rámci práce se předpokládá úzká spolupráce se spolupracujícími biologickými pracovišti v Čechách i v zahraničí, včetně zahraniční stáže na vybraném pracovišti. Příprava krystalů organických materiálů na bázi léčiv a charakterizace jejich vlastností
AnotaceTéma práce bude zaměřeno na přípravu a růst krystalů těkavých a sublimujících organických sloučenin, především aktivních farmaceutických látek (polymorfů, solvátů, solí a kokrystalů) z plynné fáze a z roztoku s cílem připravit jejich objemové krystaly. Těžištěm práce bude navržení aparatury a optimalizace růstu krystalů modelových organických sloučenin depozicí z plynné fáze použitím horizontální dvousekční odporové pece s oddělenou regulací teploty. Tato metoda je založena na převedení (sublimaci) výchozí suroviny do plynné fáze v zásobní části růstového systému a jeho následné krystalizaci (desublimaci) v nejchladnějším místě druhé krystalizační části systému. Nastavením vhodného teplotního režimu v obou sekcích pece je regulována rychlost růstu vznikajícího krystalu. Nedílnou součástí práce bude (i) návrh krystalizační nádoby složené ze dvou částí – zásobní a krystalizační, (ii) optimalizace růstových podmínek (teplotní gradient v peci, teplotní režimy), a (iii) charakterizace připravených krystalů z hlediska jejich fyzikálních, strukturních a optických vlastností. Další část práce bude zaměřena na přípravu krystalů modelových organických sloučenin z roztoku a studium vlivu různých rozpouštědel na průběh krystalizace a výslednou kvalitu krystalů. Výsledné charakterizace krystalů získaných různými postupy budou porovnány. Radioaktivní a fluorescenční značení polymerů a nanočástic pro medicínu a preklinické testování.
AnotaceTato doktorská práce se zaměřuje na vývoj a optimalizaci značení polymerů a nanočástic pro medicínu a biologické testování. Značení umožňuje sledování v organismu a poskytuje informace pro terapii a další biologické testování. Cílem této práce je vyvinout metody pro radioaktivní a fluorescenční značení polymerů a nanočástic. Rekonstrukce krystalových struktur na základě známých intermolekulárních interakcí
AnotaceHlavním cílem práce bude vyvinout softwarový nástroj pro vytváření návrhu možných 3D struktur na základě empiricky stanovených i předpokládaných interkací mezi molekulami v mikrokrystalickém, polykrystalickém či amorfním materiálu. Software bude sloužit pro identifikaci různých pevnofázových forem dané farmaceutické substance. Sekvenčně definované polymery určené jako mimetika proteinů pro diagnostické účely
AnotaceSílící společenské tlaky na omezování používání produktů živočišného původu, zejména pak proteinů prodiagnostické účely, otevírá nové příležitosti pro syntetické makromolekuly. Nahradit komplexní strukturu proteinů syntetickým materiálem je výzva, která díky moderním metodám polymerní syntézy, zejména pak Photo-RAFT nebo CuRDRP není neřešitelná. Cílem této dizertační práce bude syntéza sekvenčně definovaných polymerů na bázi methakrylamidů či metakrylátů s různou architekturou polymerního řetězce. Těžiště práce bude spočívat v organické syntéze nových monomerů a ve vývoji a optimalizaci jejich polymerizací. Uchazeč si dále osvojí také instrumentální techniky pro charakterizaci polymerů, zejména (SEC, FFFF, LC-MS, NMR, apod.). Testování připravených materiálů v biochemických aplikacích bude probíhat v rámci spolupráce s domácími i zahraničními pracovišti. Během studia nabízíme možnost zahraniční stáže v rámci spolupráce. Znalost a zkušenosti uchazeče v organické a/nebo makromolekulární chemii jsou výhodou, a to společně s chutí učit se novým věcem v dalších oborech, např. biochemii či biologii. Nabízíme zajímavou a pestrou práci v mladém dynamickém kolektivu na špičkově vybaveném akademickém pracovišti. SERS-ANN pro medicínu a diagnostiku
AnotaceSERS (povrchově zesílena Ramonaova spektroskopie) poskytuje jedinečnou schopnost detekovat velmi nízké koncentrace analytů včetně medicínsky relevantních sloučenin, jako jsou např. léky, jejich metabolity nebo markery onemocnění. Použití SERS při měření reálných vzorků je však značně omezováno interferencí, protože celkový analyticky signál je produkován jak cílovou molekulou, tak i velkým počtem dalších molekul přítomných v reálním vzorku. K vyřešení tohoto problému jsme navrhli a v současné době vyvíjíme přístup SERS-ANN, který sestává z kombinace měření SERS a umělé inteligence pro zpracování spektrálních dat. Cílem této práce je další rozvoj tohoto přístupu, jeho kvantitativní i kvalitativní zdokonalování včetně sběru spektrálních databází i zavedení multimodální detekce či variabilních vstupních dat (např. kombinace SEPS a IR nebo MS analytických metod). Hlavním přínosem práce bude zavedení přístupů, které dosáhnou větší spolehlivosti a jednoduchosti v analytické a medicínské chemii a zároveň výrazně zjednoduší práci zdravotnického personálu. Sledování a predikce dezintegračního chování tablet s využitím texturní analýzy
AnotaceKinetika dezintegrace tablet je určujícím krokem pro jejich celkové disoluční chování, protože určuje velikost a specifický povrch fragmentů vznikajících při jejich rozpadu. Tato kinetika závisí na rychlosti pronikání disolučního média do mikrostruktury tablety, a to jak do pórů, tak do bobtnavých složek tablety a dále na schopnosti pochodů vnitřního rozpouštění a bobtnání narušit její soudržnost. Cílem této práce je studovat kinetiku absorpce vody do tablety do tablety v závislosti na jejím složení a mikrostruktuře prostřednictvím texturní analýzy a mikroskopických měření, studovat odolnost tablety vůči erozním vlivům v závislosti na množství absorbované kapaliny a velikost fragmentů, vytvářených v důsledku těchto pochodů. Získané poznatky by pak měly být využity ke tvorbě plně nebo částečně prediktivního modelu, schopného předpovídat desintegrační chování na základě mikrostruktury tablety a fyzikálních vlastností jejích složek. Studium tvorby kožní bariéry a možností její obnovy na molekulární úrovni
AnotaceMolekulární mechanismy tvorby mezibuněčné lipidové matrix, která je klíčová pro kvalitní bariérové funkce kůže, nejsou stále dostatečně popsány. Tato práce bude cílit na odhalení těchto pochodů pomocí biofyzikálních technik na modelových membránách (SAXS, FTIR, Ramanova spektroskopie, AFM a další), v této souvislosti bude studována též permeabilita membrán. Na základě těchto poznatků budou definovány podmínky designu topických lipidových formulací schopných obnovy narušené (nemocné) kožní lipidové bariéry. Supramolekulární polymerní systémy citlivé na vnější podněty pro biomedicínské aplikace
AnotaceSamouspořádání (makro)molekul je základem architektury živých organismů. Supramolekulární systémy mají klíčové vlastnosti závislé právě na samouspořádání a nalézají uplatnění především v oblasti biomedicínských aplikací, zejména pokud jsou schopné reverzibilně reagovat na vnější podněty (změny pH, světla, redoxpotenciálu, ultrazvuku, teploty, nebo přítomnosti některých látek). Náplní dizertační práce je chemická syntéza, fyzikálně-chemická příprava a studium samouspořádání u multiresponzivních nanočástic a injikovatelných depotních systémů citlivých na více podnětů současně (změny pH, redoxpotenciálu a teploty); konkrétní zaměření bude brát v úvahu zájmy studenta. Studované nanočástice budou určeny pro diagnostiku a cílenou personalizovanou imunoradioterapii a imunochemoterapii nádorových a autoimunitních onemocnění. Optimalizované nanočástice budou poté poskytnuty spolupracujícím biologickým pracovištím k testování pro reálné aplikace. Syntéza a aplikace polymerních lapačů interagujících s kationtovými amfifilními peptidy kompenzací náboje.
AnotaceBiokompatibilní polymerní ionty byly intenzivně studovány jako slibné materiály v terapeutické a diagnostické oblasti nanomedicíny. Nedávno bylo prokázáno, že polyaniony s vysokou hustotou náboje jsou schopny potlačit biologické účinky kationtového amfifilního peptidu (CAMP) melittinu z včelího jedu jeho vazbou na komplex polyplex. V budoucnu bioinspirované nanostruktury naložené toxickým lékem uvnitř uvolňují lék na potřebném místě. Jako lék bude včelí jed melittin. Potřebným místem bude nádor.Katelicidin je prvek vrozené imunity, který hraje důležitou roli ve vývoji patogenního procesu u psoriázy. Očekává se, že jak katelicidin, tak defensiny se budou chovat podobně jako mellitin z hlediska interakce s polyaniony, jako je kyselina polyakrylová. Vychytávání těchto peptidů lokálně podávanými polyaniony by tedy mělo přerušit cyklus cytokinových bouří, což by vedlo k indukci psoriázy, a tím její potlačení. Řada nanogelových kyselin bude připravena technikou mikroemulzní polymerace. Bude provedeno In vitro testování (hemolýza na myších erytrocytech) získaných materiálů. Bude provedeno chemické, fyzikální a biomedicínské vyšetřování. Využití povrchové energie jako nástroje pro formulační aplikace
AnotaceFarmaceutické produkty jsou sofistikované směsi celé řady látek, které mohou být kapalné nebo pevné. Existuje však stále otázka, jak je efektivně vybrat bez nákladných a časově náročných testů, které jsou spojeny se složitostí vývoje léku. Povrchová energie by mohla být použita jako mocný predikční nástroj pro provádění takových výběrů. Cílem této práce je poskytnout nový pohled na predikci kompatibility složek (API a excipient) pro návrh formulace pro výrobu pevných lékových forem na základě povrchových vlastností jejich složek. Vývoj pokročilých nanočásticových formulací pro topické podání léčiv
AnotaceNově vyvíjená léčiva jeví často problematický fyzikálně-chemický profil s následkem velmi nízké biologické dostupnosti. Nanočásticové formulace nabízí možnost řešení. Tato práce se bude zabývat formulací vybraných účinných látek do různých typů nanočástic a studiem jejich účinnosti na biologickou dostupnout do živé tkáně. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Aktualizováno: 25.8.2022 15:42, Autor: Jan Kříž