|
Drugs and Biomaterials (FCT)
Doctoral Programme,
Faculty of Chemical Technology
The Drugs and Biomaterials study programme focuses mainly on the fields of medicinal chemistry, drug analysis and the study of the structures of solid pharmaceuticals, research about and study of the properties of inorganic and polymeric materials for biomedical applications, pharmaceutical process engineering, and applied informatics for the pharmaceutical industry. CareersGraduates of this programme will be qualified for employment at universities, Czech Academy of Sciences institutes, and research and technology centres in the Czech Republic and abroad, mainly in the areas of basic and applied research of drugs and pharmaceutical forms, pharmaceutical technologies and biomaterials. Further employment opportunities for graduates are additionally to be found at R&D institutes, in analytical and control laboratories for industrial companies in these fields, and in public (governmental) administrative units, including professional R&D management positions. Programme Details
Ph.D. topics for study year 2026/27Actively targeted self-organized systems
AnnotationThe present dissertation deals with the synthesis, characterization, and in vitro testing of self-ordered molecules forming nanoparticles (micelles/liposomes) with a hydrophobic core and hydrophilic parts of the molecule. The hydrophilic part of the molecule will be functionalized with functional groups affecting the surface charge of the nanoparticle and functional groups actively targeting e.g., tumors. The core of the nanoparticle will contain therapeutic drugs which will be delivered directly into the intracellular compartments. In this work, the low molecular weight agents prepared in this way with different functionalities on the hydrophilic part of the chains will be combined to achieve the best therapeutic effect. The scope of the thesis will be organic synthesis, and physicochemical characterization. The thesis involves the use of animal/human cell lines in performing basic in vitro techniques with which the student will be familiar. Targeted radiotherapy for the treatment of hypoxic tumors
AnnotationTreatment of hypoxic tumors is complicated due to higher radio/chemo resistance resulting in the subsequently lower clinical outcome of the treatment. We propose to explore a new concept of self-assembled polymer radiosensitizers to overcome the problem low hypoxic tumor radiosensitivity. The proposed approach is based on restoration of radiosensitivity of hypoxic cancer tissue by actively hypoxia-targeted delivery of reactive oxygen species (ROS)-precursors as well as on selective decomposition of hydrogen peroxide in hypoxic tissue influencing the HIF-1 alpha system. The proposed concept utilizes hydrophilic biocompatible polymer-based carriers with hypoxia-targeting nitroaromatics systems. The doctoral thesis will be based on synthesis, chemical and/or physicochemical characterization and study of self-assembly properties of such multi-stimuli-responsive nanoparticles with external environment; the exact topic will take into account the student´s interests. The studied nanoparticles and injectable depot systems will be designed for diagnostics and personalized immunoradiotherapy and immunochemotherapy of cancer and autoimmune diseases. Optimized nanoparticles will be then provided to collaborating biological workplaces for in vivo testing. Surface energy heterogeneity of particulate matter
AnnotationFree surface energy is one of the important parameters in industrial applications and processes of powder and fibrous materials. Differences in surface energy affect interfacial interactions such as wetting, cohesion, or adhesion. As the wide range of uses of powders is controlled by surface reactions or interactions, the characterization of surface energies can be important information for improving surface properties (eg surface modification). General theories can only be applied to smooth, molecularly flat solid surfaces or particles. However, most interfaces for particulate matter do not have an ideally smooth surface or an ideally homogenized surface, so the work will focus on determining the heterogeneity of surface properties; heterogeneity of surface energy, and its relation to other properties of these substances. Methacrylamide and acrylamide copolymers sensitive to external stimuli: advanced drug delivery systems and diagnostics
AnnotationPolymerní micely a nanočástice jsou studovány v oblasti dopravy a cíleného uvolňování léčiv, zejména v protinádorové terapii. Díky svojí velikosti (20-1000 nm) se akumulují v nádorech vlivem efektu zvýšené prostupnosti a akumulace (EPR), chrání inkorporovaná léčiva během transportu a pomáhají solubilizovat špatně rozpustná léčiva. Případné termoresponzivní chování použitých polymerů umožňuje vyhnout se komplikovaným technikám obvyklým pro přípravu micel a dalších systémů na bázi nanočástic. Přítomnost vhodných hydrolyticky labilních skupin ve struktuře polymerů lze využít k zajištění postupného rozpadu nanočástic a zajištění vyloučení polymeru z organismu. Se záměrem připravit nanočástice s termoresponzivními a pH-senzitivními vlastnostmi budou pomocí řízené radikálové RAFT polymerace připraveny amfifilní diblokové kopolymery složené z plně hydrofilního bloku, např. poly[N?(1,3?dihydroxypropyl)(meth)akrylamidu] a amfifilního bloku, např. poly[N-(2,2-dimethyl-1,3-dioxan-5-yl) (meth)akrylamidu]. Asociativní chování kopolymerů ve vodných roztocích, vznik a rozpad nanočástic nebo micel bude studován různými fyzikálně-chemickými metodami, např. pomocí rozměrově vylučovací chromatografie, dynamického rozptylu světla, NMR a transmisní elektronové mikroskopie. Navrhované systémy nabízejí možnost dopravy zejména protinádorových léčiv. Modular synthesis of dendritic carriers of drugs for applications in regenerative medicine
AnnotationTématem 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. Reactive oxygen species and pH-responsive nanocarriers: Innovative smart nanomedicines
AnnotationPro využití nanoléčiv v biomedicínských aplikacích je značnou výhodou pokud jsou přizpůsobeny tak, aby byla odbouratelná v reakci na určité vnější podněty. Takovým podnětem může být enzymatické odstranění chránících skupin, změna pH, světlo nebo nově přítomnost reaktivních forem kyslíku (ROS) v nádorovém mikroprostředí. V této dizertaci bude využita nerovnováha buněčného mikroprostředí (změna pH, produkce ROS) v patologicky změněné tkáni pro řízenou degradaci a aktivaci polymerních nanonosičů na bázi blokových kopolymerů. S využitím jednoduchosti a efektivity samouspořádání amfifilních blokových kopolymerů v roztoku bude vyvinuto několik polymerních nanonosičů léčiv (PNM), tj. polymerních micel, polymerních nanočástic a polymerosomů, které budou vykazovat odpověď vyvolanou odbouráváním za přítomnosti fyziologicky významných změn pH nebo koncentrace ROS. Nanonosiče budou připraveny mikrofluidní nanoprecipitací. Tato technika umožňuje produkci částic s kontrolovatelnou velikostí a úzkou distribucí velikostí, způsobem škálovatelným a reprodukovatelným s definovaným tvarem a povrchovou chemií. PMN budou charakterizovány pomocí standardních technik rozptylu (DSL / SLS / ELS, SAXS a SANS) a mikroskopickými technikami (SEM, TEM a Cryo-TEM). Účinnost PMN bude hodnocena v biologických modelech in vitro a in vivo. Model based design and optimization of wet granulation processes
AnnotationWet granulation is a key step in pharmaceutical manufacturing, responsible for transforming fine powders into granules with improved flow properties, uniformity, and compressibility. The most employed wet granulation unit operations, which are essential for pharmaceutical manufacturing, are high shear granulation and fluid bed granulation. In order to produce high-quality solid dosage forms, the challenge to develop robust frameworks for better control over critical quality attributes (CQAs) of granules is increasing. The aim of this research aims to address the limitations of empirical methods by leveraging mechanistic modeling and computational tools to model, simulate, and optimize high shear granulation and fluid bed granulation processes. In this research, mechanistic modeling will serve as the foundation for understanding granulation dynamics, including particle growth and breakage, binder addition and distribution, and drying kinetics. In order to facilitate a systematic approach to process optimization by enabling accurate representation of the underlying physico-chemical processes. The research will involve constructing models to simulate various operating conditions and understand their impact on granule properties, such as size, porosity, and moisture content. Experimental validation will play a pivotal role in refining this approach, using data sets from industrial granulation processes from laboratory to production scale. The validated models will then be applied to optimize granulation processes. By integrating this workflow, this research aims to address the challenges of scale-up, reducing variability and improving efficiency in process control of granulation. Therefore, the research will also have a core objective to advance the mechanistic understanding of granulation while also contributing to the adoption of model-based process development in the pharmaceutical industry, ensuring more efficient and reliable manufacturing aligned with Quality by Design (QbD) principles. Advanced enzymatically degradable polymer materials for 4D bioprinting
AnnotationSoučasná buněčná biologie otevřela nový směr ve výzkumu a vývoji, zaměřeném na ex vivo tvorbu 3D struktur, které velmi blízce napodobují tkáně a orgány živého organismu. I přes schopnost buněk sebeorganizovat se, přispění nebuněčného 3D nosiče je stále považováno za důležité pro zajištění správné morfologie. Slibným přístupem, jak zajistit správnou pozici buněk pro jejich další vývoj je 3D biotisk. Pokročilým konceptem je pak tzv. 4D biotisk, definovaný schopností biomateriálu odpovídat na různé signály i po jeho vytisknutí. Hlavní limitací těchto přístupů je suboptimální chemické složení biomateriálů, které nedává dostatečnou flexibilitu v mechanických vlastnostech, vnitřní geometrii, schopnosti vázat a uvolňovat biomimetické ligandy atd. Disertační práce bude zaměřena na přípravu a charakterizaci plně syntetických (xeno-free) vysoce flexibilních polymerních biomateriálů na bázi syntetických polyaminokyselin. Pro 3D tisk hydrogelu, bude vytvořen síťovací protokol, který zajistí rychlé utvoření hydrogelové sítě schopné mechanicky ochránit buňky v průběhu tisku a podpoří jejich retenci a životaschopnost během regenerace tkáně. Hydrogely budou modifikovány peptidovými ligandy s cílem podpořit specifické interakce s buňkami. Student by měl mít zkušenosti v oboru makromolekulární nebo organické chemie a měl by být ochoten rozvíjet své znalosti i v biochemických a biologických disciplínách. Při studiu fyzikálně-chemických vlastností připravených polymerů a hydrogelů si student osvojí řadu technik a metod s využitím moderních přístrojů. Polymer colloids as specialized carriers for intranasal transport of biologically active substances
AnnotationProjekt 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. Polymer carriers of cationic detergents for safe antibacterial therapy
AnnotationBacterial infections, particularly those of the biofilm type, represent an increasing challenge for modern medicine, primarily due to rising antibiotic resistance. Cationic amphiphiles are highly effective local bactericides; however, for practical use on wounds, mucosal surfaces, or technical materials, it is often more advantageous to apply them not as concentrated solutions but in the form of controlled-release systems. Such formulations enable the long-term maintenance of lower, yet still bactericidal, concentrations of these agents, which are no longer harmful to human tissues. The aim of this doctoral dissertation is to prepare amphiphilic polyanions with varying structures and charge densities designed for the encapsulation and controlled release of micelles of cationic bactericides. The work will focus on elucidating the relationships between the structure of the polyanion and the bactericide, the efficiency of supramolecular encapsulation based on Coulombic interactions, the structure of the resulting polyplexes, and the release kinetics of the active component as influenced by temperature, ionic strength, and pH, as well as the associated bactericidal effects. A broad range of physicochemical methods will be employed to characterize these systems, including scattering techniques, fluorescence spectroscopy, isothermal titration calorimetry, and biological assays of antibacterial activity. Polymeric Theranostic Systems for Imaging Insulin-Producing Cells and the Treatment of Diabetes
AnnotationDiabetes 2. typu je závažné metabolické onemocnění charakterizované inzulinovou rezistencí a postupným selháváním pankreatických ?-buněk, což vede k chronické hyperglykemii a následnému rozvoji závažných vaskulárních, metabolických a hormonálních komplikací. Moderní terapie využívající GLP-1 agonisty (např. liraglutid, semaglutid či dulaglutid), které aktivují GLP-1 receptory na povrchu ?-buněk, výrazně zlepšují glykemickou kontrolu. Jejich účinnost je však omezena krátkým cirkulačním poločasem, rychlou proteolytickou degradací a omezenou účinností interakce s GLP-1 receptory, což vyžaduje časté dávkování. Cílem tohoto projektu je vývoj inovativních konjugátů GLP-1 peptidových agonistů s biokompatibilními polymerními nosiči, které zajistí prodloužený terapeutický účinek, zvýšenou stabilitu a efektivnější interakci s GLP-1 receptory cílových buněk. Součástí návrhu je také integrace struktur umožňujících sledování biodistribuce konjugátů a kvantifikaci označených ?-buněk pomocí magnetické rezonance či fluorescenčních metod. Hlavní pozornost bude věnována racionálnímu návrhu, syntéze a detailní fyzikálně-chemické charakterizaci vodorozpustných polymerů na bázi fosfopolymerů a fluoropolymerů a jejich specifické konjugaci s GLP-1 agonisty. Vzniklé konjugáty budou následně ve spolupráci s tuzemskými pracovišti (IKEM, FGÚ AV ČR) testovány in vitro i in vivo s cílem monitorovat počet pankreatických ?-buněk a posoudit jejich schopnost efektivně stimulovat produkci inzulinu. Modeling of drug release from the solid dispersions by diffusion erosion models
AnnotationThis work is aimed at the study of the drug release from the solid dosage forms comprsing solid dispersions. Such formulations exhibit a well-defined structure, and the drug dissolution can be studied not only by classical dissolution techniques, but also by the apparent intrinsic dissolution. Several fronts develop in dosage forms of this type, where thos fronts corresponds to the liquid penetration, drug leaching and erosion of the residual matrix. Such processes can be described by diffusion-erosion models, which allow determining their rate controlling steps and characteristic rates to be used for the design of controlled release drugs. Understanding Biomolecular Binding Through Tailored Chemical Modifications and NMR Thermodynamics
AnnotationTento doktorský projekt se zaměří na studium vlivu chemických modifikací na interakce mezi biomolekulami, zejména na vodíkové vazby. Práce propojí organickou syntézu cíleně upravených biomolekulárních stavebních bloků – například modifikovaných nukleosidů – s pokročilou NMR spektroskopií pro charakterizaci jejich interakcí. Hlavními cíli budou kvantitativní stanovení volných energií vazby a objasnění toho, jak konkrétní strukturální změny modulují sílu a selektivitu vazeb. Klíčovou metodickou součástí bude sledování tautomerních rovnováh a studium toho, jak jsou tyto rovnováhy posouvány mezimolekulovými vodíkovými vazbami, což umožní odvodit termodynamické parametry těchto interakcí. Projekt tak přispěje k hlubšímu pochopení vztahů mezi strukturou a interakcemi v biomolekulárních systémech a poskytne rámec pro racionální návrh biomolekul s upravenými vlastnostmi. Syntetická část projektu bude prováděna pod vedením prof. Andrea Brancale na VŠCHT. Reactive oxygen species and pH-responsive nanocarriers: Innovative smart nanomedicines
AnnotationNanoléčiva mají mnohem větší potenciál pro biomedicínské aplikace, pokud jsou uzpůsobena tak, aby byla selektivně rozložitelná na základě určitých vnějších podnětů. Takovým podnětem může být enzymatické odstranění chránících skupin, změna pH, světlo nebo v poslední době stále více studovaná přítomnost reaktivních kyslíkových druhů (ROS) v rakovině. V projektu bude zkoumána nerovnováha v mikroprostředí buněk (změny pH, produkce ROS) jako podnět pro selektivní degradaci polymerních systémů. Mikrofluidní nanoprecipitací bude připraveno několik samouspořádaných polymerních nanoléčiv, tj. polymerních micel, nanočástic a vezikul, nastavitelně biodegradovatelných v přítomnosti fyziologicky významných změn v pH, teplotě nebo koncentrace ROS. Tato technika nám umožňuje reprodukovatelným a škálovatelným způsobem vyrábět jednotné částice s kontrolovatelnou velikostí, tvarem a chemií povrchu. Vyrobené polymerní nanosystémy budou charakterizovány pomocí standardních technik rozptylu (DSL / SLS / ELS, SAXS a SANS) a zobrazeny mikroskopicky (SEM, TEM a Cryo-TEM). Účinnost PNM bude hodnocena v modelech in vitro a in vivo simulujících fyziologicky vyvážené a nevyvážené mikroprostředí. Synthesis of compounds modulating the dynamics of the actin cytoskeleton
AnnotationThe dynamics of the actin cytoskeleton play a key role in cell motility, and influencing this process is crucial for the development of compounds with migrastatic activity. The aim of this work is to design and prepare compounds that will affect actin polymerization based on direct interaction with actin and/or regulatory proteins involved in actin polymerization. Rational design of compounds will be used, as well as a classical approach to studying the SAR. Radioactive and fluorescent labeling of polymers and nanoparticles for medicine and preclinical testing.
AnnotationThis doctoral thesis focuses on the development and optimization of labeling techniques for polymers and nanoparticles in the field of medicine. The labeling allows for tracking and provides valuable information for therapy and next biological testing. The main objective of this work is to develop methods for radioactive and fluorescent labeling of polymers and nanoparticles. Self-cleaning anti-biofilm polymer surfaces
AnnotationThe formation of bacterial biofilms is a one of the major issues in the current biomedical research. In the body, such biofilms are created on the surface of the medical devices, e.g., joint prostheses or heart valves, where they cause inflammation and chronic infections. The aim of this Ph.D. project is to develop a novel class of smart self-cleaning antibiofilm polymer surfaces, based on poly(2-alkyl-2-oxazoline)s, that are both anti-fouling and able to catalytically prevent the biofilm formation in the very long-term period. The project work includes polymer synthesis, the surfaces preparation and the study of their physicochemical properties. Moreover, the selected surfaces will be subjected to comprehensive in vitro and in vivo testing in the collaboration with biologists. Stimuli-responsive supramolecular polymer systems for biomedical applications
AnnotationSelf-assembly of (macro)molecules is of crucial importance in the architecture of living organisms. Supramolecular systems have their key properties critically dependent on self-assembly and find use in the area of biomedical applications especially if they are able to reversibly react to external stimuli (changes in pH, light, redox potential, ultrasound, temperature, concentration of certain substances). The doctoral thesis will be based on chemical and/or physicochemical preparation and study of self-assembly of such multi-stimuli-responsive nanoparticles with external environment (pH, redox potential and temperature responsiveness); the exact topic will take into account the student´s interests. The studied nanoparticles and injectable depot systems will be designed for diagnostics and personalized immunoradiotherapy and immunochemotherapy of cancer and autoimmune diseases. Optimized nanoparticles will be then provided to collaborating biological workplaces for in vivo testing. Synthetic polymers as an alternative to proteins for biochemical applications
AnnotationSpolečnost stále více hledá cesty, jak omezit používání produktů živočišného původu – včetně proteinů využívaných v lékařské diagnostice. To otevírá velký prostor pro moderní syntetické makromolekuly, které mohou v řadě případů biologické proteiny nahradit nebo doplnit. V rámci dizertační práce se budete podílet na vývoji těchto „umělých proteinů“ na bázi syntetických hydrofilních polymerů. Rádi přivítáme motivované studenty, které láká spojení moderní polymerní chemie s biochemií a vývojem udržitelných alternativ k přírodním proteinům. Díky špičkovým metodám řízené polymerace, jako jsou Photo-RAFT a CuRDRP, budete navrhovat a syntetizovat sekvenčně definované polymery na bázi methakrylamidů a (meth)akrylátů. Náplní práce bude syntéza sekvenčně definovaných polymerů s řízenou architekturou řetězce a optimalizace polymerizačních postupů. Detailní charakterizace syntetizovaných materiálů pomocí moderních instrumentálních technik (SEC, FFFF, LC MS, NMR aj.). Dále také organická syntéza nových monomerů a jejich funkčních derivátů. Vámi syntetizované materiály budou testovány v reálných biochemických aplikacích ve spolupráci s domácími i zahraničními partnery, a to včetně průmyslových partnerů. Hledáme nadšeného uchazeče s vášní pro makromolekulární a/nebo organickou chemii, a s chutí učit se novým věcem napříč obory, zejména v biochemii a biologii. Nabízíme zajímavou a pestrou práci v mladém, dynamickém kolektivu na špičkově vybaveném akademickém pracovišti a možnost zahraniční stáže na partnerských pracovištích. Synthesis and Application of Silica-Coated Quantum Dots in Bioengineering
AnnotationKvantové tečky (QD) jsou polovodičové nanočástice s vynikajícími optoelektronickými vlastnostmi. Přesněji řečeno, QD vykazují široká absorpční spektra, úzké světelné pásy a vynikající fotovoltaickou stabilitu, díky čemuž jsou užitečné v biovědě a medicíně, zejména pro snímání, optické zobrazování, separaci buněk a diagnostiku. Obecně se QD během syntézy stabilizují pomocí hydrofobního ligandu, a proto jejich hydrofobní povrchy musí projít hydrofilní modifikací, pokud mají být QD použity v bioaplikacích. Oxid křemičitý je jednou z nejúčinnějších metod pro překonání nevýhod QDs díky fyzikálně-chemické stabilitě, netoxicitě a vynikající biologické dostupnosti oxidu křemičitého. Mikro a nanočástice SiO2 budou pokryty polydopaminem nebo směsí kyseliny citronové a močoviny nebo melaminem. Pokrytá vrstva bude karbonizována v přítomnosti vodivého kovu iontově spojeného s pokrytou vrstvou. Celý SiO2 může být rozpuštěn. Zbytkové duté nabité částice budou zkoumány elektrochemickými, fluorescenčními metodami a dalšími technikami potřebnými pro charakterizaci kvantových teček. Synthesis and application of polymeric scavengers interacting with cationic amphiphilic peptides by charge compensation.
AnnotationBiokompatibilní 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. Synthesis and characterization of highly sensitive, bimodal dissolved oxygen sensors for EPR/FLIM oximetry
AnnotationProjekt je zaměřen na přípravu a studium ve vodě rozpustných uhlíkatých radikálů s fluorescenčními skupinami pro přímou neinvazivní opakovatelnou kvantifikaci rozpuštěného molekulárního kyslíku, které umožní měření i v buňkách a cévách. Kvantifikace hladin kyslíku in vitro a in vivo je důležitá nejen pro pochopení fyziologických procesů, ale také pro hodnocení a terapii patologických stavů, např. nádorů, onemocnění periferních cév, zánětů a ran. Je extrémně náročné získat přesné hodnoty oxygenace v buňkách nebo tkáních v mikroskopickém měřítku. V tomto projektu kombinujeme dvě nejvhodnější techniky pro tento účel vytvořením jediného bimodálního molekulárního detektoru. Metoda detekce kyslíku je založena na rozšíření EPR čáry způsobené paramagnetickými molekulami O2 padajícími v blízkosti radikálu a druhá je založena na zhášení fluorescence nebo zkrácení životnosti fluorescence v důsledku interakcí s kyslíkem. K detekci budou použity dva typy zařízení - elektronový paramagnetický rezonanční spektrometr a konfokální mikroskopie vybavená doplňkem fluorescenčního zobrazování (FLIM). Molekuly budou také testovány na 3D buněčných kulturách (sféroidech). Synthesis of deazaoxaflavins for photodynamic antimicrobial therapy
AnnotationDevelopment of antibiotic resistance is a growing socioeconomic problem. One strategy to mitigate it is to spatiotemporarily limit the activity of the antiobiotic agent so that the pathogen perceives less evollutionary pressure to develop resistance. In this project, the student will synthesize derivatives of deazaoxaflavins which show strong antimicrobial activity under light irradiation. The student will, in collaboration with other groups, determine the pathogen eradication efficiency and focus on topic human applications and biofilm destruction in biotechnology. Theranostic polymer probes for fluorescence-guided surgery and subsequent photodynamic therapy of tumor bed
AnnotationPřesná resekce nádoru bez zbytečného odstranění zdravé tkáně je klíčová pro úspěšnou onkologickou chirurgii. V onkologické endoskopické chirurgii zůstává přesné definování hranic nádoru velkou výzvou. Vizuální rozlišení mezi maligní a zdravou tkání je často obtížné, takže označení okrajů nádoru by bylo velmi prospěšné pro úspěšnou chirurgickou resekci dlaždicobuněčného karcinomu hlavy a krku. Cílem práce bude navrhnout a syntetizovat biologicky odbouratelné, aktivovatelné a biokompatibilní terapeutické nanosondy na bázi polymerů vhodné pro zacílení systému na nádorovou tkáň, nejprve za účelem vizualizace nádorové tkáně pro chirurgické odstranění a za druhé pro umožnění pooperační fotodynamické terapie (PDT) nádorového lůžka, které by mělo vésr k eradikaci zbývajících nádorových buněk po operaci. V rámci práce se očekává úzká spolupráce s Nemocnicí Motol a Univerzitou v Grenoblu. Research on targeted radiomodulators and the cellular response to radiation
AnnotationThe aim of this Ph.D. project is to develop a new generation of radiosensitizers and radioprotectants (targeted polymer conjugates as well as small molecules) with applications in modern oncology and in extreme conditions, such as interplanetary expeditions. The student will address a complex, interdisciplinary topic at the interface of organic/polymer chemistry and tumor biology. The project is best suited for candidates interested in organic/polymer synthesis who are not afraid to cross into biology, who have strong analytical thinking skills, and who are eager to learn modern tissue-culture techniques. Synthesis and design: Preparation of new bioactive compounds and polymer carriers, optimization of structure–activity relationships (SAR), and advanced characterization (NMR, LC–MS/HPLC). Radiobiology and 3D models: Testing of compounds in relevant models, with an emphasis on 3D tumor spheroids that mimic the real tumor microenvironment, including hypoxia and nutrient gradients. Mechanistic studies: Quantitative assessment of viability, visualization of compound penetration and cell death using confocal microscopy, and analysis of key pathways (DNA repair, senescence, mitochondrial stress). |
Updated: 20.1.2022 16:26, Author: Jan Kříž