Studium biologických účinků nových typů karbosilanových dendrimerů

Mgr. Regina HERMA

Doctoral thesis

Study of biological effects of new types of carbosilane dendrimers

Abstract:

Dendrimery jsou sférické nanočástice o velikosti jednotek nanometrů, s charakteristickým opakovaným a pravidelným větvením polymerního řetězce. Díky jejich velikosti srovnatelné s běžnými proteiny, monodisperzitě a dobře definovatelným vlastnostem, jsou v poslední dekádě intenzivně studovány s ohledem na využití v řadě biomedicínských aplikací. Cílem této práce bylo studovat vliv typu, generace a povrchových modifikací tzv. karbosilanových dendrimerů na interakci s vybranými nukleovými kyselinami a modelovými buněčnými kulturami. Ke studiu byly použity dendrimery připravené v laboratořích spolupracujících partnerů, s potenciálem jejich biomedicínského využití. Těžištěm práce bylo studium využití dendrimerů jako vektorů pro genovou terapii, tj. jako molekul schopných doručit jinak nestabilní nukleové kyseliny ve formě tzv. dendriplexů do buněk. K získání potřebných informací bylo použito množství biofyzikálních a separačních metod (například mikroskopie atomárních sil, měření dynamického rozptylu světla, stanovení elektrokinetického potenciálu, elektroforéza atd.), experimenty na modelových buněčných liniích (cytotoxicita a transfekční studie) a také testování in vivo toxicity na modelovém organismu Danio rerio. Předkládaná práce se zabývá studiem různých typů karbosilanových dendrimerů s potenciálem nahradit virové vektory a prokázat jejich účinnost jako nevirových vektorů pro genovou terapii.

Abstract:

Dendrimers are spherical nanoparticles measured in nanometers, with characteristically repeating, regular branching of polymer chains. Due to their size in comparison to conventional proteins, monodispersity and well-definable properties, they have been intensively studied in a number of biomedical applications in the last decade. The aim of this work is to study the influence of type, generation and surface modifications of so-called carbosilane dendrimers on the interaction with selected nucleic acids and model cell cultures. Dendrimers prepared in laboratories of cooperating partners with the potential of their biomedical use were used for the research. The main focus was the study of the utilization of dendrimers as vectors for gene therapy, i.e. the molecules which are capable of delivering otherwise fragile nucleic acids in the form of so-called dendriplexes into cells. To obtain necessary information, a number of biophysical and separation methods (e.g. atomic force microscopy, dynamic light scattering, determination of electrokinetic potential, electrophoresis, etc.), experiments on model cell lines (cytotoxicity and transfection studies) and also general in vivo toxicity testing on model organism Danio rerio were used. This thesis provides the results of studies with various types of carbosilane dendrimers in order to demonstrate their effectiveness as non-viral vectors for gene therapy.

Keywords

karbosilanové dendrimery, toxicita, nevirové vektory, transfekce, siRNA, genová terapie

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 12. 2020

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Jan Malý, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Nanotechnology / Applied Nanotechnology