Lipidové vezikuly jako nosiče látek s řízeným uvolňováním pomocí vysokofrekvenčního ultrazvuku

Petr SKOPAL

Bachelor's thesis

Lipid vesicles as carriers of controlled release substances by high-frequency ultrasound

Abstract:

Role distribučních systémů v biomedicíně spočívá primárně ve schopnosti cíleného transportu léčiva do tkáně, kde dojde k jeho uvolnění a navození terapeutického účinku. Tento princip se uplatňuje především v oblasti výzkumu léčby onkologických onemocnění. Jedním z nejznámějších a komerčně nejúspěšnějších nosičů tohoto typu jsou nepochybně liposomy, tedy sférické vezikuly tvořené z lipidové lamelární dvojvrstvy imitující přirozené buněčné membrány. Z tohoto důvodu se jedná o vysoce biokompatibilní a účinný způsob přenosu enkapsulovaných látek. Lipidové vezikuly je možné jednak pasivně či cíleně navést k místu určení, ale také na základě rozličných stimulů narušit, čímž dojde k eluci nákladu. V současnosti rutinně využívané postupy zahrnují ozvučení s pomocí ultrazvuku, a to především nízkofrekvenčního, jenž indukuje mechanický efekt kavitace. Ačkoliv své využití nachází i ultrazvuk vysokofrekvenční (především v oblasti sonografie), z hlediska permeabilizace liposomů jej lze ve srovnání s nízkofrekvenčním ultrazvukem označit jako méně popsaný. Cílem této práce je tedy vzájemně srovnat účinky obou typů ultrazvuku s důrazem na ultrazvuk vysokofrekvenční. Vyjma základních liposomálních formulací byly také provedeny jejich úpravy s pomocí inkorporace membránových konstituentů. Současně byla experimentálně navržena metodika měření pro uvolňování látek z liposomů a následně ověřena.

Abstract:

The role of distribution systems in biomedicine primarily lies in the ability of targeted drug delivery to tissues, where its release and therapeutic effect are initiated. This principle is applied primarily in the field of research into the treatment of oncological diseases. One of the most well-known and commercially successful carriers of this type are undoubtedly liposomes, which are spherical vesicles formed from a lipid bilayer mimicking natural cell membranes. For this reason, they are considered to be highly biocompatible and effective means of transferring encapsulated substances. Lipid vesicles can be passively or actively directed to the target site, but can also be disrupted based on various stimuli, leading to cargo elution. Currently, routinely used procedures include sonication using ultrasound, being primarily low-frequency, which induces a mechanical cavitation effect. Although high-frequency ultrasound also finds its use (primarily in the field of sonography), concerning liposome permeabilization, it can be described as less well-described compared to low-frequency ultrasound. As such, the aim of the thesis is therefore to compare the effects of both types of ultrasound, with an emphasis being put on high-frequency ultrasound. In addition to basic liposomal formulations, modifications were conducted using the incorporation of membrane constituents. At the same time, a methodology for measuring the controlled release of substances from liposomes was experimentally designed and subsequently verified.

Keywords

Lipidy, liposomy, ultrazvuk, uvolňování, luciferáza, kalcein, nanočástice, enkapsulace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: MUDr. Mgr. Robert Bajgar, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biotechnology and Genetic Engineering / Biotechnology and Genetic Engineering