Syntéza a charakterizace fluorescenčních nanokompozitních dendronů pro bioanalytické účely.

Bc. Zdeňka CYRUSOVÁ

Master's thesis

THE SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF NANOCOMPOSITE FLOURESCENT DENDRON FOR BIOANALYTICAL PURPOSES

Abstract:

Tato diplomová práce popisuje přípravu a charakterizaci modifikovaných dendrimerů, které slouží jako templáty pro syntézu fluoreskujících dendrimerních nanokompozitů (CdS QDs). Tyto značky mohou být dále konjugovány s vazebnými proteiny či nukleovými kyselinami (tzv. dendrimerní nanokompozitní konjugáty) a následně využity v bioanalytických stanoveních. Cílem práce bylo povrchově modifikovat komerčně dostupné tzv. PAMAM dendrimery 6. generace s cystaminovým jádrem různými funkčními skupinami (primární aminy, karboxyly, hydroxyly) a studovat vliv těchto skupin na způsob stabilizace CdS nanočástic. Dendrimery využité k syntéze nanokompozitů byly dále upraveny vazbou azido skupiny skrze krátké raménko polyethylenglykolu (azido-PEG), popř. biotinem v místě fokálního sulfhydrylu rozštěpeného dendrimeru (na tzv. dendron) tak, aby výsledné fluoreskující nanokompozity mohly být orientovaně vázány na vazebné proteiny či nukleové kyseliny ve fyziologickém prostředí tzv. click chemií, popř. vazbou na streptavidin. Vzniklé produkty (modifikované dendrimery i dendrimerní nanokompozity stabilizované v těchto dendrimerech) byly charakterizovány pomocí Uv-vis, spektrofluorimetrické analýzy, fluorescenční mikroskopie, mikroskopie atomárních sil (AFM), dynamického rozptylu světla (DLS) a dále byl měřen elektrokinetický (zeta) potenciál. Výsledky ukazují, že nejvhodnější metodou poskytující fluoreskující nanokompozity bez přítomnosti významnější agregace je využití karboxylovaných dendronů s udržením kyselého pH v průběhu syntézy. Výsledné kompozity fluoreskují v modré oblasti světla a svou velikostí se blíží velikosti běžných proteinů.

Abstract:

This thesis describes the preparation and characterization of modified dendrimers which serve as templates for the synthesis of fluorescent dendrimer nanocomposites (CdS QDs). These labels can further be conjugated with binding proteins or nuclear acids (the so-called dendrimer nanocomposite conjugates) and consequently used in bioanalytical applications. The goal of my thesis was modifying surfaces of commercially accessible so-called PAMAM 6th-generation dendrimers with cystamin cores by various functional groups (primary amines, carboxyls, hydroxyls) and studying these groups´ influence on the way of stabilization of CdS nanoparticles. The dendrimers used in the synthesis of nanocomposites were further modified by azido-group binding through the short spacer arm of polytheylenglycol (azido-PEG) or by biotin in the position of the split dendrimer´s (the so-called dendron) focal sulfhydryl so that the resulting fluorescent nanocomposites could create an oriented bound with binding proteins or nuclear acids in physiological environment by the so-called click-chemistry or streptavidin bound. The resulting products (both modified dendrimers and denrimer nanocomposites stabilized in these dendrimers) were characterized by means of Uv-vis, spectrofluorimetry, fluorescence microscopy, atomic forces microscopy (AFM), dynamic light scattering (DLS). Their electrokinetic (zeta) potential was measured as well. The results show that the most suitable method of obtaining fluorescent nanocomposites without considerable aggregation is using carboxylated dendrons while keeping acidic pH during synthesis. The resulting composites exhibit fluorescence in the blue light region and their size approximates to that of common proteins.

Keywords

PAMAM-dendrimer, PAMAM-SH dendron, nanobiotechnologie, nanočástice, kvantová tečka, konjugát, vazebný protein, "click" chemie

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2014

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Jan Malý, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Chemie-Biologie pro střední školy