Semmelweis Kutatóegyetem Technológia Modul

1. Semmelweis KutatóegyetemTechnológia Modul 2011. június 14.

2. TECHNOLÓGIA MODUL Bioanyagok – nanotechnológiától a mesterséges szövetekig Résztvevők: SE Nanokémiai Központ SE Nanomedicina Oktatási és Kutatási Központ SE Gyógyszerkutatási és Gyógyszerbiztonsági Centrum SE Orális Radiológiai Részleg SE Molekuláris Orális Biológiai Kutatócsoport (MOLOR)a. SE FOK Orálbiológia, Mágneses Jelenségek Kutatócsoport SE TF Egészségtudományi és Sportorvosi Tanszék/Szentágothai János Tudásközpont

3. 1. NANOKÉMIAI KÖZPONT BIOANYAGOK ÉS BIOMIMETIKUS ANYAGOK KUTATÁSI ÉS OKTATÁSI KÖZPONT Bioanyagok: az élővilágot alkotó, az élő szervezetek által előállított, vagy befogadott (szintetikus) anyagok Polimérbe zárt hatóanyag Lokális kontrakció Hatóanyag molekulák Változatos alakú és méretű (nm-cm), biodegradábilis polimer Mesterséges izom pH-változással vezérelhető hatóanyagleadás Célok: Biokompatibilis és/vagy biodegradábilis tulajdonságokkal rendelkező polimer implantátumok Nano mérettertományba eső „tissue engineering”-hez használható mátrixok Szabályozott- és célba juttatott hatóanyag-leadáshoz használható hordozók Molekuláris felismerésre (molecularly imprinting) alkalmas biomimetikus receptorokat tartalmazó polimergélek Tervezhetően lebomló biodegradábilis polimerek Önszerveződő (self assembly) strukturák Mesterséges izmok kifejlesztése.

4. O N H polimer N H polimer O O H O O H O p r β-Asp α –Asp PSI Polimer szintézise Biokompatibilis és biodegradábilis poliaminosav-géleket állítottunk elő. Az optimális mechanikai és duzzadási tulajdonság elérése érdekében a hálóláncok különböző oldalcsoportokkal funkcionalizáltuk. NaOH Poliszukcinimid (PSI) Poliaszparaginsav (PASP) Elektrospinninggel előállított rostok AFM képe

5. PSI gélgömb fázisátalakulása Tanulmányoztuk a biokompatibilis gélek pH és só érzékenységét, valamint a duzzadási folyamat mechanizmusát és kinetikáját. Elektro-spinning technikával nano- és mikrométer vastagságú gélszálakat állítottunk elő. Jól definiált, ugrásszerű változás a duzzadásfokban a környezeti paraméterek változ(tat)ására: pH Hőmérséklet Fémion-koncentráció Redoxpotenciál

6. n Magnetit nanorészecskék előállítása és stabilizálása Adszorpció magnetit felületén Előállítás FeCl2, FeCl3 Poliakrilát (PAA) lúgos hidrolízis Fe3O4 Primer részecskeméret: ~10 nm Hidrodinamikai átmérő: ~ 100nm Citrát (CA) • A stabilizált magnetit nanorészecskék nagy negatív felületi töltéssel rendelkeznek és egységesen karboxil csoporttal borított a részecskék felülete. • Stabil mágneses folyadékokat állítottunk elő. Na-oleát (NaOA)

7. 2. NANOMEDICINA OKTATÁSI ÉS KUTATÁSI KÖZPONT HARMADIK GENERÁCIÓS LIPOSZÓMÁK FEJLESZTÉSE Célkitűzés: intelligens liposzómák fejesztése Liposzómák: a célzott terápia eszközei • Fejlesztésnél gyorsabb elfogadás – jóval kevesebb fejlesztési költség (30 év helyett 8 év) • Csak a tumor területére kerül citosztatikum (lásd ábra), ezért nem lesznek mellékhatások (hányás, hasmenés, hajkihullás stb.) • 30%-kal kisebb a gyógyítási költség a mellékhatások csökkenése miatt PEG védőréteg Ellenanyag Kristályos vegyület a vizes fázisban Lipid-oldékony vegyület Lipid kettős réteg Szabad és liposzómába zárt gyógyszer eloszlásának összehasonlítása Liposzóma funkcionalizálás Liposzómák EM felvételen

8. 2. NANOMEDICINA OKTATÁSI ÉS KUTATÁSI KÖZPONT HARMADIK GENERÁCIÓS LIPOSZÓMÁK FEJLESZTÉSE Harmadik generációs liposzómák: sejten belüli célbajuttatást tesznek lehetővé Internalizáció: raftok, caveolák degítségével Ellenanyagok, fehérjék Sejten belüli célzás (pl. mitokondiumok) + siRNA Neurodegeneratív betegségek korrekciója ? A multidrog transzportereket kikerüli, (nagy hatékonyság) DE: Liposzómába csomagolt doxorubicin (Doxil) hatására bizonyos esetelben CARPA: Complement Activation Related Pseudo Allergy • A CARPA reakció röviden: • Complement aktiválódás • Tüdőkeringés összeomlása • Szívelégtelenség • Fatális végkimenet

9. Lehetséges megoldás:Complement gátló fehérje alkalmazása • Complement Receptor 1 (CR1) • VVS felszínen sok van • Géntechnikával előállított solubilis sCR1 • Liposzómához nem kötődik • Lipid oldékony “farok” hozzádása – kötődést tesztelni kell • hipotézis – a kötéssel a complement gátló hatás nő (kompetens fehérje konformáció membránhoz kötve alakul ki) 200 ug/ml sCR1 magában nem gátolt sCR1 liposzómával nem gátolt fCR1 magában nem gátolt fCR1 liposzómával gátlás

10. Sejtek Szignálok Felnőtt, embrionális csontvelői foggyökérhártya őssejt, fogbél őssejt Regeneráció Alveoláris csont Periodontális ligamentum Cement, Dentin, Pulpa, Zománc TGFß / BMP, FGF, WNT, Hedgehog, VEGF 5. MOLEKULÁRIS ORÁLIS BIOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT (MOLOR) Célkitűzés: őssejt alapú, nanostrukturákra épülő szöveti regenerációs technológiák fejlesztése Háttér: A regeneratív fogászat triádja - őssejtek, nanoegységekből felépülő szerkezeti elemek és bioaktív szignálok Kollagén, fibronektin, fibrin, proteoglikán Habok és rostok Gélek és membránok Nanostruktúrák Nanoszerkezet

11. Metodika: Foggyökérhártya alapú őssejtekre épülő szöveti regenerációs technológiák fejlesztése 5. MOLEKULÁRIS ORÁLIS BIOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT (MOLOR) Őssejtek kinyerése A fogbél eredetű őssejtek neurogén irányba is differenciálódhatnak! Őssejtek tenyésztése Differenciáltatás epitheliális-mesenchymális komplexummá nanoszerkezeti elemekkel Gazdaállat Hideglézió Beültetés Feldolgozás Nap Neurológiai tesztek RÉSZLEGES VAGY TELJES FOG-REGENERÁCIÓ IDEGRENDSZERI REGENERÁCIÓ

12. Az elődifferenciált DPSC eredetű sejtek jelentős számban beépülnek a patkány agy progenitor zónáiba Király et al., 2011

13. Az elődifferenciált, Vybrant DiD-del festett DPSC eredetű sejtek jelentős számban mutatják neuronális fehérjék expresszióját a beültetést követő négy hét elteltével Király et al., 2011

14. Konklúzió • In vivo eredményeink szerint a beültetett, neuronálisan elődifferenciáltatott DPSC eredetű sejtek morfológiai és funkcionális integráción mennek át patkány agyba ültetve. • Immunhisztokémiai és elektrofiziológiai adataink bizonyítják, hogy a Vybrant DiD-del jelzett DPSC sejtek jól követhetők, és jó modellül szolgálhatnak a neuro- és gliogenesis in vivo vizsgálatára. • Hidegléziós agysértést követően ezek a sejtek mind neuron-specifikus markereikben, mind elektrofiziológiai tulajdonságaikban progressziót mutatnak, s hasonlóan viselkednek, mint az agy progenitor zónáiban, az SVZ, SGZ and SCZ zónákban található endogén progenitor sejtek.