Nosičové systémy bioaktivních látek nabývají ve zdravotnictví, farmaceutickém, ale také kosmetickém, průmyslu stále většího významu. Absence informací o chování, interakcích a působení nosičových systémů na živé organismy může znesnadňovat jejich bezpečné použití. Některé nedostatky lze eliminovat využitím teranostik, což jsou nosiče nejen terapeutik, ale také látek pro diagnostiku. Předložená doktorská práce je zaměřena na syntézu a charakterizaci originálních derivátů hyaluronanu vhodných pro přípravu nosičových systémů detekovatelných optickými zobrazovacími metodami. S ohledem na předpokládané aplikace v biologických systémech a dostupné technické zázemí byla připravena série derivátů hyaluronanu modifikovaných fluorescenčními látkami cypate a nilská modř, absorbujícími a emitujícími záření v blízké infračervené, v případě druhého jmenovaného barviva v červené oblasti. Dalším typem připravovaných látek byly superparamagnetické nanočástice železa (SPION) obalené kyselinou olejovou, potencionálně vhodné pro terapii nádoru nebo diagnostiku. Navázání fluorescenčních látek na polymerní řetězce hyaluronanu umožnilo detekovat deriváty hyaluronanu a z nich připravené polymerní micely v biologických systémech pomocí optických metod. Při in vitro experimentech byl prokázán vstup nosičových systémů a doručované modelové účinné látky do fibroblastů. U hydrofobizovaného hyaluronanu byla také prokázána schopnost dermální penetrace. V případě in vivo testů na myších Balb/c s 4T1 luc nádorovými buňkami byla pozorována efektivní akumulace derivátů HA, respektive nosičů, v nádorové tkáni. Rovněž bylo dosaženo protinádorového účinku SPION a doxorubicinu enkapsulovaných a doručených polymerními micelami. Z předložené práce je zřejmé, že hyaluronan se jeví jako vhodný biopolymer pro přípravu funkčních nosičových systémů léčiv efektivně detekovatelných optickými metodami jak in vitro, tak in vivo.
Annotation in English
Drug delivery systems have become more important in pharmaceutical, medical, and even cosmetic industry. However, limited knowledge about their behavior, interactions and fate in biological systems entail substantial difficulties within their applications. Above mentioned disadvantages could be overcome using smart nanocarriers - theranostics, which provide combination of therapy and diagnosis. This work is focused on synthesis and characterization of original hyaluronan derivatives suitable for formation of polymeric micelles, which are detectable using optical imaging. With respect to applications in biological systems and considering available technical facilities, fluorescent dyes cypate and nile blue were chosen as contrast agents for hyaluronan labeling. The second aim of this work was to prepare superparamagnetic iron oxide nanopraticles (SPION) coated with oleic acid as potential therapeutic or diagnostic agents. Fluorescent labeling enabled effective and relatively easy detection of hyaluronan derivatives, i.e. polymeric micelles, in biological systems. Within in vitro experiments, it was found that hyaluronan polymeric micelles were able to enter and deliver loaded drug into fibroblasts. Furthermore, it was observed that hydrophobized hyaluronan could penetrate the skin. Using non-invasive preclinical optical imaging, effective tumor accumulation of fluorescently labeled hyaluronan derivative was detected in BALB/C mice in vivo. Doxorubicin and SPION delivered by hyaluronan polymeric micelles exhibited anticancer effect. This work demonstrates the potential of hyaluronan for preparation of drug delivery systems, which are detectable in biological systems both in vitro and in vivo.
Keywords
Hyaluronan, nosičové systémy léčiv, teranostika, NIR fluorescenční látky, chemická modifikace hyaluronanu, polymerní micely, SPION, neinvazivní zobrazování, dermální penetrace, in vivo biodistribuce
Keywords in English
Hyaluronan, drug delivery systems, theranostics, NIR fluorescence dyes, chemical modification of hyaluronan, polymeric micelles, SPION, non-invasive imaging, dermal penetration, in vivo biodistribution
Length of the covering note
178
Language
CZ
Annotation
Nosičové systémy bioaktivních látek nabývají ve zdravotnictví, farmaceutickém, ale také kosmetickém, průmyslu stále většího významu. Absence informací o chování, interakcích a působení nosičových systémů na živé organismy může znesnadňovat jejich bezpečné použití. Některé nedostatky lze eliminovat využitím teranostik, což jsou nosiče nejen terapeutik, ale také látek pro diagnostiku. Předložená doktorská práce je zaměřena na syntézu a charakterizaci originálních derivátů hyaluronanu vhodných pro přípravu nosičových systémů detekovatelných optickými zobrazovacími metodami. S ohledem na předpokládané aplikace v biologických systémech a dostupné technické zázemí byla připravena série derivátů hyaluronanu modifikovaných fluorescenčními látkami cypate a nilská modř, absorbujícími a emitujícími záření v blízké infračervené, v případě druhého jmenovaného barviva v červené oblasti. Dalším typem připravovaných látek byly superparamagnetické nanočástice železa (SPION) obalené kyselinou olejovou, potencionálně vhodné pro terapii nádoru nebo diagnostiku. Navázání fluorescenčních látek na polymerní řetězce hyaluronanu umožnilo detekovat deriváty hyaluronanu a z nich připravené polymerní micely v biologických systémech pomocí optických metod. Při in vitro experimentech byl prokázán vstup nosičových systémů a doručované modelové účinné látky do fibroblastů. U hydrofobizovaného hyaluronanu byla také prokázána schopnost dermální penetrace. V případě in vivo testů na myších Balb/c s 4T1 luc nádorovými buňkami byla pozorována efektivní akumulace derivátů HA, respektive nosičů, v nádorové tkáni. Rovněž bylo dosaženo protinádorového účinku SPION a doxorubicinu enkapsulovaných a doručených polymerními micelami. Z předložené práce je zřejmé, že hyaluronan se jeví jako vhodný biopolymer pro přípravu funkčních nosičových systémů léčiv efektivně detekovatelných optickými metodami jak in vitro, tak in vivo.
Annotation in English
Drug delivery systems have become more important in pharmaceutical, medical, and even cosmetic industry. However, limited knowledge about their behavior, interactions and fate in biological systems entail substantial difficulties within their applications. Above mentioned disadvantages could be overcome using smart nanocarriers - theranostics, which provide combination of therapy and diagnosis. This work is focused on synthesis and characterization of original hyaluronan derivatives suitable for formation of polymeric micelles, which are detectable using optical imaging. With respect to applications in biological systems and considering available technical facilities, fluorescent dyes cypate and nile blue were chosen as contrast agents for hyaluronan labeling. The second aim of this work was to prepare superparamagnetic iron oxide nanopraticles (SPION) coated with oleic acid as potential therapeutic or diagnostic agents. Fluorescent labeling enabled effective and relatively easy detection of hyaluronan derivatives, i.e. polymeric micelles, in biological systems. Within in vitro experiments, it was found that hyaluronan polymeric micelles were able to enter and deliver loaded drug into fibroblasts. Furthermore, it was observed that hydrophobized hyaluronan could penetrate the skin. Using non-invasive preclinical optical imaging, effective tumor accumulation of fluorescently labeled hyaluronan derivative was detected in BALB/C mice in vivo. Doxorubicin and SPION delivered by hyaluronan polymeric micelles exhibited anticancer effect. This work demonstrates the potential of hyaluronan for preparation of drug delivery systems, which are detectable in biological systems both in vitro and in vivo.
Keywords
Hyaluronan, nosičové systémy léčiv, teranostika, NIR fluorescenční látky, chemická modifikace hyaluronanu, polymerní micely, SPION, neinvazivní zobrazování, dermální penetrace, in vivo biodistribuce
Keywords in English
Hyaluronan, drug delivery systems, theranostics, NIR fluorescence dyes, chemical modification of hyaluronan, polymeric micelles, SPION, non-invasive imaging, dermal penetration, in vivo biodistribution
