bioanyagok és biomimetikus anyagok kutatása
DESCRIPTION
"Bioanyagok – nanotechnológiától a mesterséges szövetekig" Nanokémia Laboratórium Zrínyi Miklós (Hajdú Angéla, Varga Zsófia, Molnár Kristóf és Juriga Dávid). Bioanyagok és biomimetikus anyagok kutatása. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
"Bioanyagok – nanotechnológiától a
mesterséges szövetekig"
Nanokémia LaboratóriumZrínyi Miklós
(Hajdú Angéla, Varga Zsófia, Molnár Kristóf és Juriga Dávid)
Bioanyagok és biomimetikus anyagok kutatása
Biokompatibilis és/vagy biodegradábilis tulajdonságokkal rendelkező polimer implantátumok, nano mérettartományba 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, valamint önszerveződő (self assembly) struktúrák és mesterséges izmok kifejlesztése a cél.
Magnetit nanorészecske alapú mágneses folyadékok előállítása, stabilizálása, kölcsönhatásuknak vizsgálata daganatos sejtvonalakkal (HeLa, MCF7), kontrasztképző hatásának vizsgálata MRI vizsgálatok során, hipertermiás mérések kísérleti elrendezésének kiépítése.
Poliszukcinimid (PSI) a poliaszparaginsav (PASP) prepolimerje
Termikus polikondenzáció L-aszparaginsavból.
O
O
NH2
OH
OHN
O
O
R'
R
n
D 98% H3PO4
Vákuum
n
Funkcionalizásás és térhálósítás.
Biokompatibilis és biodegradábilis
poliaminosav-gélek.
n
m p
t
s
r
N
O
N
O
O
RNH
O
O
NH
O
NH
S
S
N
O
O
N
O
O
R
NH
O
O
NH
NH
O
N
O
O
O
NH
R
NHN
O
O
R
OO
Hidrolízis.
A „zöld kémiai” módszer előnye, hogy-viszonylag hosszú polimerláncok állíthatók elő (M~50 000), -a PSI igen reakcióképes, és így könnyen funkcionálható,-aminosavakkal és természetes diaminokkal térhálósítható,-elektromos- és/vagy reaktív elektromos szálhúzással nano- és mikrométer vastagságú szálak készíthetők,-A funkcionalizát szálakba nano- és mikro méretű részecskék (Ag, Fe3O4…) építhetők be,-hidrolízissel poliaszparagin gélekké (PASP) alakíthatók, - a PASP gélek mechanikai, termodinamikai és transzport tulajdonságai széles határok közt változtathatók,-a PASP gélek duzzadásfoka rendkívüli környezeti érzékenységet mutat (pH, ionok, redox reakciók….) -a nano- és mikroméretű funkcionalizált PSI és PASP szálakból 2D és 3D-s mesterséges extracelluláris mátrix készíthető,-a szálakból font „rostok” nagyfokú kontrakciót mutatnak (mesterséges izom)
Jól definiált, ugrásszerű változás a duzzadásfokban a környezeti paraméterek változ(tat)ásárapHHőmérsékletFémion-koncentrációRedoxpotenciál
PASP gél
PSI polimer szálak előállítása elektromos szálhúzással (Electro-Spinning )
Szálképzést befolyásoló paraméterek:•Alkalmazott feszültség•Tűhegy és céltárgy távolság•Adagolási sebesség•Oldat viszkozitása•Oldat összetétele•Oldószer minősége
Földelt szálgyűjtő lap
Nagyfeszültségű áramforrás
Fecskendő
Adagoló pumpa
100mm
PSI szálak (PSIsp) készítése Electro-Spinning technológiával
Spinning: 0,4 ml/h térfogatáram, 15cm távolság, 7-8kV feszültség 25m/m% PSI/DMF oldat
PSIsp szálakról konfokális mikroszkóp felvételek
T-PMTautofluoreszcencia
Gerjesztés:458, 488 nmEmisszió:488-800nm0.54 0.11 m
PSIsp SEM felvételek
Graftolt PSI szálak készítése
Gélesedés a spinning közben.Diszulfid hidak bizonyítása:• 0,1M-os DTT/DMSO oldatban feloldódott.• Tiszta DMF-ban nem oldódott.
Keresztkötés kémiailag bizonyítva!
0.4ml/h térfogatáram, 15 cm távolság, 6-7 kV feszültség
Konfokális mikroszkópos felvételek
PSI-CYSsp
Gerjesztés:458, 488 nmEmisszió:488-800nm
1.04 0.07 m
PSI-CYS sp
2 foton mikrószkópos vizsgálata
PSI-CYS sp (2 hétig vízben áztatva, majd megszárítva)
PSI-CYS sp (2 hétig vízben áztatva, majd megszárítva)
PSI+Toluolos magnetit PSI+ Vizes magnetit
15 cm, 0.4 ml/h , 7-8kV
PSI spinningelés nanorészecskék jelenlétében
Vas-oxid nanorészecskék Ezüst nanorészecskék
1, magnetit szol (vizes közegben)
2, olajsavval stabilizált magnetit
szol (toluolban)
3, olajsavval stabilizált magnetit
(szilárd) [OA-MAGN]
PEG-el stabilizált részecskék vízben diszpergálva
Spinning során mindig koncentrikus kör keletkezik, fény felé fordítva fénytörés tapasztalható, mely a nanorészecskék nélkül nem jelenik meg.
Leghomogénebb minta mikroszkópos analízis
szerint
Konfokális mikroszkópos felvételek
PSI-toluolos magnetit sp
MintakészítésPSI-OA MAGNsp
15 cm, 0.4 ml/h , 8-9kV
Konfokális mikroszkópos felvételekPSI-OA MAGNsp
3 0.22 m
Lézer csipeszelés
PSI-OA Magn sp 2 foton mikroszkópiás vizsgálat
PSI-OA Magn sp 2 foton mikroszkópiás vizsgálat
előtte
utána
PSI+ Vizes ezüst nanorészecskékÖsszekeverve kicsapódott, nagy fehér kőszerű rögök alakultak ki4 nappal az összekeverés után homogén viszkózus spinningelve
15 cm, 0.4 ml/h , 6-7kV
Konfokális mikroszkópos felvételekPSI-Ag nano sp
0.62 0.1 m
2 foton mikroszkópia PSI-Ag sp
2 foton mikroszkópia PSI-Ag sp