Targeted biocompatible nanoparticles for therapy and cancer diagnostics.

Abstract

SOUHRN Nanočástice mají mnoho předpokladů k tomu, aby byly použity v cílené medicíně. Mohou zastávat více funkcí najednou a sloužit tak jako zobrazovací značky nebo nosiče účinných látek pro terapii. Po modifikaci vhodným cílícím ligandem mohou specificky interagovat s rakovinnými buňkami. Účinnost cílení nicméně závisí na poměru mezi specifickou a nespecifickou interakcí nanočástic s buňkami. Nespecifické interakce nanočástic s buňkami nesouvisí s cíleným receptorem a musí být odstraněny, aby bylo možné snížit pozadí zobrazování, případně snížit škodlivý efekt léků na zdravé tkáně. V této práci byly povrchové modifikace nanočástic zkoumány především na biokompatibilních uhlíkových nanočásticích nanodiamantech, které vykazují výjimečné fluorescenční vlastnosti jako je dlouhá doba života fluorescence, fluorescence bez fotodestrukce ("photobleaching"), bez blikání ("photoblinking") a citlivost fluorescence k elektromagnetickému poli. Hlavními nedostatky nanodiamantů, které jsou v této práci řešeny, jsou nízká koloidní stabilita částic v pufrech a médiích, jejich nespecifické interakce s proteiny a buňkami a omezené možnosti modifikací povrchu. Tyto nedostatky byly překonány pokrytím nanodiamantů vrstvou biokompatibilních, hydrofilních a elektroneutrálních polymerů poly(etylenglykolu) a poly[N-(2-...

Nanoparticles (NPs) have considerable potential in targeted medicine. NPs can merge various functions and serve as labels for imaging or as nanocarriers in therapy. Modification of NPs with targeting ligands can lead to highly specific interactions with targeted cancer cells. However, the efficacy of targeting depends on the ratio between specific and non-specific interactions of a NP with the cell. Non-specific interactions of NPs are unrelated to targeted receptors and need to be eliminated in order to decrease background noise during imaging and adverse effect of drugs on healthy tissues. In this thesis, surface modifications of NPs were explored mainly on biocompatible carbon NPs called nanodiamonds (NDs), which have exceptional fluorescent properties such as long fluorescence lifetime, no photobleaching and photoblinking and sensitivity of their fluorescence to electric and magnetic field. Main issues addressed in this thesis are low colloidal stability of NDs in buffers and media, their non-specific interactions with proteins and cells and limited approaches for ND surface modifications. These issues were solved by coating NDs with a layer of biocompatible, hydrophilic, and electroneutral poly(ethylene glycol) or poly[N-(2- hydroxypropyl) methacrylamide] polymers. Optimized polymer coating...