Bionanosensors in early-stage theragnostics

Abstract

Bionanosensors in early-stage theragnostics Abstract The thesis focuses on the development and application of nanomaterials in the field of theranostics, combining diagnostics and targeted drug delivery within the framework of personalized medicine. The primary objective is to design and test ultrasensitive and mechanically stable bionanosensors based on nanofiber membranes that are able to detect the early stages of diseases. These sensors, functionally modified with specific molecular binding agents, will enable the accurate detection of biomarkers such as proteins, antibodies, bacteria, and microRNAs, significantly enhancing and expanding diagnostic capabilities. The secondary goal is to develop and test systems for active targeted drug delivery, including implantable gels, protective/prophylactic devices, and on-tissue systems such as regenerative skin coverings. The theoretical section summarizes current knowledge on biomarkers, nanotechnology, and targeted drug delivery methods, particularly in oncology and degenerative diseases. The experimental section demonstrates the detection of bacterial contamination using nanofiber-based sensors that are able to identify Escherichia coli and other biomolecules in various model fluids. The results confirm the potential of these technologies not only for the...

Bionanosenzory v časné teragnostice Abstrakt Dizertační práce se zaměřuje na vývoj a použití nanomateriálů v oblasti teragnostiky, tedy propojení diagnostiky a cílené terapie v kontextu personalizované medicíny. Hlavním cílem je navrhnout a otestovat ultrasenzitivní a mechanicky stabilní bionanosenzory na bázi nanovlákenných membrán, které jsou schopny detekovat časná stádia onemocnění. Tyto senzory, funkčně modifikované specifickými molekulárními - vazebnými látkami, umožňují přesnou detekci biomarkerů, jako jsou proteiny, protilátky, bakterie, mikroRNA apod., čímž výrazně zlepšují a zpřístupňují diagnostické možnosti. Druhým cílem je vývoj a testování systémů pro aktivní cílené dodávání léčiv, včetně implantovatelných gelů, protektivních/profylaktických prostředků a "on-tissue" aplikací, jako jsou regenerační kožní kryty. Teoretická část shrnuje současné poznatky o biomarkerech, nanotechnologiích a možnostech cíleného dodávání léčiv, zejména v onkologii a degenerativních onemocněních. Experimentální část prokazuje detekci bakteriální kontaminace pomocí nanovlákenných senzorů, schopných identifikovat Escherichia coli a další molekuly v různých modelových tekutinách. Výsledky potvrzují potenciál těchto technologií nejen pro včasnou diagnostiku infekcí a nádorových onemocnění, ale také pro rozvoj systémů...