Zaměření

Studium interakcí buněk s nanomateriály - antibakteriální testy a testy cytotoxicity a biokompatibility různých materiálů provádíme pomocí biologických činitelů 1. a 2. skupiny. V současné době testovaný nosič buněk (scaffold) je elektroaktivní a nabízí možnost elektrické stimulace buněk, která je pro své příznivé působení na diferenciaci, orientaci a regeneraci buněk žádoucí v oblasti tkáňového inženýrství a regenerativní medicíny. Proto spolupracujeme s kolegy z katedry netkaných textilií TUL na návrhu a zhotovení platformy, do které se scaffold nasadí a poskytne možnost elektrické stimulace buněk.

Ve spolupráci s Krajskou nemocnicí Liberec zkoumáme roli regulačních miRNA při vývoji nádorů gliových buněk v mozku. Využití specifických miRNA jako cílových molekul terapie nebo pro diagnostické účely se zdá být zajímavým přístupem k doplnění a zefektivnění stávajících metodik. Jako nosiče nukleových kyselin používáme bio nanočástice, které mají unikátní vlastnosti a široké možnosti použití. Pro humánní aplikaci jsou zatím nedostatečně prozkoumané, a proto studujeme jejich bezpečnost a interakce s lidskými tkáněmi.

Ve spolupráci s Fakultou textilní zkoumáme účinnost biodegradace textilních vláken – surových i odpadních. Biodegradace je zprostředkována mycelií hub rodů Pleurotus, Schisophyllum a Omphalatus. Degradovaná textilie je houbou přeměněna na kompozit, který má řadu dalších využití např. k výrobě nábytku.

Buňky:

• lidské fibroblasty, osteoblasty, keratinocyty, nervové buňky, mesenchymální kmenové buňky, monocyty/makrofágy,…
• bakteriální kmeny – komenzálové a vybrané potenciálně patogenní kmeny (Biohazard Group 2); například koaguláza-negativní stafylokoky, mikrokoky, pseudomonády a enterobakterie
• kultury v kokultivacích

Kokultivace:

Zabýváme se studiem moderního pojetí testování cytotoxicity materiálů pomocí ko-kultivací buněčných linií savčích buněk s buňkami bakteriálními, například koaguláza-negativními stafylokoky, mikrokoky, pseudomonádami a enterobakteriemi. Modely se snažíme přiblížit těm přirozeně se vyskytujícím in vivo.

In vitro charakterizace materiálů:

Materiály na bázi kovu nalézají své uplatnění zejména v oblasti kostních náhrad, a proto pro analýzy využíváme kostní buněčnou linii (SAOS-2). Naopak polymery schopné biodegradace, které se hodí k regeneraci kožní nebo nervové tkáně, testujeme pomocí kožních a nervových buněčných linií (HaCAT, SH-SY5Y). Příkladem námi testovaných nanomateriálů jsou PCL nosiče dopované grafenem, Sol-gel povrchová úprava s uhlíkovými nanočásticemi, titanové nosiče (Ti6Al4V) s DLC povrchovou úpravou a inkorporovaným křemíkem a stříbrem.

Jmenovitě:

• PCL nosiče dopované grafenem
•  Materiály se Sol-gel povrchovou úpravou s uhlíkovými nanočásticemi
• Titanové nosiče (Ti6Al4V) s DLC povrchovou úpravou a inkorporovaným křemíkem a stříbrem

Metody:

1. In vitro testování a ověřování (např. antibakteriální) vlastností různých druhů (nano)materiálů v interakci s biologickými činiteli 1. a 2. skupiny (eukaryotické i prokaryotické buňky)
2. testování adheze, proliferace, buněčné smrti (apoptoza vs nekroza) a diferenciace buněk pomocí molekulárně biologických a biochemických metod (fluorescenční značení s následnou mikroskopií a průtokovou cytometrií, obrazová analýza)
3. stanovení genové exprese vybraných markerů pomocí kvantitativní PCR;
4. ko-kultivace mikrobiálních kmenů s eukaryotickými buňkami - podrobná charakterizace růstu buněk a analýza inhibice patogenu na materiálu in vitro napodobující skutečné podmínky in vivo
5. optimalizace stávající metodiky a zavedení nových protokolů pro kultivaci buněk            
6. testování účinnosti chemické a fyzikální dezinfekce