Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Pokročilé postupy a materiály v metalomice

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Pokročilé postupy a materiály v metalomice"— Transkript prezentace:

1 Pokročilé postupy a materiály v metalomice
, Brno Vojtěch Adam Ústav chemie a biochemie Pokročilé postupy a materiály v metalomice Koncepce pedagogické a vědecké činnosti pro obor Zemědělská chemie

2 Osnova Koncepce rozvoje vědecké práce Metalomika – základní oblasti zájmu Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice Prostředí Zdraví Bioanalytické nástroje Pokročilé materiály Aplikované výsledky Koncepce rozvoje pedagogické činnosti Bakalářské a navazující magisterské studium Doktorský studijní program Zemědělská chemie

3 Osnova Koncepce rozvoje vědecké práce Metalomika – základní oblasti zájmu Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice Prostředí Zdraví Bioanalytické nástroje Pokročilé materiály Aplikované výsledky Koncepce rozvoje pedagogické činnosti Bakalářské a navazující magisterské studium Doktorský studijní program Zemědělská chemie

4 Metalomika 1. Koncepce rozvoje vědecké práce
a. Metalomika – základní oblasti zájmu Metalomika Pojem „Metalomika“ byl definován Joannou Szpunar v roce 2003 jako nový „omický“ obor zabývající se osudem kovů a jejich sloučenin v organismech a prostředí. „Metalom“ je souhrnem všech kovových a polokovových iontů obsažených v organismu. Zahrnout do něj lze tedy anorganické i organické sloučeniny kovů, komplexy kovů s peptidy, proteiny, enzymy či nukleovými kyselinami. Velký význam ve studiu fyziologických i patofyziologických procesů. Na kovech založené pokročilé nano- a mikro-materiálu a jejich osud v organismu a prostředí.

5 Osnova Koncepce rozvoje vědecké práce Metalomika – základní oblasti zájmu Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice Prostředí Zdraví Bioanalytické nástroje Pokročilé materiály Aplikované výsledky Koncepce rozvoje pedagogické činnosti Bakalářské a navazující magisterské studium Doktorský studijní program Zemědělská chemie

6 Bioanalytické nástroje
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice Metalomika Prostředí Bioanalytické nástroje Zdraví Pokročilé materiály

7 Bioanalytické nástroje
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály Metalomika Prostředí Bioanalytické nástroje Zdraví Pokročilé materiály

8 Paramagnetické částice
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály Paramagnetické částice NANOIMUNOCHEMICKÁ SEPARACE Paramagnetické nanočástice velikost: ≤100 nm, větší reakční povrch – větší účinnost separace, paramagnetické vlastnosti. Výhody izolace velmi nízkých koncentrací cílové látky, heterogenní systémy, vlastní příprava – umožnění modifikace podmínek, vzorek se nemusí předběžně upravovat (odstřeďováním, chromatografií). C O N H COOH Fe3O4 streptavidin Y prionový protein biotin Sobrova, P., et al. (2013) Prion, 7,

9 Paramagnetické částice
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály Paramagnetické částice MAN 54 MAN 59 MAN 38 MAN 54 MAN 18 Cernei, N., (2014) Chromatographia, 77,

10 Kvantové tečky – Foto-fyzikální vlastnosti
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály Kvantové tečky polovodičové nanokrystaly, velikost od jednotek až po stovky nm, laditelné optické a elektrické vlastnosti, alternativa k organickým a fluorescenčním barvivům. Kvantové tečky – Foto-fyzikální vlastnosti Aplikace široké absorpční spektrum, úzké emisní spektrum, dlouhá fluorescenční životnost (~ 10 ns), vysoká fotostabilita, vysoký extinkční molární koeficient. Drbohlavova, J., et al. (2013) Curr. Drug Metab., 14,

11 Moulick, A., et al. (2015) Photochem. Photobiol., in press.
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály Kvantové tečky Absorbance Fluorescence × 103 (a.u.) Vlnová délka (nm) Vlnová délka (nm) Fluorescence of quantum dots: A) Absorbance spectrum of synthesised quantum dots (350 – 800 nm). B) Fluorescence spectrum of synthesised quantum dots (440 – 840 nm); number of flashes: 5; emission wavelength step size: 5 nm; gain: 50. Moulick, A., et al. (2015) Photochem. Photobiol., in press.

12 Bioanalytické nástroje
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály a prostředí Metalomika Prostředí Bioanalytické nástroje Zdraví Pokročilé materiály

13 Robotická izolace bakterií pomocí paramagnetických částic
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály a prostředí strana 13 Robotická izolace bakterií pomocí paramagnetických částic paramagnetická částice ALP + HPO4 2- 1-naftol 1-naftyl fosfát alkalická fosfatáza (ALP) 1-naftyl fosfát bakterie (A) (V) SA Staphylococcus aureus NP naftyl fosfát MIX ... směs SA and NP N naftol SA NP MIX Kultivace Peristaltická pumpa Peristaltická pumpa Odpad 37°C N Potenciostat PC Průtoková cela obsahující tištěnou elektrodu Kultivace (min) Alkalická fosfatáza Nejdl, L., et al. (2014) Electrophoresis, 35,

14 Robotická izolace bakterií pomocí paramagnetických částic – Orfeus
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály a prostředí Robotická izolace bakterií pomocí paramagnetických částic – Orfeus b a j Proud (µA) Nejdl, L., et al. (2014) Electrophoresis, 35,

15 Bioanalytické nástroje
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály a bioanalytické nástroje Metalomika Prostředí Bioanalytické nástroje Zdraví Pokročilé materiály

16 In vivo zobrazovací technologie využívající kvantové tečky
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály a bioanalytické nástroje In vivo zobrazovací technologie využívající kvantové tečky Tyrodův roztok Vyhřívaná podložka Peristaltická pumpa Blazkova, I., et al. (2015) PLoS One, in preparation.

17 In vivo zobrazovací technologie využívající kvantové tečky
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály a bioanalytické nástroje In vivo zobrazovací technologie využívající kvantové tečky 45° ° ° ° ° ° ° ° 20 min 0 min 10 min 5 min 30 min 90 min 60 min Rentgen The heart with applied fluorescein. The fluorescein (20 µl, 10-5 in borat buffer) was injected into the chicken cardiac muscle tissue near the surface area. The fluorescence of the fluorescein was detected by Carestream In-Vivo Xtreme Imaging System (Carestream Health, Inc., Rochester, USA). The parameters were set as follows: excitation wavelength nm, emission wavelength nm, exposure time - 2 seconds, binning - 2x2, f-stop - 1.1, field of view – 11.5 x 11.5 cm. The heart was rotated and the images were captured every 45°. The Multimodal Animal Rotation System (Carestream Health, Inc., Rochester, USA) was used for the rotation. The pictures were procesed by Carestream Rotation Software. The fluorescence of fluorescein detected by Carestream In-Vivo Xtreme Imaging System (Carestream Health, Inc., Rochester, USA). The fluorescein (20 µl, 10-5 in borat buffer) was injected into the chicken cardiac muscle tissue. The parameters were set as follows: excitation wavelength nm, emission wavelength nm, exposure time - 2 seconds, binning - 2x2, f-stop - 1.1, field of view – 7.2 x 7.2 cm. The images were procesed by Carestream Molecular Imaging Software. The fluorescence of the fluorescein was detected in different time after the application. The decrease of max. fluorescence intensity - time Fluorescence × 104 ˇ(a.u.) Blazkova, I., et al. (2015) PLoS One, in preparation.

18 Bioanalytické nástroje
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály a zdraví Metalomika Prostředí Bioanalytické nástroje Zdraví Pokročilé materiály

19 Kvantové tečky jako základ biosenzoru pro detekci prionových proteinů
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály a zdraví Kvantové tečky jako základ biosenzoru pro detekci prionových proteinů PrP + QDs QDs + PrP Sobrova, P., et al. (2013) Int. J. Electrochem. Sci., 8,

20 Elektrochemická a fluorimetrická značka
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály a zdraví Kvantové tečky jako základ biosenzoru pro detekci prionových proteinů Výška píku (nA) Koncentrace (ng/5 μl) Lineární část -0.525 -0.475 -0.425 -0.375 -0.325 -0.275 -0.225 Potenciál (V) 10 nA 0.008 μg/ml 0.016 μg/ml 0.032 μg/ml 0.063 μg/ml 0.125 μg/ml 0.25 μg/ml 0.5 μg/ml 1 μg/ml 2 μg/ml 4 μg/ml Pík1 Detekční limit (3 S/N) byl stanoven na 1 fg v 5 µl. Detekce reziduí prionových proteinů Detekce neurodegenerativních onemocnění Sobrova, P., et al. (2013) Int. J. Mol. Sci., 14, Elektrochemická a fluorimetrická značka

21 Bioanalytické nástroje
1. Koncepce rozvoje vědecké práce b. Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice i. Pokročilé materiály, prostředí, bioanalytické nástroje a zdraví Metalomika Prostředí Bioanalytické nástroje Zdraví Pokročilé materiály

22 Osnova Koncepce rozvoje vědecké práce Metalomika – základní oblasti zájmu Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice Prostředí Zdraví Bioanalytické nástroje Pokročilé materiály Aplikované výsledky Koncepce rozvoje pedagogické činnosti Bakalářské a navazující magisterské studium Doktorský studijní program Zemědělská chemie

23 Kvantové tečky pro detekci virové nukleové kyseliny
1. Koncepce rozvoje vědecké práce c. Aplikované výsledky Kvantové tečky pro detekci virové nukleové kyseliny Paramagnetické mikro- and nano-částice pro izolaci aminokyselin Mikrofludiní zařízení pro detekci biologicky aktivních látek Apoferritinový nanotransportér

24 Vědecký rozvoj oboru Zemědělská chemie na Agronomické fakultě
1. Koncepce rozvoje vědecké práce Vědecký rozvoj oboru Zemědělská chemie na Agronomické fakultě Zemědělská chemie Základní výzkum (grantové projekty národní i evropské) GA S, Vývoj nanočástic obsahujících cytostatika a enzymy pro zlepšení chemotherapie lidských neuroblastomů a studium mechanismu jejich působení COST Action, The Network for the Biology of Zinc (Zinc-Net) TD1304 H2020-JTI-IMI , Ultra-Fast Molecular Filovirus Diagnostics „FILODIAG“ Síťování a výměna know-how „Nanomaterials in Metallomics“ Aplikovaný výzkum TA , Vývoj a inovace nových nanomateriálů pro cílenou modifikaci cévních náhrad QJ , Vývoj a optimalizace metod stanovení biogenních aminů v návaznosti na zvýšení zdravotní bezpečnosti siláží TH , Inovativní tištěný senzor pro detekci přítomnosti těžkých kovů ve vodném prostředí

25 Osnova Koncepce rozvoje vědecké práce Metalomika – základní oblasti zájmu Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice Prostředí Zdraví Bioanalytické nástroje Pokročilé materiály Aplikované výsledky Koncepce rozvoje pedagogické činnosti Bakalářské a navazující magisterské studium Doktorský studijní program Zemědělská chemie

26 Rozvoj garantované výuky
2. Koncepce rozvoje pedagogické činnosti a. Bakalářské a navazující magisterské studium Rozvoj garantované výuky Bioanalytická chemie Chemie fyzikální Biotechnologie životního prostředí Chemie životního prostředí Biochemie Chemie anorganická a organická

27 Rozvoj garantované výuky
2. Koncepce rozvoje pedagogické činnosti a. Bakalářské a navazující magisterské studium Rozvoj garantované výuky Zavedení přípravy a aplikace pokročilých nano- a mikro-materiálů do výuky garantovaných předmětů. Využití moderní a robustní bioanalytické, biochemické a biologické instrumentace ve výuce základních i pokročilých předmětů. Unikátní přístroje ve specializovaných chemických a biochemických předmětech. Bakalářské a diplomové práce.

28 Osnova Koncepce rozvoje vědecké práce Metalomika – základní oblasti zájmu Využití pokročilých postupů a materiálů v metalomice Prostředí Zdraví Bioanalytické nástroje Pokročilé materiály Aplikované výsledky Koncepce rozvoje pedagogické činnosti Bakalářské a navazující magisterské studium Doktorský studijní program Zemědělská chemie

29 Rozvoj doktorského studijního programu Zemědělská chemie
2. Koncepce rozvoje pedagogické činnosti b. Doktorský studijní program Zemědělská chemie Rozvoj doktorského studijního programu Zemědělská chemie Zemědělská chemie Nadaní studenti Odborné vedení Moderní instrumentace Molekulární biologie a biotechnologie Zootechnika Chemie a technologie potravin Jakost a zdravotní nezávadnost potravin

30 2. Koncepce rozvoje pedagogické činnosti
b. Doktorský studijní program Zemědělská chemie Rozvoj doktorského studijního programu Zemědělská chemie Výchova mladých vědeckých pracovníků Aktivní participace studentů na mezinárodních výměnných a vědeckých projektech. Aplikace izolačních a separačních postupů založených na pokročilých materiálech pro studium fyziologických a patofyziologických procesů. Rozvoj in vivo diagnostických postupů. Vývoj lab-on-chip zařízení pro detekci přítomnosti virů a bakterií.

31 Prosinec 2005 Červen 2007 Duben 2008 Duben 2006 Září 2014 Březen 2009 May 2011 Leden 2012

32 Děkuji za pozornost Kvantová tečka


Stáhnout ppt "Pokročilé postupy a materiály v metalomice"

Podobné prezentace


Reklamy Google