prezentace aplikace powerpoint - kch.tul.cz · možnosti imobilizace biomolekul imobilizace...
TRANSCRIPT
Křemičitá nanovlákna OBSAH
1. Příprava
2. Vlastnosti
3. Testy zdravotní nezávadnosti
4. Možnosti imobilizace biomolekul
5. Využití jako nový typ obvazového materiálu
6. Léčba rány
7. Kazuistiky
8. Patenty
Příprava výchozí sol připraven metodou sol-gel
z TEOS (tetraethyl orthosilicate) a zahuštěn na obsah SiO2 přes 34 hmotn. %
připravená nanovlákna (podle konkrétních požadavků) s průměrem 150 až 600 nm
nanovlákna tepelně stabilizována v rozmezí teplot 150 °C (postupně rozpustná ve vodě) až 850 °C (nerozpustné křemenné sklo)
Povrchová úprava nanovláken povrchová silylace nanovláken
(3- aminopropyltriethoxysilanem APTES ve
2-propanolu)
vlastní imobilizace organických biomolekul
(antibiotika, analgetika, enzymy, kortikoidy,
peptidy, cytostatika, … )
Vlastnosti vysoká stabilita při biochemických reakcích
rozpustnost v tělních tekutinách (rychlost rozpouštění řízena teplotou tepelného zpracování křemičitých nanovláken – rychlé rozpouštění bez vedlejších negativních důsledků – nanovlákno je rozpouštěno na kyslinu křemičitou, která je odváděna močí
povrch obsahuje velké množství Si-OH skupin a je velmi dobře modifikovatelný reakcemi, při kterých jsou na tyto Si-OH skupiny kovalentní vazbou navázány aminoalkylalkoxysilany, které následně svojí aminoskupinou zajišťují vznik relativně pevné peptidické nebo o něco slabší vodíkové vazby s imobilizovanými biomolekulami
Vlastnosti velký měrný povrch
jednoduchými reakcemi lze imobilizovat organické
biomolekuly (antibiotika a další léčiva)
nedochází k botnání nebo jiným změnám, nanovlákna
nedráždí ani nepodléhají sekundárním biochemickým
reakcím
Testy zdravotní nezávadnosti BIOPERSISTENCE (rozpustnost nanovláken) – schopnost
odolávat fyziologickým podmínkám organismu
ukazatel umožňující odhadnout jejich potencionální zdravotní
nezávadnost
IN VIVO TESTY – t0,5 = doba odbourání poloviny vláken
v pokusném zvířeti
IN VITRO TESTY – R = rychlost rozpouštění v simulované
plicní tekutině
Studie firmy Johns Manville [1] – nezávadná jsou vlákna
s rychlostí rozpouštění v desítkách až stovkách ng.cm-2.h-1
[1] Hesterberg,T.W., Hart,G.A.: Healt&Safety Aspects of Fiber Glass, Battery Conference on Applications and
Advances, Long Beach,CA,SA,2000.
Testy zdravotní nezávadnosti
Porovnání dvou způsobů testů bylo zveřejněno výrobcem skelných a minerálních vláken, firmou Johns Manville.
Křemičitá nanovlákna R = 69,6 ng.cm-2.h-1
Azbest (amosit) po 90 dnech v plicích krys („in vivo“ ) Hesterberg, T. W. a kol.: Toxicol. Appl. Pharmacol. 151, 1998, s. 262-275.
Rychlost rozpouštění nanovláken
v závislosti na teplotní stabilitě VZOREK Rychlost rozpouštění
[ng.cm-2.h-1]
180°C
69,6
450°C
23,8
650°C
17,1
850°C
5,0
Testy rozpustnosti v dalších tělních tekutinách
1. Plicní tekutina pH= 7,4 (7,2)
2. Synoviální tekutina pH = 7,4
3. Střevní tekutina pH = 7,0
4. Krevní plasma
5. Fyziologický roztok
6. Destilovaná voda
Výsledek po 8 hodinách rozpouštění
Fyziologický roztok
Synoviální tekutina
Plicní tekutina
5000 x 25000 x 50 000 x
100 000 x
po 73 hod.
50 000 x
Imobilizace tetracyklinu - testy 1. Fluorescenční mikroskop
2. Antibakteriální testy
2. Zjištění množství kovalentně navázaného a volně
zachyceného – vyvíjena metodika
a) pomocí UV VIS (isothyokyanát fluoresceinu)
b) pomocí HPCL
Možnosti imobilizace biomolekul imobilizace tetracyklinu(400-530nm)
Průkaz imobilizace
Křemičitá nanovlákna STANDARD–
fluorescenční mikroskop Olympus BX51, camera DP
72, zvětšeno 200x
Autofluorescence TETRACYKLINU –
fluorescenční mikroskop Olympus BX51, camera DP
72, zvětšeno 200x.
Fluorescenční mikroskopie
Antibakteriální testy Staphylococcus aureus MRSA
Halo zóna
Standardy – bez účinku – bez halo zóny Spodina vzorků - čistá
Testované bakteriální kmeny Escherichia coli – CCM 2024
Staphylococcus aureus – CCM 299
MRSA 1– CCM 7112
MRSA 2 – CCM 4223
Acinetobacter baumanii – CCM 2265
Pseudomonas aeruginosa – CCM 1959
Proteus vulgaris – CCM 1956
Proteus mirabilis – CCM 1944
Bacillus subtilis – CCM 2216
Možnosti imobilizace biomolekul imobilizace enzymů
Enzym histochemický průkaz enzymu esterázy – Důkaz reakcí s α-naphtylacetátem v přítomnosti o-dianisidinu
Vytipované vhodné proteolytické
enzymy 1. Endopeptidázy
a) serinové proteázy:
TRYPSIN (pH opt. 7,5 - 8,5), přednostní štěpení - Arg, Lys
CHYMOTRYPSIN (pH opt. 7 – 8), přednostní štěpení – Tyr, Trp, Phe, Leu
b) cysteinové proteázy:
BROMELAIN, PAPAIN (pH opt. 5), přednostní štěpení – Arg, Lys, Phe
2. Exopeptidázy
AMINOPEPTIDÁZA – metallopeptidázy (pH opt. 7 - 8,4), C- koncové zb., N-koncové zb.
Rány a jejich klasifikace Rána – porušení celistvosti kůže, sliznice nebo povrchu orgánu
A) Dle hloubky poškození:
1. povrchové rány – odřenina, pořezání, tržná rána, lehčí popálenina
2. hluboké rány – náchylné k sekundární infekci, nutné odstranit debridement
B) Dle přítomnosti choroboplodných zárodků:
1. Čisté
2. Infikované (septické), u kterých rozlišujeme
a) Primární infekce
b) Sekundární infekce
Infikovaná rána - nejčastější komplikací při hojení ran
Původci: stafylokoky, streptokoky, klebsiely, pseudomonády
a kvasinky.
Projevy kolonizace: zarudnutí, otok, hnisavý sekret, bolest,
zápach a zastavení procesu hojení
Fáze hojení rány
Schéma časového průběhu fází hojení ran (1. zánětlivá fáze, 2 proliferační fáze, 3. granulační fáze)
Postup aplikace Nanovlákno položit na ránu, zvlhčit (destilovanou vodou), překrýt
vhodným tzv. vlhkým krytím (Hydrocool, Askina,…), standardně
zavázat obvazem.
Frekvence převazů – jednou za 2-3 dny, po zlikvidování infekce
převazy za 5-7 dnů
Muž 78 let, sakrální dekubit IV. stupně – onkologická léčba
1.den 8.den 14.den
20.den –
hospitalizace
nemocnice
Turnov –
zhoršení stavu
rány
Muž 60 let, na přání lékaře – přerušena
léčba
Muž – 60 let, amputace článků prstů L i P DK (6.1.2014)
Po aplikaci bez výraznějších bolestí, po prvním týdnu udává mírné zlepšení,
24.1.2014 24.1.2014 31.1.2014
granulace Zatahování okrajů
DALŠÍ ANTIBIOTIKA
Aminopeniciinlové antibiotikum, baktericidní,
inhib. G+
Chemoterapeutikum, inhibitor gyrázy,
fluorochinol 2. skupiny Makrolidové bakteriostatické
antibiotikum – chlorovaný derivát linkomycinu
Patenty Šlamborová, I., Zajícová, V., Exnar, P. a Studničková, J.
Nanovlákenná struktura s imobilizovaným organickým
agens a způsob její výroby. ČR. Patent CZ303911,
přihlášeno 14.8.2012, přijat 9.5.2013.
Šlamborová, I., Zajícová, V., Exnar, P. a Studničková, J.
Nanofiber structure with immobilized organic agens and
the method of its preparation. PCT WO 2014/026656,
přihlášeno 20.2.2014.
Poděkování
Výsledky byly získány za finančního přispění
projektu Ministerstva školství, mládeže a
tělovýchovy "Národní program udržitelnosti I"
LO 1201 a projektu OP VaVpI Centrum pro
nanomateriály, pokročilé technologie
a inovace CZ.1.05/2.1.00/01.0005.