Semmelweis Kutatóegyetem Technológia Modul Megnyitó 2010. november 19.

Bioanyagok – nanotechnológiától a mesterséges szövetekig TECHNOLÓGIA MODUL Bioanyagok – nanotechnológiától a mesterséges szövetekig Résztvevők: SE Nanokémiai Központ SE Nanomedicina Oktatási és Kutatási Központ SE Gyógyszerkutatási és Gyógyszerbiztonsági Centrum SE Orális Radiológiai Részleg SE Molekuláris Orális Biológiai Kutatócsoport (MOLOR) a. SE FOK Orálbiológia, Mágneses Jelenségek Kutatócsoport SE TF Egészségtudományi és Sportorvosi Tanszék/Szentágothai János Tudásközpont

BIOANYAGOK ÉS BIOMIMETIKUS ANYAGOK KUTATÁSI ÉS OKTATÁSI KÖZPONT 1. NANOKÉMIAI KÖZPONT BIOANYAGOK ÉS BIOMIMETIKUS ANYAGOK KUTATÁSI ÉS OKTATÁSI KÖZPONT Bioanyagok: az élővilágot alkotó, az élő szervezetek által előállított, vagy befogadott (szintetikus) anyagok Polimérbe zárt hatóanyag Hatóanyag molekulák Lokális kontrakció Változatos alakú és méretű (nm-cm), biodegradábilis polimer pH-változással vezérelhető hatóanyagleadás Mesterséges izom Célok: Biokompatibilis és/vagy biodegradábilis tulajdonságokkal rendelkező polimer implantátumok Nano mérettertományba eső „tissue engineering”-hez használható mátrixok Szabályozott- és célba juttatott hatóanyag-leadáshoz használható hordozók Molekuláris felismerésre (molecularly imprinting) alkalmas biomimetikus receptorokat tartalmazó polimergélek Tervezhetően lebomló biodegradábilis polimerek Önszerveződő (self assembly) strukturák Mesterséges izmok kifejlesztése.

2. NANOMEDICINA OKTATÁSI ÉS KUTATÁSI KÖZPONT HARMADIK GENERÁCIÓS LIPOSZÓMÁK FEJLESZTÉSE Célkitűzés: intelligens liposzómák fejesztése Liposzómák: a célzott terápia eszközei Fejlesztésnél gyorsabb elfogadás – jóval kevesebb fejlesztési költség (30 év helyett 8 év) Csak a tumor területére kerül citosztatikum (lásd ábra), ezért nem lesznek mellékhatások (hányás, hasmenés, hajkihullás stb.) 30%-kal kisebb a gyógyítási költség a mellékhatások csökkenése miatt PEG védőréteg Kristályos vegyület a vizes fázisban Lipid-oldékony vegyület Ellenanyag Lipid kettős réteg Liposzómák EM felvételen Liposzóma funkcionalizálás Szabad és liposzómába zárt gyógyszer eloszlásának összehasonlítása

2. NANOMEDICINA OKTATÁSI ÉS KUTATÁSI KÖZPONT HARMADIK GENERÁCIÓS LIPOSZÓMÁK FEJLESZTÉSE Harmadik generációs liposzómák: sejten belüli célbajuttatást tesznek lehetővé Internalizáció: raftok, caveolák degítségével Ellenanyagok, fehérjék Sejten belüli célzás (pl. mitokondiumok) + siRNA Neurodegeneratív betegségek korrekciója ? A multidrog transzportereket kikerüli, (nagy hatékonyság)

3. GYÓGYSZERKUTATÁSI ÉS GYÓGYSZERBIZTONSÁGI CENTRUM Betegség-orientált kutatás-technológiai platform VAP-1/SSAO inhibitor gyógyszerkészítmények kutatására és fejlesztésére Háttér: Gyulladásos betegségekben (diabetes, arteriosclerosis) szemikarbazid szenzitív amin-oxidáz (SSAO) aktivitás fokozódik. Vaszkuláris adhéziós fehérje1 (VAP-1) és SSAO azonosak, inhibitoraik gyulladáscsökkentő hatást fejtenek ki állatkísérletekben. Bizonyos daganatos betegségekben az SSAO szint emelkedik. Célok: SSAO mint célfehérje és/vagy biomarker analízise szövetmintákban SSAO inhibitorok mint lehetséges terápiás szerek fejlesztése Platform SSAO aktivitás mérésére, inhibitorok vizsgálatára és új vegyületek fejlesztésére. SSAO enzim-funkció: primer aminok oxidatív dezaminálása:

4. ORÁLIS RADIOLÓGIA RÉSZLEG SE FOK ANYAGTUDOMÁNYI KUTATÓ KÖZPONT Cél: interdiszciplináris tudásalapú fogászati anyagtudomány és kísérleti fejlesztés Anyag: fogászatban használatos üveg-ionomer cementek tulajdonságainak meghatározása atomi szinttől a klinikai alkalmazásig, illetve továbbfejlesztése Módszerek: elektronszerkezet mechanikai tulajdonságok közti kapcsolat meghatározása szimuláción alapuló számítógépes molekula tervezés nano- mikro- és makrofunkcionalitás (nanoindentálás, nanoCT, microCT, SEM, EDX, fraktográfia, mechanikai és biokompatibilitás tesztek) nanoszerkezetű fehér tömőanyag Szempontok: fenntartható fejlődés szimulációra épülő anyagtervezés nanotechnológia biokompatibilitás szellemi potenciál fejlesztés nemzetközi kutatási hálózat

5. MOLEKULÁRIS ORÁLIS BIOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT (MOLOR) Célkitűzés: őssejt alapú, nanostrukturákra épülő szöveti regenerációs technológiák fejlesztése Háttér: A regeneratív fogászat triádja - őssejtek, nanoegységekből felépülő szerkezeti elemek és bioaktív szignálok Regeneráció Alveoláris csont Periodontális ligamentum Cement, Dentin, Pulpa, Zománc Kollagén, fibronektin, fibrin, proteoglikán Habok és rostok Gélek és membránok Nanostruktúrák Nanoszerkezet TGFß / BMP, FGF, WNT, Hedgehog, VEGF Szignálok Felnőtt, embrionális csontvelői foggyökérhártya őssejt, fogbél őssejt Sejtek 8

5. MOLEKULÁRIS ORÁLIS BIOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT (MOLOR) Metodika: Foggyökérhártya alapú őssejtekre épülő szöveti regenerációs technológiák fejlesztése Őssejtek kinyerése Őssejtek tenyésztése A fogbél eredetű őssejtek neurogén irányba is differenciálódhatnak! Differenciáltatás epitheliális-mesenchymális komplexummá nanoszerkezeti elemekkel Gazdaállat Hideglézió Beültetés Feldolgozás Nap Neurológiai tesztek RÉSZLEGES VAGY TELJES FOG-REGENERÁCIÓ IDEGRENDSZERI REGENERÁCIÓ

5.a SE FOK ORÁLBIOLÓGIA – MÁGNESES JELENSÉGEK KUTATÓCSOPORT Mágneses nanopartikulumokkal történő receptor-ligand kötés mérés Célkitűzés: Epi-dermális növekedési faktor (EGF), és más tirozinkináz valamint G-fehérjéhez kötött receptorok kötés-erősségének, valamint a receptor interakciók vizsgálata. Mágneses tér Nagy finomsággal szabályozott mágneses erőtér a „ligand-kötések” felszakításához Különböző méretű mágneses nano-partikulumok (3-4μm-ig), kovalensen kötött ligandokkal Kovalens kötés funkcionalizált tárgylemez felszinhez, vagy pl. plazmamembránhoz Antigén Antitest Fejlesztés: Mikroszkóp objektívje körül kialakított mágnesgyűrű a finoman szabályozott mágneses tér kialakításához, valamint megfelelő érzékenységű magnetométer a tárgylemez síkjában létrehozott erőtér méréséhez.

6. TF EGÉSZSÉGTUDOMÁNYI ÉS SPORTORVOSI TANSZÉK SZENTÁGOTHAI JÁNOS TUDÁSKÖZPONT Cél: Komplex, integrált technológiák kidolgozása és alkalmazása csúcsteljesítményű sportolók élettani, kórélettani monitorozására Probléma: Sport csúcsteljsítmények közben rendkívüli élettani hatások. Perctérfogat 5 l/min – 28 l/min Szívfrekvencia 42 – 215 Stroke volume 70 – 210 ml/ütés Metodikák: 1. Spyroergometria, 2. Proteomika, 3. Genomika 1. Spyroergometria: Terheléses labor és pályamódszerek fejlesztése Fekvő kerékpár – stressz echokardiográfia, evező pad, kajak-kenu pad, Parasportolók Komplex terheléses labor Saját fejlesztésű keringésmonitorozó telemetriás egység Parasportolók monitorozása Pályamódszer

6. TF EGÉSZSÉGTUDOMÁNYI ÉS SPORTORVOSI TANSZÉK SZENTÁGOTHAI JÁNOS TUDÁSKÖZPONT 2. Proteomika: Tömegspektrométer alapú analitika sportolói csúcsterhelés során Stressz faktorok, aritmogén anyagok: Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin , Angiotenzinogen, Endothelin, Cortisol 3. Genomika: géntérkép ajalízise csúcsteljesítményű sportolókban Génchip fejlesztése 64 gén: sport teljesítmény 12 hirtelen szívhalál 42 metabolikus jellemzők 10 Fizikális teljesítmény és génvariánsok összefüggése ACE ACTN3 R577X IGF2 VDR BDKRB2 ADRB2 R16G, Q27E PPARG Pro12Ala PGC1A Gly482Ser PGC1B Ala203Pro GR ER 22/23 EK Myostatin

Semmelweis Kutatóegyetem Technológia Modul