"Bioanyagok – nanotechnológiától a mesterséges szövetekig" Nanokémia Laboratórium Zrínyi Miklós (Hajdú Angéla, Varga Zsófia, Molnár Kristóf és Juriga Dávid)

Bioanyagok és biomimetikus anyagok kutatása Biokompatibilis és/vagy biodegradábilis tulajdonságokkal rendelkező polimer implantátumok, nano mérettartományba 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, valamint önszerveződő (self assembly) struktúrák és mesterséges izmok kifejlesztése a cél. Magnetit nanorészecske alapú mágneses folyadékok előállítása, stabilizálása, kölcsönhatásuknak vizsgálata daganatos sejtvonalakkal (HeLa, MCF7), kontrasztképző hatásának vizsgálata MRI vizsgálatok során, hipertermiás mérések kísérleti elrendezésének kiépítése.

Poliszukcinimid (PSI) a poliaszparaginsav (PASP) prepolimerje Termikus polikondenzáció L-aszparaginsavból. D 98% H3PO4 Vákuum n Funkcionalizásás és térhálósítás. Hidrolízis. Biokompatibilis és biodegradábilis poliaminosav-gélek.

A „zöld kémiai” módszer előnye, hogy viszonylag hosszú polimerláncok állíthatók elő (M~50 000), a PSI igen reakcióképes, és így könnyen funkcionálható, aminosavakkal és természetes diaminokkal térhálósítható, elektromos- és/vagy reaktív elektromos szálhúzással nano- és mikrométer vastagságú szálak készíthetők, A funkcionalizát szálakba nano- és mikro méretű részecskék (Ag, Fe3O4…) építhetők be, hidrolízissel poliaszparagin gélekké (PASP) alakíthatók, a PASP gélek mechanikai, termodinamikai és transzport tulajdonságai széles határok közt változtathatók, a PASP gélek duzzadásfoka rendkívüli környezeti érzékenységet mutat (pH, ionok, redox reakciók….) a nano- és mikroméretű funkcionalizált PSI és PASP szálakból 2D és 3D-s mesterséges extracelluláris mátrix készíthető, a szálakból font „rostok” nagyfokú kontrakciót mutatnak (mesterséges izom)

Jól definiált, ugrásszerű változás a duzzadásfokban a környezeti paraméterek változ(tat)ására pH Hőmérséklet Fémion-koncentráció Redoxpotenciál PASP gél

PSI polimer szálak előállítása elektromos szálhúzással (Electro-Spinning ) Szálképzést befolyásoló paraméterek: Alkalmazott feszültség Tűhegy és céltárgy távolság Adagolási sebesség Oldat viszkozitása Oldat összetétele Oldószer minősége Fecskendő Nagyfeszültségű áramforrás Földelt szálgyűjtő lap Adagoló pumpa

PSI szálak (PSIsp) készítése Electro-Spinning technológiával 100mm Spinning: 0,4 ml/h térfogatáram, 15cm távolság, 7-8kV feszültség 25m/m% PSI/DMF oldat

PSIsp szálakról konfokális mikroszkóp felvételek Gerjesztés: 458, 488 nm Emisszió: 488-800nm T-PMT autofluoreszcencia 0.54  0.11 m

PSIsp SEM felvételek

Graftolt PSI szálak készítése 0.4ml/h térfogatáram, 15 cm távolság, 6-7 kV feszültség Gélesedés a spinning közben. Diszulfid hidak bizonyítása: 0,1M-os DTT/DMSO oldatban feloldódott. Tiszta DMF-ban nem oldódott. Keresztkötés kémiailag bizonyítva!

Konfokális mikroszkópos felvételek PSI-CYSsp Gerjesztés: 458, 488 nm Emisszió: 488-800nm 1.04  0.07 m

2 foton mikrószkópos vizsgálata PSI-CYS sp 2 foton mikrószkópos vizsgálata

PSI-CYS sp (2 hétig vízben áztatva, majd megszárítva)

PSI-CYS sp (2 hétig vízben áztatva, majd megszárítva)

PSI+Toluolos magnetit PSI+ Vizes magnetit 15 cm, 0.4 ml/h , 7-8kV

Leghomogénebb minta mikroszkópos analízis szerint PSI spinningelés nanorészecskék jelenlétében Vas-oxid nanorészecskék Ezüst nanorészecskék 1, magnetit szol (vizes közegben) 2, olajsavval stabilizált magnetit szol (toluolban) 3, olajsavval stabilizált magnetit (szilárd) [OA-MAGN] PEG-el stabilizált részecskék vízben diszpergálva Spinning során mindig koncentrikus kör keletkezik, fény felé fordítva fénytörés tapasztalható, mely a nanorészecskék nélkül nem jelenik meg. Leghomogénebb minta mikroszkópos analízis szerint

Konfokális mikroszkópos felvételek PSI-toluolos magnetit sp

Mintakészítés PSI-OA MAGNsp 15 cm, 0.4 ml/h , 8-9kV

Konfokális mikroszkópos felvételek PSI-OA MAGNsp 3  0.22 m

PSI-OA Magn sp 2 foton mikroszkópiás vizsgálat Lézer csipeszelés

PSI-OA Magn sp 2 foton mikroszkópiás vizsgálat előtte utána

PSI+ Vizes ezüst nanorészecskék Összekeverve kicsapódott, nagy fehér kőszerű rögök alakultak ki 4 nappal az összekeverés után homogén viszkózus  spinningelve 15 cm, 0.4 ml/h , 6-7kV

Konfokális mikroszkópos felvételek PSI-Ag nano sp 0.62  0.1 m

2 foton mikroszkópia PSI-Ag sp

2 foton mikroszkópia PSI-Ag sp