DSpace Kolekcja:

Polimerowe nośniki leków zawierające pochodne kwasu litocholowego

2025-12-16T12:08:33Z

Tytuł: Polimerowe nośniki leków zawierające pochodne kwasu litocholowego Autorzy: Szymczuk, Dawid Abstrakt: Tematem rozprawy było otrzymywanie i charakterystyka materiałów polimerowo-nieorganicznych oraz polimerowych zawierających pochodne kwasu litocholowego (LCA) jako elementów nowoczesnych nośników leków do terapii przeciwnowotworowych i zastosowań diagnostycznych. LCA, dzięki obecności reaktywnych grup karboksylowej i hydroksylowej, umożliwia selektywne modyfikacje chemiczne oraz integrację z polimerami. Badania obejmowały dwa kierunki: (1) syntezę magnetycznych hybryd z rdzeniem Fe₃O₄ i powłoką polimerową zawierającą pochodne LCA oraz (2) otrzymywanie rozpuszczalnych lub dyspergowalnych w wodzie nanocząstek na bazie homo- i kopolimerów liniowych z LCA, w tym układów fluorescencyjnych. Do charakterystyki wykorzystano techniki FTIR, UV-Vis, NMR, SEC, TEM, DSC, TGA, DLS i ELS. Opracowano 14 hybryd funkcjonalizowanych m.in. kwasem foliowym i doksorubicyną, wykazujących dobrą stabilność koloidalną i zwiększoną selektywność wobec komórek nowotworowych. Otrzymano także 24 polimery liniowe tworzące stabilne nanocząstki, w tym układy fluorescencyjne zdolne do jednoczesnego obrazowania i dostarczania leków.; The dissertation focused on the development and characterization of polymer–inorganic and polymeric materials containing lithocholic acid (LCA) derivatives, designed as components of modern drug delivery systems for anticancer therapy and medical diagnostics. LCA, due to its reactive carboxyl and hydroxyl groups, enables selective chemical modifications and effective integration with polymer structures. The research covered two main directions: (1) the synthesis of magnetic hybrids with an Fe₃O₄ core and a polymer coating containing LCA derivatives, and (2) the preparation of water-soluble or water-dispersible nanoparticles based on linear homo- and copolymers incorporating LCA, including fluorescently modified systems. The obtained materials were characterized using FTIR, UV–Vis, NMR, SEC, TEM, DSC, TGA, DLS and ELS techniques. A total of 14 hybrid systems were developed, functionalized with molecules such as folic acid and doxorubicin, exhibiting good colloidal stability and enhanced selectivity toward cancer cells. Additionally, 24 linear polymers forming stable nanoparticles were obtained, including fluorescent systems capable of simultaneous imaging and drug delivery. Opis: Realizacja niniejszej pracy była możliwa dzięki współpracy z następującymi ośrodkami i osobami: Zakład Farmakologii Doświadczalnej, Wydział Nauk o Zdrowiu, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku (dr hab. n. med. Katarzyna Niemirowicz-Laskowska, prof. dr hab. n. med. Halina Car); Laboratorium SOFTMAT, Uniwersytet Paula Sabatiera, Tuluza, Francja (prof. Mathias Destarac); Zespół Fizykochemii Zjawisk Międzyfazowych, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie (dr Anita Wnętrzak, prof., dr hab. Patrycja Dynarowicz-Łątka); Waters | Wyatt Technology, Dernbach, Niemcy (prof. Stepan Podzimek)

Analiza wybranych właściwości fizykochemicznych i biologicznych modeli in vitro modyfikowanych cząstkami polistyrenowymi

2025-08-04T10:36:45Z

Tytuł: Analiza wybranych właściwości fizykochemicznych i biologicznych modeli in vitro modyfikowanych cząstkami polistyrenowymi Autorzy: Zając, Marcin Abstrakt: W ostatnich latach mikro- i nanocząstki polimerowe zyskały dużą uwagę badaczy ze względu na swoje unikalne właściwości oraz wszechstronne zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Jednocześnie ich obecność w środowisku wiąże się z poważnymi zagrożeniami dla zdrowia ludzkiego i ekosystemów. Brakuje jednak wystarczających danych naukowych dotyczących ich wpływu na organizmy. Dlatego kluczową rolę w badaniach odgrywają modele in vitro, które umożliwiają realizację eksperymentów w kontrolowanych warunkach. Podstawę niniejszej pracy doktorskiej stanowiły analizy z wykorzystaniem modeli in vitro: linii komórkowych (nowotworów ludzkich oraz pochodzenia szczurzego), elementów morfotycznych krwi świni (erytrocytów oraz trombocytów), a także mikroorganizmów (bakterii Gram-dodatnich, bakterii Gram-ujemnych i drożdżaków). Celem dysertacji była ocena wpływu cząstek polistyrenowych, uwzględniająca ich rozmiar, stężenie, funkcjonalizację powierzchni oraz czas oddziaływania na komórki, na właściwości fizykochemiczne i biologiczne modeli in vitro. Pierwsze przeprowadzone eksperymenty pozwoliły na określenie stabilności cząstek w zastosowanych roztworach; badania obejmowały charakterystykę struktury (technika FTIR) oraz rozmiaru (metoda DLS) polistyrenu. Kolejne badania dotyczyły wpływu cząstek polistyrenowych na właściwości modeli in vitro. Testy MTT (w przypadku linii komórkowych) oraz MIC i MBC (w przypadku mikroorganizmów) posłużyły do oceny cytotoksyczności cząstek wobec komórek. Metodę ELS wykorzystano podczas rejestracji wartości potencjału zeta. Ponadto, do zobrazowania zmian zachodzących w strukturze bakterii i drożdżaków poddanych działaniu polistyrenu zastosowano techniki mikroskopowe – AFM i SEM. Przeprowadzone w ramach rozprawy doktorskiej badania wykazały, że właściwości fizykochemiczne i biologiczne modeli in vitro ulegają zmianom zależnym od stężenia, rozmiaru, funkcjonalizacji powierzchni polistyrenu oraz czasu ekspozycji komórek na te cząstki. Interakcje cząstek z komórkami mogły obejmować niespecyficzne ścieżki, takie jak dyfuzja, kanały transbłonowe, siły hydratacyjne, siły van der Waalsa, oddziaływania elektrostatyczne czy międzycząsteczkowe. Uzyskane wyniki dostarczają informacji o wpływie cząstek polistyrenowych na procesy zachodzące w organizmach żywych. Mogą one znaleźć zastosowanie w opracowywaniu nowatorskich strategii terapeutycznych oraz w rozwijaniu metod gospodarowania odpadami z tworzyw polimerowych.; In recent years, polymeric micro- and nanoparticles have attracted significant attention from researchers due to their unique properties and versatile applications in various industrial sectors. Concurrently, their environmental presence poses serious risks to human health and ecosystems. However, sufficient scientific data regarding their impact on organisms is lacking. Therefore, in vitro models play a crucial role in research, enabling experiments to be conducted under controlled conditions. This doctoral dissertation was based on analyses performed using in vitro models: cell lines (human cancer cells and rat-derived cells), pig blood morphotic elements (erythrocytes and thrombocytes), as well as microorganisms (Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria, and yeasts). The dissertation aimed to evaluate the impact of polystyrene particles, considering their size, concentration, surface functionalization, and exposure time on cells, on the physicochemical and biological properties of selected in vitro models. The initial experiments determined the stability of the particles in the applied solutions, including the characterization of the polystyrene structure (using FTIR spectroscopy) and size (using the DLS method). Subsequent studies focused on the analysis of selected in vitro models. MTT assays (for cell lines) and MIC and MBC tests (for microorganisms) were employed to evaluate the cytotoxicity of the particles towards cells. The ELS method was utilized to record changes in the in vitro models' zeta potential after their polystyrene treatment. Furthermore, microscopic techniques- AFM and SEM- were applied to visualize the changes occurring in the structure of bacteria and yeasts subjected to polystyrene exposure. The research conducted as part of this doctoral dissertation demonstrated that the physicochemical and biological properties of in vitro models change depending on the concentration, size, surface functionalization of polystyrene particles, and duration of cellular exposure to these particles. Interactions between the particles and cells could involve nonspecific pathways such as diffusion, transmembrane channels, hydration forces, van der Waals forces, and electrostatic or intermolecular interactions. The obtained results provide information on the effects of polystyrene particles on processes occurring in living organisms. These findings could be applied in developing innovative therapeutic strategies and in advancing methods for managing plastic waste.

Badania użyteczności potencjalnych biomarkerów w diagnostyce choroby Alzheimera z wykorzystaniem biosensorów SPRi

2025-03-17T12:52:58Z

Tytuł: Badania użyteczności potencjalnych biomarkerów w diagnostyce choroby Alzheimera z wykorzystaniem biosensorów SPRi Autorzy: Bogdan, Sylwia Abstrakt: Niniejsza rozprawa doktorska skupia się na wykorzystaniu nowych metodanalitycznych opartych na matrycowych biosensorach SPRi w ocenie stężenia wybranych markerów takich jak: proteasom 20S, C-końcowa hydrolaza ubikwityny (UCH-L1),fibronektyna (FN), metaloproteinaza 1 macierzy zewnątrzkomórkowej (MMP1), cystatynaC (cysC), leptyna (LEPT), neuropilina-1 (NRP1) oraz białko fosfo-tau181, w odniesieniu do możliwości diagnostycznych w chorobie Alzheimera. W ramach badań eksperymentalnych wchodzących w zakres rozprawy wchodzi również konstrukcja immuno-sensora czułego na białko fosfotau 181 i walidacja nowej metody analitycznej opartej na tym biosensorze. Wykazano skuteczność biosensora w odniesieniu do próbek krwi pacjentów z chorobą Alzheimera.Oznaczanie wybranych markerów prowadzono w 110 próbkach surowicy krwi od chorych ze zdiagnozowaną chorobą Alzheimera jak również na grupie kontrolnej (60 próbek), którą stanowiły osoby w podobnym wieku do grupy badanej ale bez upośledzonych funkcji poznawczych. Badania pozwoliły ocenić, że pacjenci z AD charakteryzują się wyższą medianą białka UCHL1 (56,05 vs. 7,98 ng/ml, p < 0,000001)niż zdrowe jednostki. U pacjentów z AD również stężenie proteasomu 20S było wyższe w porównaniu z grupą kontrolną (13,02 vs. 5,72µg/ml, p < 0,0001). Stwierdzono istotną dodatnią korelację pomiędzy stężeniem UCHL1, a stężeniem proteasomu w grupie AD, a ujemną w grupie kontrolnej. Analiza stężenia fibronektyny w surowicy u chorych na AD wykazała istotnie wyższą medianę stężenia w porównaniu z grupą kontrolną (652,06 vs.268,31 µg/ml). Ponadto wykazano, że pacjenci z AD charakteryzują się istotnie niższą medianą MMP-1 (4,62 vs. 18,09 ng/ml). Zaobserwowano także, że pacjenci zaklasyfikowani do kategorii 3i 4 na podstawie testu MMSE różnili się stężeniem MMP-1. Stwierdzono dodatnią korelację pomiędzy wynikiem uzyskanym w teście MMSE a stężeniem MMP-1. Istnieje dodatnia korelacja między stężeniem fibronektyny, a wiekiem w grupie kontrolnej.Zawartość leptyny istotnie wzrasta u chorych na AD w porównaniu do osób zdrowych(9,97 vs. 3,08ng/ml,p < 0,00001). Ponadto u pacjentów z AD stwierdzono istotnie wyższy poziom cystatynyC(1,53 vs. 0,56µg/ml, p < 0,00001). Wzrasta także poziom białka fosfo-tau181 (8,46 vs.4,19pg/ml, p < 0,00001). U pacjentów z tą chorobą neurodegeneracyjną obserwuje się istotne obniżenie poziomu neuropiliny-1 (69,94 vs. 167,28ng/ml, p < 0,00001) i to jest zagadkowe w porównaniu do danych literaturowych. W pracy oceniono także korelację pomiędzy badanymi markerami oraz wartość diagnostyczną. Wykreślono krzywe ROC oraz wskazano punkty odcięcia dla wartości dla tych markerów, dla których zakresy u osób zdrowych „nie pokrywały się” z zakresami u osób chorych.Badania realizowane w ramach rozprawy doktorskiej pozwoliły na stwierdzenie dużego potencjału zastosowania matrycowych biosensorów z detekcją Powierzchniowego Rezonansu Plazmonów w wersji Imaging do badań w diagnostyce choroby Alzheimera.; This doctoral dissertation focuses on the use of new analytical methods based on SPRi matrix biosensors in the assessment of the concentration of selected markers such as20S proteasome, C-terminal ubiquitin hydrolase (UCH-L1), fibronectin (FN), extracellular matrix metalloproteinase 1 ( MMP1), cystatin C (cysC), leptin (LEPT), neuropilin-1(NRP1) and phospho-tau181 protein, about diagnostic possibilities in Alzheimer's disease. The experimental research in the dissertation's scope also includes the construction of animmunosensor sensitive to the phospho-tau 181 protein and the validation of a new analytical method based on this biosensor.The effectiveness of the biosensor has been demonstrated about blood samples of patients with Alzheimer disease. Selected markers were determined in 110 blood serum samples from patients diagnosed with Alzheimer disease and in the control group (60samples), which consisted of people of a similar age to the study group but without impaired cognitive functions. The studies assessed that AD patients are characterized by a higher median UCHL1 protein (56.05 vs. 7.98 ng/ml, p < 0.000001) than healthy individuals. In patients with AD, the concentration of proteasomes was also higher compared to the control group (13.02 vs. 5.72µg/ml, p < 0.0001). A significant positive correlation was found between the UCHL1 concentration and the proteasome concentration in the AD group and a negative correlation in the control group. Analysis of serum fibronectin concentration in AD patients showed a significantly higher median concentration than the control group(652.06 vs. 268.31 µg/ml). Moreover, it was demonstrated that AD patients have a significantly lower median MMP-1 (4.62 vs. 18.09 ng/ml). It was also observed that patients classified into categories 3 and 4 based on the MMSE test differed in MMP-1concentration. A positive correlation was found between the MMSE test result and MMP-1 concentration. There is a positive correlation between fibronectin concentration and age in the control group. Leptin content increases significantly in AD patients compared to healthy people (9.97 vs. 3.08ng/ml, p < 0.00001). Moreover, substantially higher cystatinC levels were found in AD patients (1.53 vs. 0.56µg/ml, p < 0.00001). The level ofphospho-tau181 protein also increases (8.46 vs. 4.19pg/ml, p < 0.00001). In patients with this neurodegenerative disease, a significant reduction in the level of neuropilin-1 isobserved (69.94 vs. 167.28ng/ml, p < 0.00001), which is puzzling compared to the literature data. The study also assessed the correlation between the tested markers and the diagnostic value. ROC curves were plotted, and cut-off points were indicated for the values of those markers for which the ranges in healthy people with those insick people.Research carried out as part of the doctoral dissertation allowed for identifying ahigh potential for using matrix biosensors with detection of Surface Plasmon Resonance inthe Imaging version for research in the diagnosis of Alzheimer disease. Opis: Wykaz dorobku naukowego stanowiącego podstawę dysertacji: 1) Bogdan S, Puścion-Jakubik A, Klimiuk K, Socha K, Kochanowicz J, Gorodkiewicz E. UCHL1 and Proteasome in Blood Serum in Relation to Dietary Habits, Concentration of Selected Antioxidant Minerals and Total Antioxidant Status among Patients with Alzheimer's Disease. J Clin Med. 2022 Jan 14;11(2):412. doi: 10.3390/jcm11020412; 2) Bogdan S, Puścion-Jakubik A, Klimiuk K, Socha K, Kochanowicz J, Gorodkiewicz E. The Concentration of Fibronectin and MMP-1 in Patients with Alzheimer's Disease in Relation to the Selected Antioxidant Elements and Eating Habits. J Clin Med. 2022 Oct 27;11(21):6360. doi: 10.3390/jcm11216360; 3) Bogdan, S.; Puścion-Jakubik, A.; Klimiuk, K.; Socha, K.; Kochanowicz, J.; Gorodkiewicz, E. The Levels of Leptin, Cystatin C, Neuropilin-1 and Tau Protein in Relation to Dietary Habits in Patients with Alzheimer’s Disease. J. Clin. Med. 2023, 12, 6855. https:// doi.org/10.3390/jcm12216855; 4) Oldak L, Zielinska Z, Socha K, Bogdan S, Gorodkiewicz E. Phospho-Tau 181 quantification method for Alzheimer's disease based on an array 2D biosensor combined with surface plasmon resonance imaging. Talanta. 2024 May 1;271:125736. doi: 10.1016/j.talanta.2024.125736. Epub 2024 Feb 2. PMID: 38316077.

Opracowanie metodyk analitycznych badania wybranych lantanowców i ich specjacji w żywności

2025-03-12T13:18:55Z

Tytuł: Opracowanie metodyk analitycznych badania wybranych lantanowców i ich specjacji w żywności Autorzy: Arciszewska, Żaneta Abstrakt: W pracy przedstawiono wielonurtowe badania dotyczące specjacji i oznaczania lantanowców (Eu, Gd, Dy) w próbkach żywności i biologicznych. Pierwszym celem rozprawy było modelowanie specjacji związków lantanowców z kwasem kawowym w roztworach wodnych, wykorzystując techniki potencjometryczne i spektrofotometryczne. Badania wykazały, że kwas kawowy skutecznie chelatuje te pierwiastki, tworząc stabilne kompleksy w różnych zakresach pH (Eu: 7-10, Gd: 7-10,5, Dy: 6,5-11). Drugim celem było opracowanie metod oznaczania śladowych ilości lantanowców w żywności i wodach za pomocą HR-CS ETAAS i ICP-MS. W celu poprawy dokładności oznaczeń, zastosowano modyfikatory atomizera w HR-CS ETAAS oraz komorę kolizyjno-reakcyjną w ICP-MS, co pozwoliło zminimalizować wpływ interferencji spektralnych. Opracowano metody oznaczania europu w wodach pitnych i próbkach żywności techniką HR-CS ETAAS oraz metodę oznaczania europu, gadolinu, dysprozu w wodach i próbkach roślinnych i biologicznych techniką ICP-MS. Następnie opracowano metodę ekstrakcji lantanowców na modyfikowanych materiałach krzemionkowych. Badano właściwości sorpcyjne materiałów MCM-41, KIT-5 i KIT-6, modyfikowanych grupami aminowymi i tiolowymi. Efektywne wydzielanie uzyskano na materiałach z grupami tiolowymi w zakresie pH 2-7. Opracowano metodę wydzielenia lantanowców z wód pitnych i próbek roślinnych przed ich końcowym oznaczeniem techniką ICP-MS.; The dissertation presents multi-faceted studies on the speciation and determination of lanthanides (Eu, Gd, Dy) in food and biological samples. The first goal was to model the speciation of lanthanide compounds with caffeic acid in aqueous solutions, using potentiometric and spectrophotometric techniques. The studies showed that caffeic acid effectively chelates these elements, forming stable complexes within different pH ranges (Eu: 7-10, Gd: 7-10.5, Dy: 6.5-11). The second goal was to develop methods for determination of trace amounts of lanthanides in food and water samples using HR-CS ETAAS and ICP-MS techniques. To improve measurement accuracy, atomizer modifiers were applied in HR-CS ETAAS and a collision-reaction chamber was used in ICP-MS, minimizing the impact of spectral interferences. Methods for determination of europium in drinking water and food samples using HR-CS ETAAS were developed, as well as for determination of europium, gadolinium, and dysprosium in water and plant and biological samples using ICP-MS. Next, a method for the extraction of lanthanides on modified silica materials was developed. The sorptive properties of MCM-41, KIT-5, and KIT-6 materials, modified with amine and thiol groups were studied. Effective extraction was achieved on thiol-modified materials in the pH range of 2-7. Furthermore, method for extracting lanthanides from drinking water and plant samples before final determination using ICP-MS was developed.