Celler påverkas av nanopartiklar på gott och ont

Relevanta dokument
NANOTOXIKOLOGI: OM MÖJLIGA HÄLSORISKER MED NANOMATERIAL

Immunteknologi, en introduktion. Hur man använder antikroppar för att mäta eller detektera biologiska händelser.

Hur en stoppar en handbollsplan i ett snapsglas. Emma Björk Nanostrukturerade material

In-vitro studier av inflammatorisk svar från helblod och neutrofila granulocyter vid aktivering med nanopartiklar

Blod och blodomloppet

Nanotekniken revolutionerar världen.

Presentation 2: Vad är nano?

Lymfoida organ och immunsystemet. Innehåll. Leukocyter 11/14/2014. Människan: biologi och hälsa SJSE11. Ospecifika immunförsvaret

Cerium Oxide Nanoparticles and Gadolinium Integration

Att gå vidare är viktigt när man forskar, men också att backa och titta på vad som gjorts tidigare, säger Maria Lampinen.

Kursbok: The immune system Peter Parham

Medicin A, Medicinsk temakurs 1, 30 högskolepoäng, Tema Respiration-Cirkulation Skriftlig tentamen 24 oktober 2011

Månadens naturvetare Februari 2018

Immunsystemet. Kursmål. Innehåll 4/25/2016. Människan: biologi och hälsa SJSF11

Nanopartiklar - från Hornsgatan till solkrämer Hanna Karlsson

Ordförande Bengt Fadeel, Karolinska Institutet

Från cell till individ. Kap 2

Apoptos Kap 18. Alberts et al., Essential Cellbiology 4th ed, 2014 Apoptos kap 18, sid

Utveckling av fysiologiskt baserade farmakokinetiska (PBPK) modeller för nanopartiklar

Kroppens Försvar mot sjukdomar

Nanoteknik vad är det? Trender, exempel, möjligheter, risker. Bengt Kasemo Teknisk Fysik Chalmers

Hur kan du förklara f vad som menas med NANOTEKNIK?

Beslutas att fastställa särskild behörighet för masterprogram enligt handling.

FAFA55, 2015 Föreläsning 16, läsvecka 7 14 december 2015

Viktiga målsättningar med detta delkapitel

02/ BEN-SWE-0057 Broschyr Biologiska & sjukdomar BIOLOGISKA LÄKEMEDEL OCH INFLAMMATORISKA SJUKDOMAR

Bred Ingång: inriktning Teknisk Fysik

Tentamen. Lycka till! Medicin A, Molekylär cellbiologi. Kurskod: MC1004. Kursansvarig: Christina Karlsson. Datum Skrivtid 4h

Festivalkarta och lista på aktiviteter. Skriv ut och ta med!

SKB Korrosion av koppar i rent syrefritt vatten

Informationsmöte Scarab Development AB 20 februari 2014

Plasmonresonans I metaller så hålls atomerna ihop av

New approach to treat bacterial infection. Redeye Investor Forum, 26 februari, 2013 Ulf Boberg, CEO

1 Särskild behörighet Masterprogram (Till Studiehandboken 2017) Dnr LiU

ÅRSKURS 1, civilingenjörsprogrammet i teknisk fysik med materialvetenskap, lå 2018/2019

Nanopartiklar i luften du andas

VARFÖR VÄLJA EQ ANTI AGE COLLAGEN. EQ Anti Age. kollagen- Premium

Bred Ingång: inriktning Teknisk Fysik

Pedagogisk planering Elev år 5

Vision Västra Götalandsregionen ska bli ledande inom området Hälsosam mat

Antikroppar; struktur och diversitet. Kursbok: The immune system Peter Parham

Kärnenergi. Kärnkraft

Läkemedelsupptäckt och utveckling (Drug discovery and development)

Nano-partiklars effekter på humana lungceller utveckling av ett integrerat system med partikelgenerering och celler. Slutrapport

Programnämnden för maskinteknik och design (MD) Examen

Nanopartiklar kan förbättra avbildningsteknik och diagnostik

Inflammation och immunologi - vad en psykiater bör veta Susanne Bejerot, Daniel Eklund, Eva Hesselmark, Mats Humble

PROVGENOMGÅNG AVSNITT 1 BIOLOGI 2

Stora risker med små partiklar - om hälsorisker med nanomaterial - riskbedömning och lagstiftning

Medicin, Immunologi 7,5hp Kurskod: MC018G. Kursansvarig: Birgitta Olsen. Totalpoäng: 62 p Del 1, 15 p Del 2, 23 p del 3, 24 p

SELENOPROTEINER. Elin Ander, Malin Andersson, Sara Franzén och Helena Skröder

Cellen och vävnader. Innehåll. Cellernas storlekar SJSE11 Människan: biologi och hälsa

NYHET! Baserad på klinisk forskning Prisvinnande naturligt tomatextrakt En kapsel om dagen

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

Kroppen. Cirkulation. Skelett. Muskler. Nervsystem Hormonsystem

Kärnenergi. Kärnkraft

Granocyte Version V1.2 OFFENTLIG SAMMANFATTNING AV RISKHANTERINGSPLANEN

Optimering av medicinsk behandling vid kemiskt inducerad lungskada

Från TB studenter till doktorander i biomolekylär och organisk elektronik

Studieplan för civilingenjörsprogrammet i kemiteknik, 300 hp, läsåret 2017/2018

Nanoteknologi. Om hur nanokonceptet växer i Lund. Nanoteknologi 292

Den stora tekniken för vävnadsanalys och in-vivo analys är ljusmikroskopi.

Cancerläkemedel möjligheter och visioner

Neuroendokrina tumörer. Eva Tiensuu Janson, professor i medicin Kliniken för onkologisk endokrinologi Akademiska sjukhuset och Uppsala Universitet

BIOLOGISKA TESTMETODER

Ange längst upp på omslaget ett referensnummer (6 tecken, t.ex. bilnummer) om du vill kunna se resultatet på kurshemsidan när rättningen är klar.

luftburna nanopartiklar Anders Gudmundsson Ergonomi och aerosolteknologi Lunds tekniska högskola

Modern biologi för icke-biologer, 6 hp, 2011

Autoimmuna sjukdomar är sjukdomar som uppkommer p.g.a. av att hundens egna immunförsvar ger upphov till sjukdom.

Kol-14 - ett strålande spårämne! Några tillämpningar i medicin och klimatforskning.

SKB Korrosion av koppar i rent syrefritt vatten

De olika typer av T celler är specialiserade på att identifiera och bekämpa patogen på olika sätt.

Program, huvudområden och övrig utbildning som respektive nämnd ansvarar för

Medicin, Immunologi 7,5hp Kurskod: MC018G. Kursansvarig: Birgitta Olsen. Totalpoäng: 57 p Del 1, 16 p Del 2, 23 p del 3, 18 p

Tentamen Patologi, Optikerprogrammet VT2016

Cu i rent vatten. Efter 6 månader. Experimentaluppställning

Till dig som ska behandlas med TECENTRIQ

Dr. Belinda Adler. Kemiska och biokemiska sensorer. Sensorer och mätteknik Belinda Adler Avd. Biomedicinsk teknik. Bioteknik på LTH.

Introduktion till cellodling. cellen cellodling desinfektion

Biologi. Läran om livet. En naturvetenskap. Terminologi ett viktigt verktyg Var behöver vi biologi?

Två typer av strålning. Vad är strålning. Två typer av strålning. James Clerk Maxwell. Två typer av vågrörelse

Så började det Liv, cellens byggstenar. Biologi 1 kap 2

Inverkan av förbränningsbetingelser på emitterade vedpartiklar

Tentamen Patologi, Optikerprogrammet VT2013

Den allra första cellen bakteriecellen prokaryot cell

Tentamen. Kurskod: MC1004. Medicin A, Molekylär cellbiologi. Kursansvarig: Christina Karlsson. Datum Skrivtid 4h

Forskning om diagnos och behandling vid Alzheimers sjukdom

Tentamen Biologi BI1112 Termin och år: Klockan:

Partiklar och Hälsa. Länsluftsdagen Jönköping, , Helen Karlsson Med Dr Miljökemist

BIOLOGI. Vår fantastiska kropp

Föreläsning 1: Introduktion, Mikro och makrotillstånd, Multiplicitet, Entropi

Tentamen i Immunteknologi 28 maj 2005, 8-13

OFP metoder. Inspecta Academy

Kunskapssammanställning. om hälsorisker av plast i dricksvatten. Nationella dricksvattenkonferensen 2018, Västerås okt

Aktivering av signalen via TCR involverar många steg som måste stämma:

Tentamen i Modern fysik, TFYA11, TENA

SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

Rengöring och desinfek0on av ytor i vårdmiljö. Lena Nilsson Vårdhygien Kronoberg

TILL DIG MED HUDMELANOM

ÄR DET FARLIGT ATT VALLA SKIDOR? Helena Nilsson MTM Forskningscentrum Örebro universitet

Transkript:

Celler påverkas av nanopartiklar på gott och ont Caroline Brommesson Universitetslektor Institutionen för fysik, kemi och biologi Molekylär ytfysik och nanovetenskap Innehåll Nanopartiklars speciella egenskaper Hur litet är nano egentligen? Exempel på olika medicinska användningsområden för nanopartiklar Nanotoxicitet? Hur kan nanopartiklar interagera med celler och vävnader i våra kroppar? Effekter av gadoliniumoxidnanopartiklar på neutrofila granulocyter och blodplättar. Polymera partiklar märker in tumörceller Styrkan med att kombinera biologi och fysik Linköpings universitet 1

Nanopartiklar har spännande egenskaper Storleksberoende Fluorescence Ytförstoring! 4 cm 2 cm 2 cm Ett exempel: yta till volym ration hos en järnnanopartikel 3 nm partikel = 50 % av atomerna på ytan 10 nm partikel = 20 % på ytan 30 nm partikel = 5 % på ytan Hur litet är nano? Ett papper ~100 000 nm tjockt Mänskligt hårstrå ~ 50 000 nm brett DNA molekyl~ 2.5 nm i diameter Guldatom ~ 0.3 nm Nanopartikel: 1-100 nm Linköpings universitet 2

Nanopartiklar för medicinska användningsområden Mycket forskningsintensivt område! Många olika typer av nanopartiklar utvecklas och karaktäriseras, t.ex: Metalliska (i vissa fall magnetiska), polymera, liposomer.. Avbildning (Imaging) Målstyrd läkemedelsbehandling (drug delivery) Läkemedelsutveckling Ökade möjligheter att skräddarsy partiklarnas uppbyggnad och egenskaper ger nya användningsområden Ytmodifiering av implantat Biosensorser för diagnos och övervakning Nanopartiklar för målsökning? Linköpings universitet 3

Nanopartiklar kan syntetiseras (och finns även naturligt) i många olika former! nanosphere, nanorod, nanobelt, nanowires, nanodisc, nanocube, nanostar Flera av formerna liknar de vi kan finna i naturen, hos t.ex bakterier och virus. Nanopartiklar har möjligheter att interagera med enskilda celler och dess beståndsdelar cellmembran 10 nm nanopartikel 4 nm protein 10 nm nanopartikel Cell 2 µm receptorer & proteiner cytoskelett Linköpings universitet 4

Biokompatibilitet Biocompatibility: "The ability of a material to perform with an appropriate host response in a specific application Nanopartiklar kan i många fall ytbeklädas med molekyler som gör dem mer biokompatibla Dessa molekyler kan också fungera som handtag för fortsatt inbindning av t.ex. en målsökande molekyl Möjliga effekter av nanopartiklar på celler och vävnad Inducerar inflammation - Aktiverar celler och triggar igång produktion av reaktiva syremetaboliter (ROS) - ökad oxidativ stress - Påverkar fagocyters funktion- långdragen inflammation, hämmad clearance - Påverkar proteiner- förändrad funktion, denaturering Upptag i cellkärnan- DNA skador, mutagenes Påverkan på cellcykeln- hämmad tillväxt och celldöd Effekter på hjärt kärlsystemet- trombosbildning- hjärtinfarkt och stroke Linköpings universitet 5

Varför studera interaktioner mellan nanopartiklar och blodceller? Så snart en nanopartikel administreras in vivo kommer den i kontakt med blodet och dess beståndsdelar Flera av blodcellerna är mycket reaktiva, de aktiveras snabbt och har en stor roll i den akuta inflammationen som kan triggas av nanopartiklar. Vanligt använda cellinjer (e.g. RAW264, HeLa, HepG2) saknar ofta eller har förändrade funktioner jämfört med en frisk cell. Neutrofila granulocyter Monocyter/Makrofager Blodplättar Neutrofila granulocyter En typ av vita blodkroppar (PMNs; polymorphonuclear leukocytes) 10 µm i diameter, kortlivade, reaktiva Fagocyterar främmande objekt och producerar reaktiva syremetaboliter (ROS) Linköpings universitet 6

Hur påverkar Gd 2 O 3 nanopartiklar neutrofilers förmåga att producera reaktiva syremetaboliter? ROS ROS ROS = Reactive Oxygen Species Total ROS produktion: Gd 2 O 3 nanopartiklar med PEG verkar vara bra kandidater för att användas i kontakt med blodceller * P 0.05, ns: non significant Abrikossova N, et al. Nanotechnology. 2012 Jul 11;23(27):275101. Linköpings universitet 7

2018-10-30 Nanopartiklar med två funktioner i en! Partiklar med hög relaxivitet som även är fluorescerande Bright field Fluorescence - [Gd] µm 320 32 6.4 control T1 relaxation time (msec) 390 1100 1800 1700 Hu Z-J, Ahrén M, Selegård L, Skoglund C, Söderlind F, Zhang X, Uvdal K. Highly WaterDispersible Surface-Modified Gd2O3 Nanoparticles for Potential Dual-Modal Bio-Imaging. Chem. Eur. J. 2013; 19 (38): 12658 Cerium oxid NPs har antioxidativa effekter i ett modellsystem med neutrofiler Cerium oxid NPs med olika halter av gadolinium DCFH-DA assay för att detektera ROS PMA CeOx + PMA CeOx:Gd 46% + PMA Control CeOx:Gd 32% + PMA Eriksson P., Tal A., Skallberg A., Brommesson C.,Hu Z., Boyd R.D., Olovsson W, Fairley,N., Abrikosov,A.A., Zhang Z., Uvdal K. Cerium oxide nanoparticles with antioxidant capabilities and gadolinium integration for MRI contrast enhancement. In Press, Scientific Reports April 2018 Linköpings universitet 8

Styrkan med att kombinera biologi och fysik! Neutrofiler som binder till en yta Energy-filtered PEEM & imaging x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (NanoESCA instrument) visar oss var olika kemiska element finns i cellerna Imaging XPS and photoemission electron microscopy; surface chemical mapping and blood cell visualization. Andreas Skallberg, Caroline Brommesson, and Kajsa Uvdal. Biointerphases 12, 02C408 (2017); doi: 10.1116/1.4982644 Molecular Surface Physics and Nanoscience group Group leader: PhD students: Junior Researchers: Administrative staff: Prof Kajsa Uvdal Natalia Abrikossova Andreas Skallberg Peter Eriksson Karl Bunnfors Xin Zhang Zhangjun Hu Jiwen Hu Caroline Brommesson Emma Ljungkvist Finansiärer: Vetenskapsrådet Knut och Alice Wallenbergs stiftelse Carl Tryggers Stiftelse AFM- advanced funtional materials CeNano Stiftelsen Lars Hiertas Minne Svenska läkaresällskapet http://www.ifm.liu.se/applphys/surfnano/ kajsa@ifm.liu.se or caroline.brommesson@liu.se Linköpings universitet 9