Barviva emitující v blízké infračervené oblasti jako diagnostické nástroje Peter Šebej (Fluorescenční sondy) - Syntéza a charakterizace nízkomolekulárních fluoroforů a výzkum vztahů struktura-vlastnosti se zpětnou vazbou pro jednotlivé aplikace - Fluorofory emitující v blízké infračervené oblasti (např. polymethiny) jsou využívány pro vizualizaci v neinvazivní a mini-invazivní diagnostice a personalizované medicíně - Konjugáty fluoroforů s protilátkami umožňují rozpoznávání biomarkerů (např., tumorů), zejména v komplexním prostředí (tkáně,...); nalézají využití v immunohistochemii a jinde ~W - NIR fluorescenční mikroskopie Wfc p - Fluorofory s dalšími funkcemi Ä. I n = 3 Cy5 n = 5 Cy7 n = 7 1 RECETOX, SCI MUNI, sebej@recetox.muni.cz ^jj" Antigen 400 i q- 600 800 400 500 600 700 800 900 1000 Wavelength (nm) Antibody Náš tým: Peter Šebej Zdeněk Farka Rebecca Strada Dorota Sklenářová Spolupráce: AV ČR, FNB Molekulární lego jako nástroj pro biomedicínu - Různé funkcionality v jednom konstruktu - Vizualizační část (umožňuje zobrazování) - Linker - Rozpoznávací část -Vlastnosti a funkce - Rostoucí komplexita systémů 2 l/l U l\l I Fluorofor -Absorbuje světlo a přejde do excitovaného stavu - Deexcitace excitovaného stavu - Luminiscence - Fluorescence <— - Fosforescence 4f -¥- ic ET, eT, photochemical reactions,... "Tul ISC T, ~ ET, eT, phosphorescence photochemical reactions,... Fl. = fluorescence v r. = vibrational relaxation Fluorescentní proteiny - Objeveny v přírodě (NC 2008) -Velké objekty (GFP: 26.9 kC Tyr Gly HO V Ser OH cycllzation dehydration HO 1T Známe strukturu, mnoho modifikací, transgenní organismy - Velmi široké využití v molekulární biologii Nízkomolekulární fluorofory - Různé strukturní motivy N N Mí R3 Ŕ,- R Plná kontrola nad strukturou a vlastnostmi HOMO Principal limitations: Thermal and photochemical stability Non-toxicity Solubility in aq Absorption in vis Emission in vis, better red/NIR, ttw: 650-950 nm Brightness e&f Stokes shift Technical issues: Bioorthogonal attachement Molecule size/weight eT/ET Unwanted excitation energy loss paths Self-quenching Inner-filter effects Aggregation Multichannel imaging aiCÍ^o LUM° o^&^c meso d) LUMO Weissleder, R.; Ntziachristos, V. Nat. Med. 2003, 9, 123-128; Frangioni, J. V. Cuir. Opin. Chem. Biol. 2003, 7, 626-634; Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Microscopy; Springer: New York, 2006; Escobedo, J. O.; Rusin, O.; Lim, S.; Strongin, R. M. Curr. Opin. Chem. Biol. 2010, 14, 64-70; Fan, J. L; Hu, M. M.; Zhan, P.; Peng, X. J. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 29-43 UNI Okno průhlednosti tkání a polymethiny econd window - Nejnižší absorpce v savčích tkáních r3 * * r - Polymethiny umožř r rozsáhlý chemický a) R^ >-^n .,.R 4 N © r6 Cy3: /labs(max) ~ 500-550 nm n b) R2HN^^i//^NR2 c) Cy5: /labs(max) ~ 625-675 nm 1 Oxygenated whole blood Deoxygenated whole blood ..................... 200 600 1,000 1400 1,800 Wavelength (nm) Cy7: ^abs(max) ~ 725-850 nm Cy7: /labs(max) ~ 725-850 nm Rozpoznávací jednotka - Pro rozpoznávání biologických a/nebo biochemických objektů - Napr. malé molekuly, proteiny, jiné biomakromolekuly a jejich části - Umožňuje vizualizaci - Jednotlivých tkání - Buněk (včetně diskriminace mezi zdravými a postiženými - např. rakovinnými) - Buněčné organely a struktury - Konkrétní funkce (např. přenos signálu neuronem) - (Semi-)kvantifikovat parametr prostředí (koncentraci, viskozitu, ...) 7 MU N I Nabízená témata - Například v Bc. Studiu Fluorescenční barviva pro sludíum mezerových spojů (gap junctions) Rozpis: Bakďíářské práce z Životního prostředí a zdraví Vede: Mgr. Peter Šebej, Ph.D,, učo 63303 n Studení (max, 1): zatím žádný Studenti se mohou přihlašovat od ). 3. 2021 08:00 Zobrazit operace Polymethinová barviva a jejich konjugáty jako indikátory pro zobrazování v biomedicíně Rozpis: Bakalářské práce z Životního prostředí a zdraví Vede: Mgr. Peter Šebej, Ph.D., učo 63803 £ Student (max. 1): zatím žádný Studenti se mohou přihlašovat od J. 3. 2021 08:00 Zobrazit operace -Taky samostatné projekty, a témata pro Mgr. a Ph.D. 8 RECETOX, SCI MUN^eb^@recetox.mun^^ UN I