Ntnu fakultet for naturvitenskap Norges teknisk-naturvitenskapelige og teknologi universitet Institutt for fysikk




Yüklə 180.26 Kb.
səhifə2/5
tarix24.04.2016
ölçüsü180.26 Kb.
1   2   3   4   5

Bakgrunn http://www.ntnu.no/~cathd/


Et av hovedproblemene ved konvensjonell kreftbehandling som stråleterapi og kjemoterapi, er at behandlingene ikke er spesifikke for kreftcellene. Den ioniserende strålingen og cellegiften ødelegger både normalt vev og kreftvev, og skadene på normalt vev begrenser dosene som kan benyttes.
Ulike strategier for å utvikle kreftspesifikke behandlinger er foreslått. Utviklingen av monoklonale antistoffer som binder seg til kreftspesifikke antigener på overflaten av kreftcellene gav håp om en ny og kreftspesifikk behandling. Monoklonale antistoffer kan benyttes som bærere for radioaktive isotoper, toksiner eller andre giftstoffer. Genterapi basert på DNA vektorer som bærer terapeutiske gen kan bli en annen kreftspesifikk behandling. Liposomer benyttet som bærere av cellegift for å forbedre farmakokinetikken, redusere toksisiteten til normalt vev og øke spesifisiteten for kreftvev er et annet eksempel på bruk av makromolekyler. Felles for alle disse behandlingene er at det benyttes store molekyler med en diameter i størrelsesorden 10 til 10.000nm, mens konvensjonelle cellegifter små molekyler med diameter under 1 nm. Slike store molekyler har problemer med å nå fram til kreftcellene, og det er vist at bare en liten del av makromolekylene som injiseres når fram til kreftvevet. Når medikamenter injiseres intravenøst eller gis oralt har molekylene en vanskelig vei fram til bestemmelsesstedet. Om de skal lykkes å nå fram og drepe kreftcellene avhenger av at det er et godt utviklet blodårenettverk i svulsten, at molekylene kan passere over kapillærveggen og at de er i stand til å trenge gjennom rommet mellom kreft cellene (kalt ekstracellulær matrix (ECM) eller interstitium). Disse transportetappene avhenger av diffusjon der fluksen av molekylet er proporsjonal med konsentrasjonsgradienten og konveksjon der fluksen av molekylet er proporsjonal med den hydrostatiske trykkgradienten. Det er vist at svulster har et høyere interstitielt væsketrykk enn normalt vev, og dette er et av hovedproblemene for å få makromolekyler fram til kreftcellene. Diffusjon kan derfor være den primære transportmekanismen.



Cellegiftenes vei fram til kreftcellen er komplisert og avhenger av:

1. Blodårenettverket

2. Transport over blodåreveggen

3. Transport gjennom interstitium fram til hver celle





Disse transportetappene drives av to fysiske prosesser:

- Diffusjon på grunn av konsentrasjonsforskjeller

- Trykkforskjeller




Det blir tilbudt 4 oppgaver med denne problemstillingen:
Oppgave 1: Kan collagenase i kapsler gi tumor spesifikk levering av collagenase?

Collagenase øker opptaket av makromolekyler i tumorer. Imidlertid er ikke collagenase tumorspesifikt og kan ikke benyttes kliniske. Ved å bruke en kapsel/liposom med diameter ca 100 nm vil de kunne passere blodåreveggen i tumorer, men ikke i normalt vev.

Første del av oppgaven vil ha som mål å lage egnete kapsler og inkorporere collagenase i disse. Deretter vil collagenase merket med radioaktivitet eller fluorokrom inkorporert i egnet kapsel injiseres intravenøst i forsøksmus. Musen avlives 1-2 dager seinere og radioaktiviteten måles i ulike organ og i svulsten. Distribusjonen av fluorescensmerket collagenase kan også studeres i mus med vinduskammer.
Oppgave 2: Hvordan påvirker kompresjon organisering av extracellulær matrix og diffusjon av makromolekyler?

Tumorer vokser og utøver en kraft på extracellulær matrix som igjen virker på tumorer. Det er rapporter som tyder på at dette påvirker organisering av ekstracellulær matrix.


Formålet med oppgaven er å lage collagengeler som plasseres mellom to metallplater som kan virke på gelene med ulik kraft, måle elastisk modulus og korrelere dette med organisering av collagen og diffusjon av makromolekyler i gelen. Organisering av collagen måles med refleksjonsmikroskopi og 2. harmoniske signal (collagen belyses med laser med bølgelende 2λ og avbildes med bølgelende λ). Diffusjon måles med” fluorescence recovery after photobleaching” (FRAP).
Oppgave 3: Diffusjon av ladete makromolekyler i geler.

Diffusjon er den primære transportmekanismen dersom det høye interstitielle væsketrykket umuliggjør transport av molekyler basert på trykkgradienten. I denne oppgaven blir geler benyttet som en modell for extracellulær matrix i en svulst. Betydningen av ladning på makromolekylene skal studeres. Gelene inkuberes med fluorescensmerkede IgG som anioniseres og kationiseres. Diffusjon måles med” fluorescence recovery after photobleaching” (FRAP).


Oppgave 4: Diffusjon av makromolekyler i multicellulære sfæroider behandlet med hormonet relaxin.

Hormonet relaxin bryter ned bindevev og kan dermed øke diffusjonen av makromolekyler. I denne oppgaven vil kreftceller dyrkes som multicellulære sfæroider som benyttes som en modell for en svulst og diffusjonen av makromolekyler i sfæroider behandlet med relaxin studeres. Diffusjon måles med” fluorescence recovery after photobleaching” (FRAP).




Polyelektrolytt komplekser


Polykationer vekselvirker elektrostatisk med DNA og danner komplekser. Denne vekselvirkningen fører til at DNA går over til en mer kompakt form, som oftest dannes strukturer som toroider, staver eller kuler. Innen genterapi er man avhengig av en effektiv genlevering, og kompaktering av DNA ved hjelp av polykationer er mye studert som en mulig metode for genlevering. Andre polyanioner kan også vekselvirke med polykationer og danne komplekser. Strukturen til polyelektrolytt kompleksene er bestemt av både kjedestivheten og den tiltrekkende energien mellom polymersegmentene. Kjedestivheten kan varieres ved å velge ulike polyanioner, mens ulike polykationer påvirker tiltrekkingen mellom polymersegmentene.
Mulige oppgaver innen studier av polyelektrolytt komplekser er:

Betydning av ladningstetthet på kompakteringsegenskaper og destabiliseringsevne

I denne oppgaven ønskes det å bestemme kompaktering av trippel-heliks polysakkaridet scleroglukan. Denne polymeren omdannes til en polyelektrolytt ved derivatisering hvor en også kan kontrollere ladningstettheten. Målsettingen her å bestemme kompakteringsegenskapene til scleroglukan med ulike ladningstettheter og å undersøke hvordan denne oppførselen passer inn i etablerte fasediagram for kompaktering av polymerer som funksjon av kjedestivhet og tiltrekning mellom kjedene. Ladningstettheten kan være en parameter som bestemmer hvor effektivt et konkurrerende polyanion er i å destabilisere DNA-polykation komplekser og dermed frigjøre DNA. Dette vil undersøkes ved å benytte scleroglukan med ulik ladningstetthet.

Teknikkene som planlegges brukt er Atomic force mikroskop (AFM), kombinert med bildeanalyse for avbildning og karakterisering av kompleksene og fluorescens målinger for å undersøke stabilitet.

Veiledere: Marit Sletmoen, Gjertrud Maurstad, Bjørn T. Stokke
DNA-kitosan komplekser: energetisk mest gunstig struktur

Kompaktering av DNA gir opphav til mange ulike strukturer, toroider, staver og kuler. Den relative mengden av de forskjellige strukturene varierer bl.a. med hvilket polykation som brukes. Det er foreslått at dannelsen av toroiden skjer gjennom en rekke med metastabile tilstander. Det er derfor mulig at kompleksene blir fanget i energetisk metastabile tilstander. Hva som er den mest energetiske tilstanden er omdiskutert, og kan variere mellom ulike systemer. Ved å utsette kompleksene for økt temperatur kan man føre de nærmere en grunntilstand. Målsettingen er å undersøke hvilken struktur som er energetisk gunstig i systemer som benytter ulike kitosaner (ulik kjedelengde og ladningstetthet) til å kompaktere DNA.

Hovedteknikken som planlegges brukt er Atomic force mikroskop (AFM), kombinert med bildeanalyse.

Veiledere: Gjertrud Maurstad (gjertrum@phys.ntnu.no), Bjørn T. Stokke (bjorn.stokke@phys.ntnu.no)



Biokompatible polymermaterialer med transduceregenskaper for fysiske og kjemiske parametre
Vi ønsker en undersøkelse av slike materialer med tanke på å utvikle sensorer som kan avleses vha. deteksjonsteknikken som vi arbeider med i vår biosensor (dimensjonsmåling). Vi tenker på sensorer for temperatur, trykk, magnetfelt, etc.

Biosensoren er tenkt til å brukes innenfor kreftdiagnose.


Noen karakteristika ved selve målesituasjonen er at det er små sensorelementer, at svellingseffekter måles interferometrisk som dimensjonsendring; det kan være konkurrerende effekter ved flere parametre til stede samtidig (eks. i kjemisk miljø), - tidsrespons og transienter (flere tidskonstanter finnes).

Veiledere: Sven Tierney, (sven.tierney@phys.ntnu.no); Bjørn T. Stokke (bjorn.stokke@phys.ntnu.no)



1   2   3   4   5


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azrefs.org 2016
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə