Počty realizovaných projektů, grantů a výzkumných záměrů financovaných ze státního rozpočtu, případně z jiných zdrojů

Přínos uvedených realizovaných projektů, grantů a výzkumných záměrů

V oblasti biomakromolekulárních systémů jsme s použitím biodegradovatelných vysoko­molekulárních roubovaných kopolymerů N-(2-hydroxypropyl)methakrylamidu jako nosičů kancerostatik cílených na pevné nádory připravili polymerní lékovou formu kancerostatika doxorubicinu, která umožňuje kombinaci dvojího účinku cytostatika na nádorovou buňku. In vivo testy protinádorové aktivity prokázaly mimořádně efektivní účinek tohoto léčiva při léčbě nádorů u myší. Dokončili jsme studium lineárních rozpustných a supramolekulárních micelárních systémů umožňujících dopravu cytostatika doxorubicinu do kostní nádorové tkáně. V modelových podmínkách systémy založené na statistických HPMA kopolymerech a telechelickém polyethylenoxid-block-polypropylenoxid-block-polyethylenoxidu směrované hydroxybisfosfonátovými skupinami prokázaly vysoce efektivní a specifickou vazbu na hydroxyapatit jako model kostní nádorové tkáně a následné uvolňování léčiva z nosiče rychlostí kontrolovanou pH prostředí.

Připravili jsme několik typů polymerních nosičů s imobilizovaným avidinem pro buněčné kultivace. Potvrdili jsme přitom platnost pracovní hypotézy, že na imobilizovaný avidin lze pomocí komplexu avidin-biotin připojit vhodný biotinylovaný bioaktivní motiv, který vede k lepší adhezi a proliferaci buněk.

Připravili jsme také sérii amfifilních blokových kopolymerů polylaktid/polyethylenoxid v širokém rozsahu délek a vzájemných poměrů obou bloků a prostudovali jsme jejich adsorpci ze selektivního rozpouštědla na povrch polylaktidu. Na příkladu sérového albuminu, jako modelového proteinu, byl vyhodnocen vliv adsorbované vrstvy kopolymerů na následnou adsorpci proteinů k povrchu polylaktidu. Výsledky prokázaly, že adsorpcí blokových kopolymerů ze selektivního rozpouštědla lze účinně modifikovat povrchy kompatibilních polymerů

Vyvinuli jsme technologii řízené přípravy fibrinových sítí umožňující povrchovou modifikaci syntetických skeletů určených pro tkáňové inženýrství tenkou vrstvou fibrinového gelu s regulovatelnou tloušťkou. Touto novou technologií lze povlékat povrchy pórů v polymerních materiálech tak, aby byl v pórech zachován volný prostor pro migraci a proliferaci buněk. Povlaky efektivně zlepšovaly adhezi a růst buněk cévního endotelu na povrchu polymerů. Vynález „Způsob přípravy regulovaných vrstev fibrinu na pevných površích“ byl přihlášen k k patentové ochraně v prosinci 2006.

Při studiu dynamiky a samoorganizace molekulárních a nadmolekulárních systémů v polymerech jsme popsali morfologické chování membrán připravených z částečně sulfonovaných blokových kopolymerů polystyren-poly(ethylen propylen). Stupeň zbotnání membrán vodou a methanolem je úměrný stupni sulfonace kopolymeru, přičemž stupeň zbotnání methanolem je mnohem vyšší. Vodivost membrán vzrůstá se stupněm sulfonace téměř exponenciálně.

Při studiu interakce mezi poly(4-vinylfenolem) a poly(4-vinylpyridinem) o různých polymerizačních stupních jsme kombinací různých technik NMR a kvantově chemických výpočtů poprvé nalezli a kvantitativně prokázali dvojrozměrnou kooperativitu vodíkových vazeb vyššího řádu. Na základě předpokladu proximitního efektu realizovaných vazeb jsme navrhli úspěšný matematický model této kooperace.

Mnohostěnné uhlíkové nanotrubky byly povrchově modifikovány tenkou vrstvou polyanilinu. Nanotrubky pokryté vodivým polymerem jsou, na rozdíl od výchozího substrátu, hydrofilní, mají dobrou elektronovou vodivost a pravděpodobný podíl protonové vodivosti. Tyto materiály jsou vyvíjeny jako elektrody pro palivové články.

V oblasti přípravy nových polymerních systémů s řízenou strukturou a vlastnostmi jsme připravili sesíťované kapalně-krystalické polyurethany s mesogenními skupinami v bočních řetězcích tvořené kapalně-krystalickými dioly, diisokyanáty a trioly. Nalezli jsme teplotní závislosti kapalně-krystalických přechodů ze smektického do izotropního stavu v závislosti na složení polymerizační směsi. Vysvětlili jsme závislost průběhu síťujících reakcí na koncentraci mesogenních skupin a popsali jsme kalorimetrické, dielektrické a dynamicko-mechanické chování lineárních polymerů i vytvrzených sítí a projevy kapalně krystalických přechodů na fyzikální vlastnosti polymerů a sítí. Výsledky objasnily vliv silných fyzikálních interakcí mesogenních skupin na strukturu a fyzikální chování kapalně-krystalických polyurethanů.

Nalezli jsme nové stabilizující povlaky superparamagnetických nanočástic připravených srážením Fe(II) a Fe(III) solí v bazickém prostředí. Povlaky na bázi polyaminokyselin, popř. cukrů, umožnily značit živé buňky nanočásticemi podstatně účinněji než komerčně používaná činidla. Účinnost značení závisí na molární hmotnosti poly­amino­kyseliny. Postup modifikace povrchu nanočástic, který byl patentován, prokázal v porovnání s dosud používaným látkami nejen vyšší účinnost in vitro značení různých typů, jak lidských, tak i potkaních, buněk, ale i jejich vyšší životaschopnost. Nové nanočástice se tak jeví jako velice slibný materiál vhodný pro značení zejména kmenových buněk, které mají značný potenciál umožnit (po implantaci do nemocného organizmu) léčbu některých závažných onemocnění.

Připravili jsme homogenní membrány pro palivové články na základě sulfonovaných aromatických polymerů a heterogenní membrány, v nichž jsou malé částice sulfonovaného polymeru rozptýleny v matrici z polyolefinu. Heterogenní membrány předčí z hlediska stability v agresivním prostředí všechny homogenní membrány s výjimkou perfluorovaných a přitom jsou výrobně velmi jednoduché.