Functionalization of cerium oxide nanoparticles by simple biomolecules

Student: Pittnerová Daniela
Supervisor: Ing. Nataliya Tsud, Dr.
Consultant: Doc. Mgr. Iva Matolínová, Dr., Mgr. Anna Fučíková, Ph.D.
Stav práce:

Abstract:

V rámci této diplomové práce navrhujeme studovat nanočástice oxidu ceričitého o velikosti několika málo nanometrů funkcionalizované jednoduššími biomolekulami, např. histidinu či glycinu, z roztoku. Nanočástice budou charakterizovány mikroskopickými metodami (AFM, SEM,TEM), metodou dynamického rozptylu světla (DLS) a spektrometrem UV-vis. Centrum pozornosti bude soustředěno na studium charakteru vazeb vytvořených mezi biomolekulami a nanočásticemi CeO2 metodami fotoelektronové spektroskopie s využitím synchrotronového záření (SRPES, RPES, NEXAFS) a XPS. Výzkum bude prováděn ve spolupráci s týmy Dr. A. Shcherbakova a Dr. N. Zholobakovou, Zabolotny institut mikrobiologie a virologie, Národní akademie věd Ukrajiny. Fotoemisní experimenty budou realizovány převážně na české optické dráze materiálového výzkumu (MSB) na synchrotonu Elettra v Terstu.

Cílem práce bude studovat způsob interakce biomolekul s povrchem nanočástic oxidu ceričitého.

Zásady pro vypracování:

1. Studium doporučené literatury
2. Seznámení se s principy experimentálních metod a systémů, které budou k řešení práce používány.
3. Příprava roztoku nanočástic oxidu ceru a jejich charakterizace.
4. Funkcionalizace nanočástic CeO2 biomolekulami ve vodním roztoku.
5. Studium interakce biomolekul s povrchem nanočástic CeO2.
6. Vyhodnocení výsledků a sepsání práce.

Literatura

1. Catalysis by Ceria and Related Materials, A. Trovarelli, Imperial College Press, ISBN: 1-86094-299-7.
2. D. Briggs, M.P. Seah: Practical Surface Analysis, vol. 2 - Auger and X-ray Photoelectron spectroscopy, Wiley, 1990, ISBN 0-471-92081-9
3. N. Hashemi Goradel, F. Ghiyami-Hour, S. Jahangiri, B. Negahdari, A. Sahebkar, A. Masoudifar, H. Mirzaei, Nanoparticles as new tools for inhibition of cancer angiogenesis, J. Cell. Physiol. 233 (2018) 2902–2910
4. C.D. Spicer, E.T. Pashuck, M.M. Stevens, Achieving Controlled Biomolecule–Biomaterial Conjugation, Chem. Rev. 118 (2018) 7702–7743
5. A. Dadwal, A. Baldi, R. Kumar Narang, Nanoparticles as carriers for drug delivery in cancer, Artif. Cells, Nanomedicine, Biotechnol. 46 (2018) 295–305
6. Y. Lin, J. Ren, X. Qu, Catalytically active nanomaterials: a promising candidate for artificial enzymes, Acc. Chem. Res. 47 (2014) 1097–1105
7. X. Wang, Y. Hu, H. Wei, Nanozymes in bionanotechnology: from sensing to therapeutics and beyond, Inorg. Chem. Front. 3 (2016) 41–60
8. S.P. Pujari, L. Scheres, A.T.M. Marcelis, H. Zuilhof, Covalent Surface Modification of Oxide Surfaces, Angew. Chemie Int. Ed. 53 (2014) 6322–6356
9. P.R. Solanki, A. Kaushik, V. V Agrawal, B.D. Malhotra, Nanostructured metal oxide-based biosensors, NPG ASIA Mater. 3 (2011) 17–24
10. R.W. Tarnuzzer, J. Colon, S. Patil, S. Seal, Vacancy engineered ceria nanostructures for protection from radiation-induced cellular damage., Nano Lett. 5 (2005) 2573–7.
11. I. Celardo, J.Z. Pedersen, E. Traversa, L. Ghibelli, Pharmacological potential of cerium oxide nanoparticles, Nanoscale. 3 (2011) 1411–1420