Funkcionalizace nanočástic oxidu ceričitého pomocí jednoduchých biomolekul

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 synchrotronu Elettra v Terstu.

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

Zásady pro vypracování

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

Literatura

Catalysis by Ceria and Related Materials, A. Trovarelli, Imperial College Press, ISBN: 1-86094-299-7.
D. Briggs, M.P. Seah: Practical Surface Analysis, vol. 2 - Auger and X-ray Photoelectron spectroscopy, Wiley, 1990, ISBN 0-471-92081-9
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
C.D. Spicer, E.T. Pashuck, M.M. Stevens, Achieving Controlled Biomolecule–Biomaterial Conjugation, Chem. Rev. 118 (2018) 7702–7743
A. Dadwal, A. Baldi, R. Kumar Narang, Nanoparticles as carriers for drug delivery in cancer, Artif. Cells, Nanomedicine, Biotechnol. 46 (2018) 295–305
Y. Lin, J. Ren, X. Qu, Catalytically active nanomaterials: a promising candidate for artificial enzymes, Acc. Chem. Res. 47 (2014) 1097–1105
X. Wang, Y. Hu, H. Wei, Nanozymes in bionanotechnology: from sensing to therapeutics and beyond, Inorg. Chem. Front. 3 (2016) 41–60
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
P.R. Solanki, A. Kaushik, V. V Agrawal, B.D. Malhotra, Nanostructured metal oxide-based biosensors, NPG ASIA Mater. 3 (2011) 17–24
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.
I. Celardo, J.Z. Pedersen, E. Traversa, L. Ghibelli, Pharmacological potential of cerium oxide nanoparticles, Nanoscale. 3 (2011) 1411–1420
R. G. Acres, X. Cheng, K. Beranová, S. Bercha, T. Skála, V. Matolín, Y. Xu, K. C. Prince, N. Tsud: An experimental and theoretical study of adenine adsorption on Au(111), Phys. Chem. Chem. Phys. 20 (2018) 4688 – 4698
S. Bercha, K. Beranová, R. G. Acres, M. Vorokhta, M. Dubau, I. Matolínová, T. Skála, K. C. Prince, V. Matolín, N. Tsud: Thermally Controlled Bonding of Adenine to Cerium Oxide: Effect of Substrate Stoichiometry, Morphology, Composition, and Molecular Deposition Technique, J. Phys. Chem. C, 121 (2017) 25118-25131
N. Tsud, R.G. Acres, M. Iakhnenko, D. Mazur, K.C. Prince, V. Matolín, Bonding of Histidine to Cerium Oxide, J. Phys. Chem. B 117 (2013) 9182-9193
N. Tsud, S. Bercha, R. G. Acres, M. Vorokhta, I. Khalakhan, K. C. Prince, V. Matolín: Functionalization of nanostructured cerium oxide films with histidine, Phys. Chem. Chem. Phys. 17 (2015) 2770 – 2777
R. G. Acres, V. Feyer, N. Tsud, E. Carlino, K. C. Prince: Mechanisms of Aggregation of Cysteine Functionalized Gold Nanoparticles, J. Phys. Chem. C. 118 (2014) 10481-10487