Optimalizácia DNA origami nanoštruktúr priečne previazaných cisplatinou pre doručovanie liečiv

Abstract

Nanotechnológia prináša prelomové možnosti v oblasti modernej medicíny, najmä v súvislosti s presnou diagnostikou a cielene zameranou terapiou. V tejto práci sa zameriavam na využitie DNA nanoštruktúr, ktoré vďaka svojej vysokej biokompatibilite, programovateľnosti a presnej kontrole nad veľkosťou, tvarom a chemickým zložením povrchu predstavujú ideálny nástroj pre presnú medicínu. Cieľom práce bol vývoj a charakterizácia DNA nanoblokov ako nosičov liečiva cisplatiny liečivo bežne používané pri liečbe onkologických ochorení, ktorého účinnosť je často znížená v dôsledku rezistencie nádorových buniek. Použitie cisplatiny zároveň prispieva k stabilite celej nanoštruktúry a umožňuje vysokú kapacitu naviazania liečiva. Na optimalizáciu dizajnu a funkčnosti DNA nanoblokov boli použité analytické techniky, ako mikroskopia atomárnych síl (AFM), konfokálna a fluorescenčná mikroskopia, a in vitro štúdie na modelových nádorových bunkových líniách (FaDu a MCF7). Výsledky potvrdzujú potenciál týchto DNA nanoštruktúr ako účinných a prispôsobiteľných systémov pre cielene zameranú liečbu. DNA nanobloky zároveň ponúkajú možnosti pre vývoj hybridných nosičov ďalších liečiv, čím prispievajú k ďalšiemu rozvoju inovatívnych terapeutických prístupov, primárne v onkológii.

Nanotechnology brings breakthroughs in modern medicine, especially in the context of precise diagnostics and targeted therapy. In this thesis, I focus on the use of DNA nanostructures, which due to their high biocompatibility, programmability, and precise control over size, shape, and chemical surface composition represent an ideal tool for precision medicine. The aim of this work was the development and characterization of DNA nanoblocks as carriers of the chemotherapeutic drug cisplatin a drug commonly used in cancer treatment, whose effectiveness is often reduced due to tumor cell resistance. The use of cisplatin also contributes to the structural stability of the nanostructure and enables for a high drug loading capacity. To optimize the design and functionality of the DNA nanoblocks, analytical techniques such as atomic force microscopy (AFM), confocal and fluorescence microscopy, and in vitro studies on model cancer cell lines (FaDu and MCF7) were used. The results confirm the potential of these DNA nanostructures as effective and adaptable systems for targeted treatment within the field of nanomedicine. Additionally, DNA nanoblocks offer opportunities for the development of hybrid carriers for other therapeutic agents, thus contributing to the advancement of innovative therapeutic approaches, mainly in the treatment of cancer.