Máme	
  na	
  to?	
  	
  
Aneb	
  nebojme	
  se	
  Evropy!	
  
             	
  
                                            Zuzana	
  Bílková	
  
            Katedra	
  biologických	
  a	
  biochemických	
  věd	
  	
  
                                                                	
  
                         Fakulta	
  chemicko-­‐technologická	
  	
  
                                  Universita	
  Pardubice	
  
                                     	
  
 Úvod	
  
•    Jak	
  to	
  vše	
  začalo…..	
  
•    Studijní	
  pobyt	
  
•    Mikrofluidika	
  
•    Evropské	
  projekty	
  
•    Bioanalýza	
  
•    Katedra	
  	
  a	
  studijní	
  obory	
  
       	
  Závěr	
  
 Kdy	
  a	
  kde	
  to	
  vše	
  začalo…..	
  
	
  
•  PřF	
  UK,	
  Praha	
  	
  -­‐	
  Molekulární	
  biologie	
  a	
  geneNka	
  -­‐	
  1989	
  

•  VÚOS	
  –	
  Toxila	
  -­‐	
  1990	
  

•  Univerzita	
  Pardubice,	
  FCHT,	
  Katedra	
  analyNcké	
  chemie	
  -­‐	
  1993	
  
	
  	
  	
  	
  	
  (bioafinitní	
  chromatografie,	
  magne2cké	
  čás2ce,	
  imunochemie)	
  
	
  	
  
SuperparamagneEcké	
  	
  
       mikro/nanočásEce	
  	
  

PřednosE	
  	
  
velký	
  specifický	
  povrch	
  
vyšší	
  účinnost	
  separace	
  
kineNka	
  enzymové	
  reakce	
  apod.	
  	
  	
  
	
  
Integrace	
  a	
  pohyb	
  čásEc	
  
1)      Pohyb	
  	
  mobilní	
  fáze	
  	
  
2)      Elektrické	
  pole	
  	
  
3)      Centrifugace	
  
4)      MagneEcké	
  pole	
  

	
  
	
  
	
  
Michal	
  Babič	
  –	
  kolega	
  z	
  ÚMCh	
  AV	
  ČR	
  
                              	
  
skupina	
  polymerních	
  čásEc	
  -­‐	
  Dr.	
  Daniela	
  Horák	
  


  h_p://www.youtube.com/watch?v=67A3bKgLU6w	
  
(Bio)Afinitní	
  Chromatografie	
  
              (Imuno)Afinitní	
  Chromatografie)	
  
	
  
Průkaz,	
  izolace,	
  purifikace	
  a	
  strukturní	
  charakterizace	
  
klinicky	
  významných	
  biomarkerů	
  z	
  biologických	
  materiálů	
  	
  
                                      	
  
                       Nádorová	
  imunologie	
  
                        Infekční	
  imunologie	
  
                    NeurodegeneraNvní	
  choroby	
  
                         Enzymová	
  katalýza	
  
                            Biosenzory	
  
	
  
Moderní	
  trendy	
  v	
  diagnosEce	
  
1.  Sensitivita x Specificita

2.  Miniaturizace

3.  Automatizace

4.  Integrace

5.  Multiplexita
“MICROFLUIDIC”	
  v	
  medicínských	
  databázích	
  




 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

                                                                             (as of April 19, 2010)


h_p://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed	
  
Miniaturizace v praxi

µTAS	
  
           	
     	
  Lab-­‐on-­‐chip	
  
           	
     	
  Chip	
  array	
  
           	
     	
           	
  Micro	
  array	
  
           	
     	
           	
           	
  Bed	
  site	
  test	
  
           	
     	
           	
           	
            	
  Rapid	
  test	
  
           	
     	
           	
           	
            	
              	
  Strip	
  test	
  
Lab	
  on	
  chip	
  	
  
      –	
  instrumentace	
  a	
  bioanalýza	
  
                                          	
  
                                           	
  
             Lab	
  on	
  chip	
  -­‐	
  i
                                          	
  nstumentaNon	
  
h_p://www.youtube.com/watch?v=0VcXZ2TG5YI	
  
                                   	
  
        Lab-­‐on	
  chip	
  	
  -­‐	
  blood	
  analysis	
  
h_p://www.youtube.com/watch?v=D72_ZBqa6tY	
  
                                   	
  
 Kdy	
  a	
  kde	
  to	
  vše	
  začalo…..	
  
	
  
•  PřF	
  UK,	
  Praha	
  	
  -­‐	
  Molekulární	
  biologie	
  a	
  geneNka	
  -­‐	
  1989	
  

•  VÚOS	
  –	
  Toxila	
  -­‐	
  1990	
  

•  Univerzita	
  Pardubice,	
  FCHT,	
  Katedra	
  analyNcké	
  chemie	
  -­‐	
  1993	
  
	
  	
  	
  	
  	
  (bioafinitní	
  chromatografie,	
  magne2cké	
  čás2ce,	
  imunochemie)	
  
	
  	
  
•  InsNtute	
  Curie,	
  Paříž,	
  Francie	
  -­‐	
  2000	
  

•  Katedra	
  biologických	
  a	
  biochemických	
  věd	
  
Dr.	
  Jean-­‐Louis	
  Viovy	
  
Integrace	
  separačních	
  procesů	
  	
  




                                         Mohamadi	
  M.R.,	
  Svobodova	
  Z.,	
  et	
  al.,	
  2010	
  
BSE	
  –	
  prionový	
  protein	
  
Bioafinitní	
  izolace	
  (anN-­‐PrP	
  Ab)	
  +	
  enzymová	
  fragmentace	
  (proteináza	
  K)	
  	
  
Katedra	
  biologických	
  a	
  biochemických	
  věd	
  
Skupina	
  
imunochemie	
  a	
  
analýzy	
  proteinů	
  	
  
Marcela Slováková,
Lucie Korecká,
Lenka Brůčková
Karel Královec
Barbora Jankovičová
Zuzana Svobodová
Jana Kučerová
Rudolf Kupčík
Lucie Holubová
                                             Fakulta	
  chemicko-­‐technologická,	
  Katedra	
  
                                           biologických	
  a	
  biochemických	
  věd,	
  Studentská	
  
Veronika Dvořáková
                                                         573,	
  532	
  10,	
  Pardubice	
  
Lenka Hromádková
Jana Kňavová
Ivana Fousová
                                                                       	
  
Projekty 6. a 7. RP EU – spoluřešitel
NeuroTAS:     Development of “lab-on-chip” systems for the early
              diagnosis of neurodegenerative diseases; Dr. Jörg Kutter,
              Copenhagen, Dánsko,


CAMINEMS:     Integrated Micro-Nano-Opto Fluidic systems for high-
              content diagnosis and studies of rare cancer cells; Dr. Jean-
              Louis Viovy, Francie

NADINE:       NAnosystems for the early DIagnosis of NEurodegenerative
              Diseases (Large-scale Integrating Collaborative Project), Dr.
              Jörg Kutter, Copenhagen, Dánsko


LOVE FOOD: Love wave fully integrated Lab-on-Chip platform for food-
           pathogen detection, Dr. Electra Gizeli, Řecko
Projektová	
  terminologie	
  
Milestones	
  



                            ?	
  
                                            DisseminaNon	
  
Deliverables	
                                       Proposal	
  
NegoNaNon	
                                         Tasks	
  x.x.	
  
Working	
  package	
                            ExploitaNon	
  
Risk	
  indenNficaNon	
                 GA,	
  CA,	
  D,	
  M12,…	
  
	
                       	
  
                                	
  
Nebát	
  se!	
  
                                    	
  
           	
  


h_p://www.youtube.com/watch?v=8Xm0zLDyoVQ	
  	
  
Chování	
  magneEckých	
  čásEc	
  v	
  magneEckém	
  poli	
  	
  	
  




  Jednoduchý	
  magnet	
  
Cirkulující	
  nádorové	
  buňky	
  –	
  metastaEcký	
  potenciál	
  
Ferrofluid	
  paoerning	
  



                                   80 µm

                                      Ferrofluid Pattern




                          pre-designed magnetic array at the bottom
Microcontact printing technique
                                   Xia	
  and	
  Whitesides,	
  Annu.	
  Rev.	
  Mater.	
  Sci.,	
  1998	
  
                                   Saliba	
  A.E.,	
  et	
  al.,	
  PNAS,	
  2010	
  	
  
Mikrofludiní	
  systémy	
  
µTAS	
  	
  (µ	
  Total	
  AnalyEcal	
  System)	
  
                                               	
  
                              AnalyEcké	
  plaqormy	
  
                                               	
  
                               Mikrofluidní	
  zařízení	
  	
  	
  




Mechanické	
  operace	
  	
  +	
  „Droplet	
  technology“	
  
	
  
h_p://www.youtube.com/watch?v=AENnU0vdjPo	
  
	
  
h_p://www.youtube.com/watch?v=oU9S2zSsb28	
  
MagneNcká	
  separace	
  
	
  
	
  
h_p://www.youtube.com/watch?v=X9RzI4PZhn4	
  
Fluorescenční	
  kvantové	
  tečky	
  	
  -­‐	
  Qdots	
  
Semikonduktorové	
  anorganické	
  krystaly	
  (1-­‐10	
  nm)	
  
Prvkové	
  složení	
  	
  ZnS;	
  ZnSe;	
  PbS;	
  CdSe;	
  CdTe	
  




-COOH, -NH2
CdTe	
  nanokrystaly	
  

36	
  crystal	
  elements,	
  650	
  atoms,	
  78	
  000	
  Da	
  	
  

     3.5	
  nm	
  
                                           0.8	
  nm	
  
                                            MPA	
  




                                                                    fluorescence	
  emision	
  
                                                                          600	
  nm	
  
Anti-OVA protilátky, ovalbumin a CdTe QD

Ab                           Ag
                                               6 nm




                          15 nm


                                 QD   3.5 nm




                        3.5 nm
        7 nm
Historie katedry
1992   zahájena výuka bakalářského studijního oboru
                Klinická biologie a chemie

1994 akreditace navazujícího magisterského studijního oboru
              Analýza biologických materiálů

1996   Katedra biologických a biochemických věd
2009   zahájena výuka nového oboru akreditovaného i na MZ
                Zdravotní laborant – Klinická laboratorní diagnostika

2013   zahájena výuka nového oboru akreditovaného i na MZ
                Bioanalytik
Zdravotní laborant
                                  ostatní
                                 předměty
                                   14%
                chemické                                    biomedicínské
                předměty                                      předměty
                  29%                                           57%



              ostatní
             předměty
                14%
chemické                                    biomedicínské

předměty                                      předměty

  29%                                           57%



Analýza biologických materiálů
V rámci Katedry biologických a biochemických věd je vyčleněno
                                                                     Profil katedry
6 vědecko výzkumných skupin, jejichž členové se vedle výuky
biologicky zaměřených předmětů podílí i na řešení řady výzkumných projektů.


 Buněčná biologie                                               Genetika
   RNDr. K. Královec                                              RNDr. M. Bunček, PhD.
   Ing. D. Nováková                                               RNDr. D.Královcová, Ph.D.
   MUDr. T. Soukup
                                                                Fyziologie
 Biochemie                                                       Doc.MUDr.Z.Červinková,CSc.
  Doc.Ing.A.Čegan,CSc.                                           MUDr.V.Mužáková,Ph.D.
  Mgr.R.Kanďár,Ph.D.                                             Mgr.T.Roušar, Ph.D.
  Mgr.P.Žáková                   Mikrobiologie
  Mgr.Š.Štěpánková,Ph.D.         Doc. MVDr. J. Mazurová, CSc.   Imunochemie
                                 Doc. Ing. J.Vytřasová, CSc.     Doc. RNDr.Z.Bílková,Ph.D
Vědecko-výzkumní pracovníci      Ing. M. Pejchalová,Ph.D.        Mgr. M.Slováková,Ph.D.
   Mgr.B.Jankovičová             Mgr. M.Vydržalová, PhD.         RNDr. L.Korecká,Ph.D.
   Mgr. Zuzana Svobodová         Ing. I. Brožková, PhD.
   Mgr. Jana Kučerová            Mgr. P. Lysková, PhD.
   Mgr. Lenka Brůčková
Věda	
  a	
  výzkum	
  na	
  katedře	
  KBBV	
  
	
  
          • 	
  Lidská	
  krev	
  od	
  rizikových	
  pacientů	
  
                     – 	
  HCV,	
  HBV,	
  HIV,	
  apod.	
  

          • 	
  Vysoce	
  nebezpečné	
  mikroorganismy	
  	
  
           	
  	
  –	
  viry,	
  bakterie,	
  plísně,	
  jejich	
  toxiny,	
  geneNcky	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
                           	
  modifikované	
  organismy	
  klasifikované	
  stupněm	
  
                           	
  rizikovosN	
  3	
  

       Vyžaduje	
  vytvoření	
  podmínek	
  pro	
  bezpečnou	
  práci	
  s	
  
            nebezpečným	
  biologickým	
  materiálem.	
  
          	
  	
  
Mimořádné	
  požadavky	
  práci	
  v	
  laboratoři	
  BSL-­‐3	
  
                                               	
  
•  Izolace	
  vnitřního	
  prostředí	
  od	
  okolí	
  
•  Režim	
  vstupů	
  a	
  výstupů	
  personálu,	
  	
  
   materiálu,	
  odpadu,	
  kontaminovaného	
  	
  
   vzduchu,	
  kanalizačních	
  odpadů	
  
•  Hygienická	
  smyčka	
  pro	
  personál	
  
•  Prokládací	
  autokláv	
  	
  
•  Vzduchotechnika	
  –	
  filtrace	
  přicházejícího	
  	
  
   i	
  odcházejícího	
  vzduchu,	
  regulace	
  teploty,	
  	
  
   vlhkosN,	
  udržování	
  podtlaku	
  
•  Osobní	
  ochranné	
  pomůcky	
  
	
  
 
Děkuji	
  za	
  pozornost	
  

Máme na to? Aneb nebojme se Evropy! - doc. Bílková - SpinUp 2013

  • 1.
      Máme  na  to?     Aneb  nebojme  se  Evropy!     Zuzana  Bílková   Katedra  biologických  a  biochemických  věd       Fakulta  chemicko-­‐technologická     Universita  Pardubice    
  • 2.
     Úvod   •  Jak  to  vše  začalo…..   •  Studijní  pobyt   •  Mikrofluidika   •  Evropské  projekty   •  Bioanalýza   •  Katedra    a  studijní  obory    Závěr  
  • 3.
     Kdy  a  kde  to  vše  začalo…..     •  PřF  UK,  Praha    -­‐  Molekulární  biologie  a  geneNka  -­‐  1989   •  VÚOS  –  Toxila  -­‐  1990   •  Univerzita  Pardubice,  FCHT,  Katedra  analyNcké  chemie  -­‐  1993            (bioafinitní  chromatografie,  magne2cké  čás2ce,  imunochemie)      
  • 4.
    SuperparamagneEcké     mikro/nanočásEce     PřednosE     velký  specifický  povrch   vyšší  účinnost  separace   kineNka  enzymové  reakce  apod.         Integrace  a  pohyb  čásEc   1)  Pohyb    mobilní  fáze     2)  Elektrické  pole     3)  Centrifugace   4)  MagneEcké  pole        
  • 6.
    Michal  Babič  –  kolega  z  ÚMCh  AV  ČR     skupina  polymerních  čásEc  -­‐  Dr.  Daniela  Horák   h_p://www.youtube.com/watch?v=67A3bKgLU6w  
  • 7.
    (Bio)Afinitní  Chromatografie   (Imuno)Afinitní  Chromatografie)     Průkaz,  izolace,  purifikace  a  strukturní  charakterizace   klinicky  významných  biomarkerů  z  biologických  materiálů       Nádorová  imunologie   Infekční  imunologie   NeurodegeneraNvní  choroby   Enzymová  katalýza   Biosenzory    
  • 8.
    Moderní  trendy  v  diagnosEce   1.  Sensitivita x Specificita 2.  Miniaturizace 3.  Automatizace 4.  Integrace 5.  Multiplexita
  • 9.
    “MICROFLUIDIC”  v  medicínských  databázích   1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 (as of April 19, 2010) h_p://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed  
  • 10.
    Miniaturizace v praxi µTAS      Lab-­‐on-­‐chip      Chip  array        Micro  array          Bed  site  test            Rapid  test              Strip  test  
  • 11.
    Lab  on  chip     –  instrumentace  a  bioanalýza       Lab  on  chip  -­‐  i  nstumentaNon   h_p://www.youtube.com/watch?v=0VcXZ2TG5YI     Lab-­‐on  chip    -­‐  blood  analysis   h_p://www.youtube.com/watch?v=D72_ZBqa6tY    
  • 12.
     Kdy  a  kde  to  vše  začalo…..     •  PřF  UK,  Praha    -­‐  Molekulární  biologie  a  geneNka  -­‐  1989   •  VÚOS  –  Toxila  -­‐  1990   •  Univerzita  Pardubice,  FCHT,  Katedra  analyNcké  chemie  -­‐  1993            (bioafinitní  chromatografie,  magne2cké  čás2ce,  imunochemie)       •  InsNtute  Curie,  Paříž,  Francie  -­‐  2000   •  Katedra  biologických  a  biochemických  věd  
  • 13.
  • 14.
    Integrace  separačních  procesů     Mohamadi  M.R.,  Svobodova  Z.,  et  al.,  2010  
  • 15.
  • 16.
    Bioafinitní  izolace  (anN-­‐PrP  Ab)  +  enzymová  fragmentace  (proteináza  K)    
  • 17.
    Katedra  biologických  a  biochemických  věd   Skupina   imunochemie  a   analýzy  proteinů     Marcela Slováková, Lucie Korecká, Lenka Brůčková Karel Královec Barbora Jankovičová Zuzana Svobodová Jana Kučerová Rudolf Kupčík Lucie Holubová Fakulta  chemicko-­‐technologická,  Katedra   biologických  a  biochemických  věd,  Studentská   Veronika Dvořáková 573,  532  10,  Pardubice   Lenka Hromádková Jana Kňavová Ivana Fousová  
  • 18.
    Projekty 6. a7. RP EU – spoluřešitel NeuroTAS: Development of “lab-on-chip” systems for the early diagnosis of neurodegenerative diseases; Dr. Jörg Kutter, Copenhagen, Dánsko, CAMINEMS: Integrated Micro-Nano-Opto Fluidic systems for high- content diagnosis and studies of rare cancer cells; Dr. Jean- Louis Viovy, Francie NADINE: NAnosystems for the early DIagnosis of NEurodegenerative Diseases (Large-scale Integrating Collaborative Project), Dr. Jörg Kutter, Copenhagen, Dánsko LOVE FOOD: Love wave fully integrated Lab-on-Chip platform for food- pathogen detection, Dr. Electra Gizeli, Řecko
  • 19.
    Projektová  terminologie   Milestones   ?   DisseminaNon   Deliverables   Proposal   NegoNaNon   Tasks  x.x.   Working  package   ExploitaNon   Risk  indenNficaNon   GA,  CA,  D,  M12,…        
  • 20.
    Nebát  se!       h_p://www.youtube.com/watch?v=8Xm0zLDyoVQ    
  • 21.
    Chování  magneEckých  čásEc  v  magneEckém  poli       Jednoduchý  magnet  
  • 22.
    Cirkulující  nádorové  buňky  –  metastaEcký  potenciál  
  • 23.
    Ferrofluid  paoerning   80 µm Ferrofluid Pattern pre-designed magnetic array at the bottom Microcontact printing technique Xia  and  Whitesides,  Annu.  Rev.  Mater.  Sci.,  1998   Saliba  A.E.,  et  al.,  PNAS,  2010    
  • 24.
  • 25.
    µTAS    (µ  Total  AnalyEcal  System)     AnalyEcké  plaqormy     Mikrofluidní  zařízení       Mechanické  operace    +  „Droplet  technology“     h_p://www.youtube.com/watch?v=AENnU0vdjPo     h_p://www.youtube.com/watch?v=oU9S2zSsb28  
  • 26.
    MagneNcká  separace       h_p://www.youtube.com/watch?v=X9RzI4PZhn4  
  • 27.
    Fluorescenční  kvantové  tečky    -­‐  Qdots   Semikonduktorové  anorganické  krystaly  (1-­‐10  nm)   Prvkové  složení    ZnS;  ZnSe;  PbS;  CdSe;  CdTe   -COOH, -NH2
  • 28.
    CdTe  nanokrystaly   36  crystal  elements,  650  atoms,  78  000  Da     3.5  nm   0.8  nm   MPA   fluorescence  emision   600  nm  
  • 29.
    Anti-OVA protilátky, ovalbumina CdTe QD Ab Ag 6 nm 15 nm QD 3.5 nm 3.5 nm 7 nm
  • 30.
    Historie katedry 1992 zahájena výuka bakalářského studijního oboru Klinická biologie a chemie 1994 akreditace navazujícího magisterského studijního oboru Analýza biologických materiálů 1996 Katedra biologických a biochemických věd 2009 zahájena výuka nového oboru akreditovaného i na MZ Zdravotní laborant – Klinická laboratorní diagnostika 2013 zahájena výuka nového oboru akreditovaného i na MZ Bioanalytik
  • 31.
    Zdravotní laborant ostatní předměty 14% chemické biomedicínské předměty předměty 29% 57% ostatní předměty 14% chemické biomedicínské předměty předměty 29% 57% Analýza biologických materiálů
  • 32.
    V rámci Katedrybiologických a biochemických věd je vyčleněno Profil katedry 6 vědecko výzkumných skupin, jejichž členové se vedle výuky biologicky zaměřených předmětů podílí i na řešení řady výzkumných projektů. Buněčná biologie Genetika RNDr. K. Královec RNDr. M. Bunček, PhD. Ing. D. Nováková RNDr. D.Královcová, Ph.D. MUDr. T. Soukup Fyziologie Biochemie Doc.MUDr.Z.Červinková,CSc. Doc.Ing.A.Čegan,CSc. MUDr.V.Mužáková,Ph.D. Mgr.R.Kanďár,Ph.D. Mgr.T.Roušar, Ph.D. Mgr.P.Žáková Mikrobiologie Mgr.Š.Štěpánková,Ph.D. Doc. MVDr. J. Mazurová, CSc. Imunochemie Doc. Ing. J.Vytřasová, CSc. Doc. RNDr.Z.Bílková,Ph.D Vědecko-výzkumní pracovníci Ing. M. Pejchalová,Ph.D. Mgr. M.Slováková,Ph.D. Mgr.B.Jankovičová Mgr. M.Vydržalová, PhD. RNDr. L.Korecká,Ph.D. Mgr. Zuzana Svobodová Ing. I. Brožková, PhD. Mgr. Jana Kučerová Mgr. P. Lysková, PhD. Mgr. Lenka Brůčková
  • 33.
    Věda  a  výzkum  na  katedře  KBBV     •   Lidská  krev  od  rizikových  pacientů   –   HCV,  HBV,  HIV,  apod.   •   Vysoce  nebezpečné  mikroorganismy        –  viry,  bakterie,  plísně,  jejich  toxiny,  geneNcky                modifikované  organismy  klasifikované  stupněm    rizikovosN  3   Vyžaduje  vytvoření  podmínek  pro  bezpečnou  práci  s   nebezpečným  biologickým  materiálem.      
  • 34.
    Mimořádné  požadavky  práci  v  laboratoři  BSL-­‐3     •  Izolace  vnitřního  prostředí  od  okolí   •  Režim  vstupů  a  výstupů  personálu,     materiálu,  odpadu,  kontaminovaného     vzduchu,  kanalizačních  odpadů   •  Hygienická  smyčka  pro  personál   •  Prokládací  autokláv     •  Vzduchotechnika  –  filtrace  přicházejícího     i  odcházejícího  vzduchu,  regulace  teploty,     vlhkosN,  udržování  podtlaku   •  Osobní  ochranné  pomůcky    
  • 35.
  • 36.