Laboratorium Chemii Biomedycznej

W Laboratorium Chemii Biomedycznej realizowane są interdyscyplinarne badania z pogranicza chemii i biologii. Prowadzone przez nas badania obejmują syntezę, analizę struktury i funkcji biologicznych cząsteczek w poszukiwaniu odpowiedzi na podstawowe pytania biologiczne i terapeutyczne.

W Laboratorium wykorzystujemy szeroki panel metod chemicznych do manipulacji cząsteczkami biologicznymi w celach poznawczych i utylitarnych.

Pierwszy aspekt obejmuje badania właściwości biologicznych cząsteczek syntetycznych oraz ich oddziaływań ze środowiskiem biologicznym pozwalające poznawać i rozwiązywać problemy biologiczne na poziomie komórkowym.

Aspekt utylitarny obejmuje jednoczesne poszukiwanie nowych cząsteczek aktywnych biologicznie w tym potencjalnych leków i narzędzi diagnostycznych.

Szczegółowe zadania badawcze realizowane w Laboratorium Chemii Biomedycznej obejmują:

  • określenie perspektyw wykorzystania klasterów boru o symetrii dwudziestościennej jako nowych, nieorganicznych elementów do modyfikacji cząsteczek aktywnych biologicznie. Prace obejmują badania interakcji wybranych typów klasterów ze środowiskiem biologicznym, opracowanie metod syntezy pochodnych klasterów boru oraz ich wysokocząsteczkowych koniugatów oraz określanie wpływu modyfikacji klasterem boru danej biocząsteczki na jej właściwości i funkcje biologiczne.
  • Opracowanie skutecznych nośników boru do terapii nowotworów metodą BNCT (Boron Neutron Capture Therapy). Terapia borowo-neutronowa jest zaliczana do celowanej radioterapii nowotworów polegającej na selektywnym dostarczeniu do komórek nowotworowych izotopu 10B, a następnie narażaniu zmienionego chorobowo miejsca, wiązką neutronów. Wygenerowane w tej reakcji cząstki alfa mają ograniczony zasięg terapeutyczny, niszcząc komórki w najbliższym otoczeniu. Wyzwania realizowane w naszym laboratorium obejmują stworzenie nośników bogatych w bor, zapewniających selektywne dostarczenie tego pierwiastka do komórek nowotworowych.
  • Synteza oraz badania skuteczności terapeutycznej koniugatów leków przeciwnowotworowych z wysokocząsteczkowymi nośnikami ze szczególnym uwzględnieniem nośników policukrowych.
  • Poszukiwanie nowych alternatyw w zwalczaniu infekcji bakteryjnych obejmujące doświadczenia nad fizykochemią bakteriofagów. Prace w tym obszarze mogą przyczynić się do opracowania skutecznych metod stabilizacji wirusów bakteryjnych w preparatach dedykowanych do zastosowania w biotechnologii a także umożliwiają szersze spojrzenie na ich biologię oraz właściwości w różnych środowiskach.

Kontakt

Kierownik

Kierownik: dr hab. Tomasz Goszczyński (0000-0002-9995-3260)

Zespół

Profesorowie:

Adiunkci:

Doktoranci:

Najważniejsze osiągnięcia naukowe
  • Opisanie interakcji wybranych klasterów boru i ich pochodnych z albuminą, podstawowym białkiem transportowym krwi ssaków.
  • Zaproponowanie nowej metody syntezy aktywnych biologicznie koniugatów klasterów boru z białkami i peptydami oraz wykazanie skuteczności biologicznej tego typu koniugatów.
  • Opracowanie metod syntezy oraz wykazanie skuteczności terapeutycznej koniugatów leków przeciwnowotworowych z nośnikami policukrowymi (pochodne skrobi i celulozy).
Metody badawcze

Metody syntetyczne:

  • Synteza cząsteczek hybrydowych zawierających w swojej strukturze klastery boru
  • Modyfikacje chemiczne cząsteczek aktywnych biologicznie
  • Synteza makrocząsteczkowych koniugatów typu lek-nośnik
  • Synteza makrocząsteczkowych nośników boru (10B) do terapii BNCT

Badania analityczne i  fizykochemiczne:

  • Metody chromatograficzne
  • Spektrometria mas
  • Spektrofotometria
  • Spektroskopia dichroizmu kołowego
  • Dynamiczne rozpraszanie światła
  • Kalorymetria
Kluczowa aparatura badawcza
  • Wysokosprawne chromatografy cieczowe Dionex UltiMate 3000 RS z detektorami DAD, fluorescencyjnym, wyładowań koronowych Corona CAD,
  • Spektrometr mas ESI-TOF micrOTOF-Q II, Bruker,
  • Spektrofotometr Specord 250, Analytik Jena AG,
  • Spektrometr dichroizmu kołowego J-1500, Jasco,
  • Wiskozymetr M-VROC ,RhenoSense
  • Izotermiczny kalorymetr miareczkujący Nano ITC LowVolume Gold ,TA Instruments
  • Aparat do pomiaru dynamicznego rozpraszania światła (DLS) Zetasizer Nano, Mavern
  • Komory klimatyczne Memmert serii ICH
  • Liofilizator Alpha 2-4 LSC, Christ
  • Waga analityczna Mettler Toledo XS105
Najważniejsze projekty badawcze (ostatnie 10 lat)
  • Koniugaty metalokarboranów z insuliną – Nowa strategia potęgowania skuteczności biologicznej leków peptydowych, NCN, 2019/35/O/NZ7/03764, okres realizacji 2020-2024, Kierownik: dr hab. Tomasz Goszczyński.
  • Koniugaty metalokarboranów i krótkich kationowych peptydów o aktywnosci przeciwbakteryjnej i przeciwnowotworowej. NCN, 2019/32/C/NZ7/00510, okres realizacji 2019-2022, Kierownik: dr Krzysztof Fink.
  • Optymalizacja warunków oczyszczania i stabilizacji preparatu bakteriofaga litycznego wobec Pseudomonas aeruginosa. NCN, okres realizacji 2019-2020, Kierownik: dr inż. Bożena Szermer-Olearnik.
  • Nowe strategie w terapii nowotworów – bionieorganiczne koniugaty cytostatyków i klasterów boru, NCN, 2016/23/D/NZ1/02611, okres realizacji 2017-2021, Kierownik: dr hab. Tomasz Goszczyński.
  • Synteza, właściwości fizykochemiczne i biologiczne koniugatów pochodnych celulozy z metotreksatem., NCN, 2015/17/N/NZ7/04107, okres realizacji 2016-2020, Kierownik: dr Jarosław Ciekot.
  • Synteza, właściwości fizykochemiczne i biologiczne koniugatów tymozyna beta4 – klastery boru. Nowa strategia polepszania parametrów farmakokinetycznych peptydów terapeutycznych, NCN, 2015/19/N/NZ7/02726, okres realizacji 2016-2017, Kierownik: dr Krzysztof Fink.
  • Produkty lizy bakterii Gram ujemnych jako potencjalne preparaty przeciwnowotworowe. Charakterystyka chemiczna i biochemiczna oraz badanie aktywności biologicznych. Opracowanie technologii produkcji substancji czynnej, NCBiR NR 13-0089-06, okres realizacji 2010-2013, Kierownik: prof. dr hab. inż. Janusz Boratyński.
Wybrane publikacje
  • Ciekot, J., Psurski M.,  Jurec K., Boratynski J.: Hydroxyethylcellulose as a methotrexate carrier in anticancer therapy. Investigational New Drugs, 2021, 39: 15-23 (https://doi.org/10.1007/s10637-020-00972-9).
  • Filik K., Szermer-Olearnik B., Wernecki M., Happonen L.J., Pajunen M.I., Nawaz A., Qasim M.S.; Jun J.W., Mattinen L., Skurnik M., Brzozowska E.: The Podovirus phi 80-18 Targets the Pathogenic American Biotype 1B Strains ofYersinia enterocolitica. Frontiers in Microbiology, 2020, 11:1356 (https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01356).
  • Fink K., Boratynski J., Paprocka M., Goszczynski T.M.: Metallacarboranes as a tool for enhancing the activity of therapeutic peptides. Ann N Y Acad Sci, 2019, 1457(1): 128-141 (https://doi.org/10.1111/nyas.14201).
  • Lisowska M., Milczarek M., Ciekot J., Kutkowska J., Hildebrand W., Rapak A., Miazek A.: An Antibody Specific for the Dog Leukocyte Antigen DR (DLA-DR) and Its Novel Methotrexate Conjugate Inhibit the Growth of Canine B Cell Lymphoma. Cancers, 2019, 11(10).
  • Rossowska, J.; Anger, N.;  Wegierek, K.;  Szczygiel, A.;  Mierzejewska, J.;  Milczarek, M.;  Szermer-Olearnik, B.; Pajtasz-Piasecka, E., Antitumor Potential of Extracellular Vesicles Released by Genetically Modified Murine Colon Carcinoma Cells With Overexpression of Interleukin-12 and shRNA for TGF-beta 1. Frontiers in Immunology 2019, 10.
  • Waraksa, E.; Kowalski, K.;  Klodzinska, E.;  Rola, R.;  Ciekot, J.;  Filipiak, W.;  Bienkowski, T.; Namiesnik, J., A rapid and eco-friendly method for determination of the main components of gamma-oryzanol in equestrian dietary and nutritional supplements by liquid chromatography-Tandem mass spectrometry. J. Pharm. Biomed. Anal. 2019, 172, 339-348.
  • Fink, K.; Kobak, K.;  Kasztura, M.;  Boratynski, J.; Goszczynski, T. M., Synthesis and Biological Activity of Thymosin beta4-Anionic Boron Cluster Conjugates. Bioconjug Chem 2018, 29 (11), 3509-3515.
  • Goszczynski, T. M.; Fink, K.; Boratynski, J., Icosahedral boron clusters as modifying entities for biomolecules. Expert Opin Biol Ther 2018, 18 (sup1), 205-213.
  • Szermer-Olearnik, B.; Drab, M.;  Makosa, M.;  Zembala, M.;  Barbasz, J.;  Dabrowska, K.; Boratynski, J., 2 Aggregation/dispersion transitions of T4 phage triggered by environmental ion availability. Journal of Nanobiotechnology 2017, 15.
  • Goszczynski, T. M.; Fink, K.;  Kowalski, K.;  Lesnikowski, Z. J.; Boratynski, J., Interactions of Boron Clusters and their Derivatives with Serum Albumin. Sci Rep 2017, 7 (1), 9800.
  • Goszczynski, T. M.; Kowalski, K.;  Lesnikowski, Z. J.; Boratynski, J., Solid state, thermal synthesis of site-specific protein-boron cluster conjugates and their physicochemical and biochemical properties. Biophys. Acta 2015, 1850 (2), 411-8.