Дисциплина - Ставропольский государственный медицинский

Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ставропольский государственный медицинский университет»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра физики, математики и биотехнологии
УТВЕРЖДАЮ:
Заведующий кафедрой физики,
математики и биотехнологии
___________________________Е.И. Дискаева
31 августа 2015 г
МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«Методы доставки лекарственных препаратов
на основе нанобиотехнологии»
Направление подготовки 19.03.01 - Биотехнология
Профиль подготовки – Технология лекарственных препаратов
Квалификация (степень) «бакалавр»
Форма обучения - очная
г. Ставрополь
2015 г.
Вопросы, выносящиеся на самостоятельное изучение
(внеаудиторная работа)
№
п
/п
Наименование разделов
дисциплины
Виды самостоятельной
работы
К
Коды
ол-во формируемых
ч компетенций
асов
Раздел 1. Молекулярно-биологические основы нанобиотехнологии
.
1.1 Создание и скрининг бибдля овладения знаниялиотек ДНК. Клонирование ми:
структурных генов эукариот.
1. чтение
текста;
Космиды.
Генетическая
использование
трансформация прокариот.
аудио- и видеозапиХимический синтез ДНК.
сей, компьютерной
Синтез генов. Методы сетехники и Интернеквентирования ДНК. Полита и др.;
меразная цепная реакция.
для закрепления и си2. Нанобиотехнологии прока- стематизации знаний
риот. Применение сильных
1.
работа с конспекрегулируемых промоторов.
том лекции; работа
Химерные
бел2.
над учебным маки.Оптимизация экспрессии
териалом, составление
генов. Повышение выхода
плана и тезисов ответа;
рекомбинантных
белков.
3.
составление табПовышение эффективности
лиц для систематизаэкспрессии.
ции учебного материа3. Нанобиотехнология эуокала;
риот. Hекомбинантные эу4.
изучение нормакариотические системы. Ситивных
материалов;
стемы экспрессии Saccharoответы на контрольные
myces cerevisiae. Системы
вопросы;
экспрессии с использованидля
формирования
ем культур клеток насеко- умений:
мых. Челночный вектор на
1. решение професоснове биовируса.
сиональных за4. Экспрессирующие вирусы
дач.
для работы с клетками млекопитающих.
5. Направленный мутагенез и
генная инженерия белков.
Направленный
мутагенез.
Использование случайного
мутагенеза. Генная инженерия белков.
ПК-1,
ПК-2
2
0
Раздел 2. Наноматериалы и биополимеры
.
1.2 Способы формирования их
структур.
Биополимеры ми:
(белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды).
2. Генетическая инженерия как
одно из направлений нанобиотехнологий.
ПК-1,
для овладения знания1. чтение текста;
2. использование
аудио- и видеозаписей, компьютерной техники и
ПК-2
1
0
3. Рекомбинантный
синтез
Интернета и др.;
биополимеров. Молекулярдля закрепления и синая биотехнология синтеза стематизации знаний
биополимеров. Синтез адге- 1. работа с конспектом лекзивных биополимеров. Реции; работа над учебным
комбинантный синтез кауматериалом,
чука и полигидроксиалкано- 2. составление плана и тезиатов.
сов ответа;
3. составление таблиц для систематизации учебного материала;
4. изучение нормативных материалов; ответы на контрольные вопросы;
для
формирования
умений:
1. решение профессиональных задач.
Раздел 4. Нанобиотехнологии в медицине
.
31. Нанотоксикология. Сравнительный анализ обычных
и
наноразмерных
структур идентичного химического строения. Золото – нанозолото. Полиэтиленгликоль (ПЭГ) – ПЭГ–
квантовые точки, и др.
Способы введения в организм и токсичность наночастиц.
2. Нанотехнологические аспекты адресной доставки
диагностических и лекарственных препаратов к органам- мишеням. Молекулярные мишени для транспорта через гематоэнцефалический барьер. Адресная
доставка лекарств с помощью Stealth-липосом.
3. Направленный транспорт
биодеградирующих полимерных наночастиц. Водорастворимые и коллоидные
формы «адресных» наночастиц. Адресная доставка
с помощью наногелей.
«Умные» дендримеры и
высокоселективные нанозонды.
1. для овладения знаниями:
чтение текста;
2. использование аудио- и видеозаписей, компьютерной
техники и Интернета и др.;
для закрепления и систематизации знаний
1. работа с конспектом лекции; работа над учебным
материалом,
2. составление плана и тезисов ответа;
3. составление таблиц для систематизации учебного материала; изучение нормативных материалов; ответы
на контрольные вопросы;
для
формирования
умений:
1. решение профессиональных
задач.
ПК-1,
ПК-2
1
4
Раздел 4. Нанобиотехнологии в фармации
.
1.4 Фундаментальные биологические механизмы, определяющие размер наночастиц
как НЛ: пиноцитоз, способность к длительной циркуляции в крови, прохождение
через физиологические барьеры, распознаваемость
клетками иммунной системы
и антителами, выведение из
организма.
2. Проблемы комплексного
анализа НЛ различными методами нанотехнологии,
биотехнологии, материаловедении, химии, физике,
биологии, медицине и фармакологии, используемых
для создания и изучения НЛ.
3. Требования, предъявляемые
к вспомогательным веществам и наноматериалам для
создания НЛ.
4. Органические наночастицы
сложного строения. Отличия
наноматериалов от других
материалов по морфологии
и физико-химическим свойствам. Физика и химия поверхности. Заряд, гидрофильность/гидрофобность,
кристаллическая структура,
адсорбционные свойства,
пористость и другие свойства. Отличия органических
и неорганических наночастиц по своим физикохимическим свойствам.
Строение, морфология и физико-химические свойства
НЛ на примере используемых в медицинской практике препаратов НЛ.
5. Анализ традиционных лекарственных средств. Методы анализа традиционных
лекарственных средств. Методы исследования морфологии и физико-химических
свойств наночастиц НЛ.
6. Циркуляция нанолекарств в
крови. Аккумуляция НЛ в
ПК-1,
для овладения знаниями:
1. чтение текста; использование аудио- и видеозаписей,
компьютерной техники и
Интернета и др.;
для закрепления и систематизации знаний
1. работа с конспектом лекции; работа над учебным
материалом,
2. составление плана и тезисов ответа; составление
таблиц для систематизации
учебного материала;
3. изучение нормативных материалов; ответы на контрольные вопросы;
для
формирования
умений:
1. решение профессиональных задач.
ПК-2
1
0
тканях и органах. Проникновение НЛ через физиологические барьеры. Фармакокинетика и фармакодинамика. Термины и определения.
Пути введения лекарственных препаратов. Адсорбция,
распределение, метаболизм,
элиминация. Экскреция и
клиренс. Циркуляция НЛ в
крови и их аккумуляция в
здоровых и патологических
тканях и органах. Прохождение или задержка НЛ физиологическими барьерами.
7. Влияние размера и физикохимических свойств наночастиц на процессы их циркуляции в крови, аккумуляции
в органах и тканях и прохождения/задержки физиологическими барьерами.
2. Задания для самостоятельной работы
Примерные тестовые задания
1.
Как называется явление, при котором простые «строительные блоки» собираются
вместе, образуя супермолекулы или ассоциаты с различной морфологией, специфическими
функциями, уникальными физико- химическими свойствами:
A.
Строительство
B.
Саморганизация
C.
Контаминация
D.
Денатурация
2.
Введение остатков Cys (SH-группа) для конъюгации с золотыми наночастицами с последующим серебряным усилением приводит к образованию:
A.
Ферментов
B.
Новых связей
C.
Фулероновых трубок
D.
Нанопроводов
3. Идентичными субъединицами белков или гликопротеидов в клеточной стенке бактерий и археобактерий образованы
A.
S-слои белков
B.
S-слои углеродов
C.
F-слои белков
D.
R-слои белков
3.
A.
Какие свойства S-слоев не относятся к полезным?
Формирование методом самосборки
B.
C.
D.
Высокая стабильность белков в составе S-слоев
Возможность формирования некоторыми белками регулярных массивов пор в S-слоях
Невозможность химической модификации
4.
A.
B.
C.
D.
Каких типов полиэлектролитов нелинейной архитектуры не существует?
Полимерных звезд
Сферических щеток
Прямоугольных щеток
Цилиндрических щеток
5.
A.
B.
C.
D.
Комплекс полимерных технологий исключает:
Жидкостное травление
Горячее прессование
Литье под давлением
Связывание молекул
6. К аналитическим методам исследования наноструктур не относится:
A.
Структурный анализ:
B.
Электропарамагнитный резонанс (ЭПР)
C.
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)
D.
Магнитно-резонансная томография (МРТ)
3. Темы рефератов
1. Биологические наноструктуры.
2. Экспрессия генов. Молекулярные механизмы считывания генетической информации.
3. Синтез белка. Основные принципы регуляции транскрипции.
4. Нанобиотехнологии прокариот.
5. Нанобиотехнология эуокариот.
6. Направленный мутагенез и генная инженерия белков..
7. Физико-химические свойства фармакологически значимых наночастиц.
8. Фуллерены и их аддукторы.
9. Наноматериалы. Способы формирования их структур.
10. Биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды).
11. Генетическая инженерия как одно из направлений нанобиотехнологий.
12. Наночастицы в биомедицинских исследованиях и медицинской практике.
13. Применение наночастиц в онкологии.
14. Нанотоксикология.
15. Медицинские наноматериалы.
16. Наноструктурные основы патогенеза.
17. Нанотехнологические варианты метода ПЦР в диагностике инфекционных заболеваний.
18. Нанотехнологические методы генодиагностики.
19. Наноматериалы как вспомогательные вещества НЛ.
20. Нанотехнологические аспекты адресной доставки диагностических и лекарственных
препаратов к органам- мишеням.
21. Нанобиотехнология биологически активных препаратов.
22. Микробиологическое производство интерферонов.
23. Иммуноглобулины.
24. Молекулярная биотехнология вакцин.
25.
4. Перечень вопросов для самопроверки
1. Какие биологические структуры можно отнести к наноструктурам?
2. Принципиальное значение нано-размерности как фактора, радикально меняющего физико-химические свойства супрамолекулярных структур и их способности взаимодействовать с биологическими объектами
3. Понятие экспрессии генов
4. Молекулярные механизмы считывания генетической информации
5. Технология рекомбинантных ДНК
6. Генетическая трансформация прокариот
7. Методы секвентирования ДНК
8. Полимеразная цепная реакция
9. Нанобиотехнологии прокарио
10. Нанобиотехнология эуокариот
11. Экспрессирующие вирусы для работы с клетками млекопитающих
12. Направленный мутагенез и генная инженерия белков
13. Направленный мутагенез и случайный мутагенез
14. Генная инженерия белков
15. Аналитические методы исследования наноструктур
16. Препаративные методы исследования наноструктур
17. Аналитическая молекулярная биотехнология
18. Микробиологические системы для нанобиотехнологии
19. Аналитическая иммунодиагностика методом ELISA
20. Моноклональные антитела
21. Гибридизация с ДНК-зондами
22. Измерение внутримолекулярных сил в белках
23. Физико-химические свойства фармакологически значимых наночастиц
24. Связь структуры наночастиц с их биологическими эффектами in vivo и in vitro
25. Наноматериалы (углеродные нанотрубки, фуллерены, аллотропные формы углерода,
трехкоординированные атомы углерода, графен, нанокристаллы, квантовые точки)
26. Способы формирования структур наноматериалов
27. Биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды)
28. Генетическая инженерия как одно из направлений нанобиотехнологий.\
29. Рекомбинантный синтез биополимеров
30. Молекулярная биотехнология синтеза биополимеров
31. Синтез адгезивных биополимеров
32. Регулируемая локальная гипертермия
33. Магнитно-резонансная томография (MРТ) и позитронно- эмиссионная томография (ПЭТ)
в нанобиотехнологии
34. Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (SPECT)
35. Фотодинамическая терапия опухолей
36. Проблемы нанотоксикологии
37. Медицинские наноматериалы
38. Наноструктурные основы патогенеза
39. Методы генодиагностики
40. Нанотехнологические методы генодиагностики
41. Генотерапия при помощи вирусных нановекторов
42. Молекулярные мишени для транспорта через гематоэнцефалический барьер
43. Нанобиотехнология биологически активных препаратов
44. Микробиологическое производство интерферонов при помощи модификации белков и
оптимизации экспрессии генов
45. Молекулярная биотехнология ферментных препаратов
46. Синтез иммунных препаратов при помощи нанотехнологий
47. Молекулярная биотехнология вакцин
Природоохранные нанобиотехнологии
5. Библиотечно-информационные ресурсы
5.1. Литература
а) основная:
1.
Гаврилов А.С. Фармацевтическая технология. Изготовление лекарственных препаратов [Текст]: учеб. для студентов учреждений высшего профессионального образования /
А.С Гаврилов. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 624 с. (25 экз.)
2.
Биотехнология: Теория и практика [Текст]: учеб. пособие / [Н.В. Загоскина и др.]; под
ред. Н.В. Загоскиной, Л.В. Назаренко – М.: Оникс, 2009. – 496 с. (25 экз.)
3.
Фармацевтическая технология. Технология лекарственных форм [Электронный ресурс]: учеб. / [И.И. Краснюк др.]; под ред. И.И. Краснюка, Г.В. Михайловой – М.: ГЭОТАРМедиа,
2011.
–
656
с.
–
Режим
доступа:
http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785970418055.html
4.
Орехов С.Н. Фармацевтическая биотехнология. Руководство к практическим занятиям
[Электронный ресурс]: учеб. пособие / С.Н. Орехов; под ред. В.А. Быкова, А.В. Катлинского
–
М.:
ГЭОТАР-Медиа,
2009.
–
384
с.
–
Режим
доступа:
http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785970413036.html
5.
Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. [Электронный ресурс]:
учеб. в 2-х томах. Том 1 / Под ред. В.В. Зверева, М.Н. Бойченко. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014.
– 448 с. – Режим доступа: http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785970414187.html
б) дополнительная:
1.
Джей Дж.М. Современная пищевая микробиология [Текст]: пер. 7-го англ. изд. /
Дж.М. Джей, М.Дж. Лесснер, Д.А. Гольден. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 886
с. (5 экз.)
2.
Эпигенетика [Текст] / Под ред. С.Д. Эллиса, Т. Дженювейна, Д. Рейнберга; пер. с
англ. под ред. А.Л. Юдина. – М.: Техносфера, 2010. – 496 с.
3.
Градова Н.Б. Биологическая безопасность биотехнологических производств [Текст]:
учеб. пособие / Н.Б. Градова., Е.С. Бабусенко, В.И. Панфилов. – М.: ДеЛи принт, 2010. – 136
с. (5 экз.)
4.
Газит Э. Нанобиотехнология: необъятные перспективы развития [Текст]: учеб. / Э. Газит; пер. с англ. А.Е. Соловченко; науч. ред. Н.Л. Клячко. – М.: Научный мир, 2011. – 152 с.
(5 экз.)
5.
Биосовместимые материалы: [Текст]: учеб. пособие / Под ред. В.И. Севастьянова,
М.П. Кирпичникова. – М.: МИА, 2011. – 544 с. ( 11 экз.)
6.
Фрешни Р.Я. Культура животных клеток [Текст]: практ. рук. / Р.Я. Фрешни; пер. 5-го
анг. изд. Ю. Н. Хомякова, Т.И. Хомяковой. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 691
с. (5 экз.)
7.
Биссвангер Х. Практическая энзимология [Текст]: учеб. изд. / Х. Биссвангер; пер. с
англ. Т.П. Мосоловой. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. – 328 с. (5 экз.)
8.
Молекулярное моделирование [Текст]: теория и практика / Х.Д. Хельтье и др.. – М.:
БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 318 с. (3 экз.)
5.2. Базы данных, справочные и поисковые системы, Интернет-ресурсы, ссылки.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
http://www.nanonewsnet.ru
http://www.nanometer.ru
http://www.nanoportal.ru
http://www.nanorf.ru
http://www.nanojournal.ru
http://www.rusnano.com
http://system-nanomed.ru
http://nanoindustry.su
http://www.nanotech-now.com/nanotechnology-medicine-glossary.htm
http://www.nano-biology.net/contactus.php
ttp://www.wildirisdesign.com/nano/nanomedicine.html
http://www.nano.org.uk/nanomednet
http://www.euronanotechnews.com/nanomedecinemain.htm
Разработчик:
Ассистент кафедры физики, математики
и биотехнологии СтГМУ, к.б.н., доцент
М.В. Топчий