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
___________________________
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 | Кол-во часов | Коды формируемых компетенций |
Раздел 1. Молекулярно-биологические основы нанобиотехнологии | ||||
1. | 1. Создание и скрининг библиотек ДНК. Клонирование структурных генов эукариот. Космиды. Генетическая трансформация прокариот. Химический синтез ДНК. Синтез генов. Методы секвентирования ДНК. Полимеразная цепная реакция. 2. Нанобиотехнологии прокариот. Применение сильных регулируемых промоторов. Химерные белки. Оптимизация экспрессии генов. Повышение выхода рекомбинантных белков. Повышение эффективности экспрессии. 3. Нанобиотехнология эуокариот. Hекомбинантные эукариотические системы. Системы экспрессии Saccharomyces cerevisiae. Системы экспрессии с использованием культур клеток насекомых. Челночный вектор на основе биовируса. 4. Экспрессирующие вирусы для работы с клетками млекопитающих. 5. Направленный мутагенез и генная инженерия белков. Направленный мутагенез. Использование случайного мутагенеза. Генная инженерия белков. | 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 2. над учебным материалом, составление плана и тезисов ответа; 3. составление таблиц для систематизации учебного материала; 4. изучение нормативных материалов; ответы на контрольные вопросы; для формирования умений: 1. решение профессиональных задач. | 20 | ПК-1, ПК-2 |
Раздел 2. Наноматериалы и биополимеры | ||||
2. | 1. Способы формирования их структур. Биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды). 2. Генетическая инженерия как одно из направлений нанобиотехнологий. 3. Рекомбинантный синтез биополимеров. Молекулярная биотехнология синтеза биополимеров. Синтез адгезивных биополимеров. Рекомбинантный синтез каучука и полигидроксиалканоатов. | для овладения знаниями: 1. 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; 4. изучение нормативных материалов; ответы на контрольные вопросы; для формирования умений: 1. решение профессиональных задач. | 10 | ПК-1, ПК-2 |
Раздел 4. Нанобиотехнологии в медицине | ||||
3. | 1. 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. | 14 | ПК-1, ПК-2 |
Раздел 4. Нанобиотехнологии в фармации | ||||
4. | 1. 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 физико-химическим 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 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 физико-химических свойств наночастиц на процессы их циркуляции в крови, аккумуляции в органах и тканях и прохождения/задержки физиологическими барьерами. | 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. | 10 | ПК-1, ПК-2 |
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. Какие свойства S-слоев не относятся к полезным?
A. Формирование методом самосборки
B. Высокая стабильность белков в составе S-слоев
C. Возможность формирования некоторыми белками регулярных массивов пор в S-слоях
D. Невозможность химической модификации
4. Каких типов полиэлектролитов нелинейной архитектуры не существует?
A. Полимерных звезд
B. Сферических щеток
C. Прямоугольных щеток
D. Цилиндрических щеток
5. Комплекс полимерных технологий исключает:
A. Жидкостное травление
B. Горячее прессование
C. Литье под давлением
D. 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 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 / [ и др.]; под ред. , – М.: Оникс, 2009. – 496 с. (25 экз.)
3. Фармацевтическая технология. Технология лекарственных форм [Электронный ресурс]: учеб. / [ др.]; под ред. , – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011. – 656 с. – Режим доступа: http://www. studentlibrary. ru/book/ISBN9785970418055.html
4. Орехов биотехнология. Руководство к практическим занятиям [Электронный ресурс]: учеб. пособие / ; под ред. , – 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. , . – 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, . – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 886 с. (5 экз.)
2. Эпигенетика [Текст] / Под ред. , Т. Дженювейна, Д. Рейнберга; пер. с англ. под ред. . – М.: Техносфера, 2010. – 496 с.
3. Градова безопасность биотехнологических производств [Текст]: учеб. пособие / ., , . – М.: ДеЛи принт, 2010. – 136 с. (5 экз.)
4. Нанобиотехнология: необъятные перспективы развития [Текст]: учеб. / Э. Газит; пер. с англ. ; науч. ред. . – М.: Научный мир, 2011. – 152 с. (5 экз.)
5. Биосовместимые материалы: [Текст]: учеб. пособие / Под ред. ,
. – М.: МИА, 2011. – 544 с. ( 11 экз.)
6. Фрешни животных клеток [Текст]: практ. рук. / ; пер. 5-го анг. изд. , . – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 691 с. (5 экз.)
7. Практическая энзимология [Текст]: учеб. изд. / Х. Биссвангер; пер. с англ. . – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. – 328 с. (5 экз.)
8. Молекулярное моделирование [Текст]: теория и практика / [ и др.]. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 318 с. (3 экз.)
5.2. Базы данных, справочные и поисковые системы, Интернет-ресурсы, ссылки.
1. http://www. nanonewsnet. ru
2. http://www. nanometer. ru
3. http://www. nanoportal. ru
4. http://www. nanorf. ru
5. http://www. nanojournal. ru
6. http://www.
7. http://system-nanomed. ru
8. http://
9. http://www. /nanotechnology-medicine-glossary. htm
10. http://www. /contactus. php
11. ttp://www. /nano/nanomedicine. html
12. http://www. nano. org. uk/nanomednet
13. http://www. /nanomedecinemain. htm
Разработчик:
Ассистент кафедры физики, математики
и биотехнологии СтГМУ, к. б.н., доцент
