prof. RNDr. Martin Hrubý, DSc
Head of the Department of Supramolecular Polymer Systems and Head of the SUPRAMOL Centre
Operační program Jan Ámos Komenský (výzva: Špičkový výzkum) / OPJAK
Projekt: CZ.02.01.01/00/22_008/0004607–NETPHARM
Doba řešení: 2024-2028
Cílem projektu NETPHARM je vytvořit integrovanou síť spolupracujících excelentních VaV center podílejících se na translačním vývoji pokročilých terapií a delivery systémů léčiv. Nejvyšší aplikační i terapeutický potenciál budou mít nová pokročilá léčiva nebo drug delivery systémy/formulace na bázi lipidických nebo polymerních nanočástic, nanotechnologií a biotechnologií uplatněných v nových modelech translační medicíny nebo diagnostických prostředcích. Výzkum cílí zejména na zranitelnou subpopulaci pacientů, jako jsou těhotné ženy, farmakorezistentní, obézní, steatotičtí, geriatričtí pacienti nebo pacienti se selháním ochranných bariér.
Celý projekt se se skládá z 5 Výzkumných Záměrů (VZ) vyžadující velkou míru interdisciplinarity a to pod vedením hlavního odborného manažera, prof. Petra Pávka.
prof. Kateřina Vávrová
prof. František Štaud
doc. Martin Hrubý, ÚMCH
Ing. Jiří Brus DSc., ÚMCH
doc. Daniela Fialová
dr. Tomáš Smutný
Přehled partnerů projektu
Head of the Department of Supramolecular Polymer Systems and Head of the SUPRAMOL Centre
Pokročilé supramolekulární polymerní systémy citlivé na vnější podněty pro diagnostiku a terapii zánětů. Cílem bude vyvinout komplexní teranostické (terapeutické + diagnostické) řešení zánětlivých onemocnění. Budou koncipovány nové polymerní systémy zaměřené na zánětlivá onemocnění pro inteligentní biomedicínu nové generace pro individualizovanou terapii založenou na polymerech reagujících na kombinaci vnějších podnětů. Polymery přizpůsobené pro tyto aplikace budou použity jako klíčové komponenty v systémech pro včasnou detekci, lokální a systémovou terapii zánětu, se zvláštním zaměřením na aplikace v ortopedických a dentálních inteligentních implantátech.
Využití umělé
inteligence a pokročilé spektroskopie pro racionální návrh systémů pro podávání léčiv
se širokým spektrem biologické aktivity. Cílem je vývoj nových experimentálně-výpočtových strategií
využívajících umělou inteligenci, strojové učení a rozsáhlých predikcí molekulárních parametrů pro
návrh pokročilých dopravních systémů léčiv.
K vytvoření integrovaného prediktivního modelu umožňující pochopení vztahů mezi strukturou a aktivitou nově vyvíjených formulací, zahrnující jak fyzikální vlastnosti, tak i biologické účinky, budou využity přístupy strojového učení a umělé inteligence v kombinaci s vysoce výkonnou spektroskopií
Výzkumný záměr VZ3 je vysoce komplementární k VZ1 Farmaceutická chemie a VZ2 Farmakologie, protože nabízí alternativní strategie pro překonání toxicity léčiv a přístup k jinak nedosažitelným terapeutickým cílům a vývojem koncepčně nových cest k individualizované léčbě pomocí inovativních lékových forem a strategií dopravy léčiv. Budou zkoumány jak existující, tak nově objevené nízkomolekulární API, jejichž nevýhodou je nízká biologická dostupnost nebo nevýhodná biodistribuce (skupina prof. Štěpánka, prof. Šoóše a prof. Zbytovské - VŠCHT).Vývoj systémů pro včasnou detekci zánětu. Budou vyvinuty miniaturizovatelné potenciometrické senzory chemického mikroprostředí na bázi polymerů pro použití v inteligentních implantátech. Tyto senzory budou schopny detekovat časný sterilní zánět a bakteriální infekci, rozlišovat mezi nimi a bezdrátově předávat tyto informace externímu čtecímu zařízení.
Senzor schopný rozpoznat sterilní a bakteriální infekci a rozlišit je (11/2025).
Vývoj aktivovatelných systémů na vyžádání pro lokální kontrolu zánětu. Bude vyvinut a
optimalizován
na vyžádání aktivovatelný systém na bázi biokompatibilních polymerů pro lokální léčbu zánětu.
Terapeutický polymerní systém bude po stanovení diagnózy dálkově nebo samočinně aktivován tak, aby
uvolňoval vhodná léčiva v rozpustné nebo polymerně nanoformulované formě.
Polymerní systém aktivovatelný na vyžádání pro lokální léčbu zánětu (02/2027).
Vývoj systémů pro systémovou léčbu zánětů. Budou syntetizovány a optimalizovány supramolekulární polymerní systémy pro dopravu léčiv reagující na vnější podněty pro léčbu systémových zánětů, jako jsou polymerní polymerosomy a polymerní micely synergicky reagující na podněty specifické pro zánět (zejména pokles pH + přítomnost ROS).
Supramolekulární stimulačně reagující polymerní doručovací systém pro systémovou léčbu zánětu (03/2026).
Funkční testování v definovaných abiotických systémech, biologické testování in vitro a in vivo. Budou získány údaje in vitro a in vivo o funkčnosti systémů vyvinutých v rámci cíle 2.
Pro systémy vyvinuté v rámci aktivity Pokročilé supramolekulární polymerní systémy citlivé na vnější podněty pro diagnostiku a terapii zánětů. bude testována jejich funkčnost in vitro v modelových dobře definovaných abiotických systémech. Poté bude provedeno biologické testování in vitro a in vivo (na pokusných zvířatech).
Metodika racionálního designu pro nové generace polymerních (polysacharidových) lékových forem: Bude vyvinut nový výpočetně-experimentální postup založený na principech racionálního designu pro přípravu, vývoj a strukturní charakterizaci pokročilých lékových forem na bázi kompozitů léčiva a polysacharidů s cíleným chováním.
Postupy pro přípravu, vývoj a strukturní charakterizaci pokročilých lékových forem na bázi kompozitů léčiv a polysacharidů
(10-12/2027 až 1-2/2028).
Pochopení procesů samouspořádání "léčivo-polymer/polysacharidy" a procesů během uvolňování léčiva. Bude formulována metodika testování nově vyvinutých systémů "léčivo-polymer/polysacharidy" na základě stanovené struktury a dynamiky molekul v atomovém rozlišení.
Metodika testování vyvinutých systémů léčivo-polymer/polysacharidy (12/2026).
Metodika pro stanovení mezijaderných kontaktů dlouhého dosahu a minimalizace experimentálního
času při určování struktury vícesložkových pevných lékových forem. Bude vyvinuta
experimentálně-výpočetní metoda NMR krystalografie umožňující nalézt klíčové geometrické parametry
definující hlavní strukturní motivy v pevných kokrystalových lékových formách a jejich amorfních
analogiích.
Experimentální metody umožňující přesné určení polohy protonu ve vodíkové vazbě v "-COO...H...N-" (6-7/2024); Metoda umožňující nalézt klíčová geometrická omezení definující hlavní strukturní motivy v kokrystalech a jejich amorfních analogiích (12/2024 až 01/2025).
Experimentální metody umožňující přesné určení polohy protonu ve vodíkové vazbě v "-COO...H...N-" (6-7/2024); Metoda umožňující nalézt klíčová geometrická omezení definující hlavní strukturní motivy v kokrystalech a jejich amorfních analogiích (12/2024 až 01/2025).
Stanovení strukturních dat v reálném čase a získání strukturních zákonitostí v amorfních
pevných lékových formách. Budou vyvinuty nové přístupy založené na strojovém učení, umělé
inteligneci, rozsáhlých předpovědích a výpočtech NMR parametrů, které umožní zkrátit čas potřebný k
získání spolehlivých strukturních dat a objasnit strukturní zákonitosti v amorfních pevných lékových
formách.
Budou vyvinuty nové přístupy založené na strojovém učení, rozsáhlých předpovědích a výpočtech NMR parametrů, které umožní zkrátit dobu potřebnou k získání spolehlivých strukturních dat a objasnit strukturní zákonitosti v amorfní fázi pevných lékových forem (1. fáze 12/2025); pomocí rozsáhlých kvantově-chemických výpočtů a rozsáhlých předpovědí NMR parametrů budou spektrální rysy získané faktorovou analýzou NMR spekter převedeny na typické struktury, které jsou zodpovědné za strukturní variabilitu zkoumaných amorfních systémů (2 fáze 6/2026).
Výsledky budou postupně zveřejňovány