Projekti / Programi
Združitev naprednih tehnik 3D tiskanja, elektropredenja in "spin-coatinga" s podporo aktivnih substanc (zdravilnih učinkovin, celic, r" s podporo aktivnih substanc (zdravilnih učinkovin, celic, rastnih faktorjev) za razvoj naprednih materialov za učinkovito oskrbo kroničnih ran
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.03 |
Tehnika |
Materiali |
Polimerni materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P000 |
Naravoslovno-matematične vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
biokompatibilnost, elektropredenje, fibroblasti, keratinociti, modelni filmi, oskrba ran, rastni dejavniki, 3D (bio) tiskanje, zdravilne učinkovine
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
33260 |
dr. Tina Maver |
Medicina |
Vodja |
2017 - 2019 |
177 |
Organizacije (1)
Povzetek
Vsebina projekta temelji na združevanju in povezovanju znanosti o materialih, pri čemer se bomo poslužili najnaprednejših tehnik (3D tiskanja materialov oziroma bio-materialov z različnimi lastnostmi, priprave nanovlaken z elektropredenjem in priprave modelnih filmov s spin-coaterjem), znanosti na področju farmacevtske tehnologije (vključevanje aktivnih komponent, kot so zdravilne učinkovine in/ali rastni dejavniki v nosilne materiale) ter znanosti na področju biomedicinskih aplikacij (in vitro testiranje sproščanja aktivnih komponent, fiziologija kroničnih ran, vključevanje celic, testiranje biokompatibilnosti). Interdisciplinaren pristop bo vodil do pomembnih ugotovitev na področju naprednih materialov za oskrbo ran in na področju nadzorovanega sproščanja zdravilnih učinkovin.
S 3D (bio) tiskalnikom bomo pripravili ogrodje materialov za oskrbo ran iz trenutno najpogosteje uporabljenih materialov za oskrbo kroničnih ran, z dokazanim pozitivnim vplivom na celjenje (alginat, karboksimetil celuloza, polikaprolakton idr.) Razvili bomo postopek za pripravo 3D tiskanega ogrodja z vključenimi keratinociti (ključnimi celicami epidermisa) in fibroblasti (ključne celice v dermisu). Na tako pripravljeno ogrodje, bomo s polindustrijskim aparatom za pripravo nanovlaken z elektropredenjem, napredli nanovlakna z vključenimi aktivnimi komponentami. Za lajšanje bolečine bomo vključili nesteroidno protivnetno učinkovino (NSAID) diklofenak in lokalna anestetika lidokain (s takojšnjim začetkom delovanja, a kratkotrajnim delovanjem) ter dolgo delujoči bupivakain. Zaradi številnih raziskav, ki potrjujejo ugodni vpliv rastnih dejavnikov na proces celjenja ran, bomo vključili tudi dva rastna dejavnika in sicer trombocitni rastni dejavnik (PDGF) in fibroblastni rastni dejavnik (FGF), ki pospešita proliferacijo fibroblastov, vplivata na depozicijo kolagena in imata pomembno vlogo pri procesu angiogeneze. Tako pripravljena nanovlakna bodo pozitivno vplivala na celjenje na treh nivojih: 1) zaradi lajšanja bolečine, se bo zmanjšal stres, s čimer se dokazano pospeši proces celjenja, 2) s pozitivnim vplivom rastnih dejavnikov na celjenje in 3) z elektropredenjem pripravljeno mrežo nanovlaken, ki posnema morfološko strukturo zunajceličnega matriksa, s čimer pozitivno vpliva na celjenje ran. Sledila bo sistematična karakterizacija pripravljenih materialov s številnimi metodami ter določitev varnosti in učinkovitosti na humanih celičnih kulturah. Preverili bomo vpliv tako pripravljenega materiala na viabilnost celic tudi po daljšem času (do enega meseca). Za preverjanje in razumevanje procesov/interakcij med polimernimi materiali in vključenimi aktivnimi komponentami ter med polimernimi materiali in fiziološkim okoljem v rani bomo pripravili modelne filme iz enakih osnovnih materialov kot bodo uporabljeni za pripravo 3D struktur. Slednje bomo s tehnikami QCM, SPR, AFM in IR ovrednotili tudi z molekulsko ločljivostjo, med drugim tudi v simuliranem fiziološkem okolju rane (simulacija fizioloških tekočin, vnetja idr.).
Projekt bo kljub bazični osnovi usmerjen v zasnovo patentabilnih in aplikativnih naprednih materialov, ki bi lahko prispevali k izboljšanju kvalitete življenja bolnikov s kroničnimi ranami, hkrati pa bo predstavljal platformo za testiranje tudi drugih sorodnih materialov s potencialom na področju regenerativne medicine. Z nadgradnjo bazičnih izsledkov s študijami biokompatibilnosti na Medicinski fakulteti Univerze v Mariboru na Inštitutu za biomedicinske vede, ki ga vodi doc. dr. Uroš Maver ter z možnostjo nadaljevanja raziskav s kliničnimi študijami pod strokovnim vodstvom prof. dr. Dragice Maje Smrke, dr. med, vodje Kliničnega oddelka za kirurške okužbe, Univerzitetnega kliničnega centra Ljubljana (finančna sredstva bomo zagotovili iz drugih virov), pa so odprte možnosti za objave v znanstvenih revijah zelo visoke kakovosti. Ciljamo tudi pripravo prototipnega izdelka in vloge za izvedbo klinične študije, ki bo osnova za bodočo realizacijo sp
Pomen za razvoj znanosti
Projekt je zastavljen zelo široko in posledično pričakujemo številne znanstvene prispevke oziroma objave.
V okviru prvega sklopa, kjer bo poudarek na pripravi 3D tiskanih materialov z vključenimi celicami, bomo pripravili več novih receptur za 3D tiskane biokompatibilne materiale, ustrezne za vključevanje celic. Tukaj pričakujemo vsaj eno patentno prijavo, v kolikor pa nam bo čas dopuščal, pa celo več. Tekom treninga za uporabo novega 3D tiskalnika, smo namreč dobili informacijo, da je izredno malo narejenega na področju 3D tiskanih hidrogelov. Slednji so na področju oskrbe ran zelo zaželeni, zato bi z uspešno pripravo hidrogela, ustreznega za 3D (bio) tiskanje, veliko doprinesli tako v gospodarskem (patentiranje, prodaja patenta), kot v znanstvenem smislu (članek, pričakovana visoka citiranost).
Nadalje je v drugem sklopu v ospredju uporaba tehnike elektropredenja, kjer bomo vključevali različne komponente (ZU, rastne dejavnike). Slednje bo zahtevalo precej prilagajanja pogojev in sestave, kar bomo raziskali in ovrednotili. Taka raziskava bo veliko doprinesla na področju znanosti (članek), dodatno pa bomo z njo pridobili številne nove izkušnje za nadaljnje raziskave na tem področju.
V tretjem sklopu bomo in vitro preverili sproščanja vseh vključenih komponent, pri čemer bomo dobili ogromno podatkov, z obdelavo katerih si ponovno lahko obetamo vsaj en članek. Biokompatibilnostne študije, ki bodo prav tako v veliki meri izvedene v okviru tretjega sklopa, bodo obogatile vse rezultate v smislu možnosti objav v boljših revijah, po drugi strani pa nas bodo približale možnosti dejanske uporabe novih materialov v kliniki, s čimer bi naredili veliko dobrega ne le v znanstvenem smislu, pač pa tudi v gospodarskem in predvsem družbenem (izboljšanje kvalitete življenja bolnikov).
Združitev prvih treh sklopov bo rezultirala v materialu, ki bi lahko predstavljal revolucijo na področju celjenja kroničnih ran, saj vseh omenjenih pozitivnih dejavnikov, ni bilo še združenih v nobeni raziskavi. Ker bomo imeli narejene vse in vitro raziskave tako za varnost kot učinkovitost, je naslednji korak dejansko klinika, ki nam bo odprla možnosti za nove objave na medicinskem področju.
Povsem bazičen četrti sklop bo izrednega pomena za raziskave na nano-nivoju. Raziskanje interakcij in razlaga vsega kar opažamo na makro nivoju, bo obogatila področje oskrbe ran, kjer običajno ta vidik ni raziskan in upoštevan. Tudi tukaj predvidevamo vsaj eno objavo v članku.
Vse raziskave bomo zagotovo predstavili tudi na več mednarodnih konferencah, s čimer bomo razširili znanstveno mrežo povezav in povečali možnost za pridobitev novih bilateralnih oziroma EU raziskovalnih projektov za nadaljevanje raziskav na področju omenjene tematike.
Pomen za razvoj Slovenije
V primeru pozitivnih rezultatov in vitro raziskav varnosti in učinkovitosti novega materiala za oskrbo ran, bomo pripravili vlogo za Komisijo RS za medicinsko etiko. Nadalje bomo s pomočjo prof. dr. Dragice Maje Smrke , dr. med pripravili protokol za izvedbo kliničnih raziskav. V pozitiven izid klinične raziskave takega izdelka ne dvomimo, saj so v njem združene številne komponente, za katere je bilo dokazano, da vsaka za sebe ugodno vpliva na proces celjenja ran. Sledila bo priprava patenta in prodaja le tega oziroma v primeru interesa s strani slovenske industrije, združitev interesov v kakšni drugačni obliki.
Morebitna splavitev takega izdelka na trg bi pomenila največ dobrega za bolnike s kroničnimi ranami, katerim bi se zaradi zmanjšanja bolečine in skrajšanja časa celjenja, v veliki meri izboljšala kvaliteta življenja. Nenazadnje pa bi lahko uporaba takega izdelka na račun skrajšanega časa celjenja, dolgoročno pomenila tudi zmanjšanje stroškov za zavarovalnico.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
