Projekti / Programi
Bioaktivni materiali z imobiliziranimi bifunkcionalnimi peptidi za medicinske aplikacije
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.03 |
Tehnika |
Materiali |
Polimerni materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P360 |
Naravoslovno-matematične vede |
Anorganska kemija |
| T390 |
Tehnološke vede |
Polimerska tehnologija, biopolimeri |
| T490 |
Tehnološke vede |
Biotehnologija |
| B510 |
Biomedicinske vede |
Infekcije |
biomateriali, peptidi, imobilizacija, antimikrobni, nevtralizacija endotoksina, bakterijski biofilm
Raziskovalci (6)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
07731 |
dr. Jožefa Friedrich |
Biotehnologija |
Vodja |
2007 - 2009 |
184 |
| 2. |
06628 |
dr. Roman Jerala |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2007 - 2009 |
1.190 |
| 3. |
27945 |
dr. Ivan Jerman |
Kemija |
Raziskovalec |
2007 - 2008 |
385 |
| 4. |
21426 |
dr. Mateja Manček Keber |
Farmacija |
Raziskovalec |
2008 - 2009 |
159 |
| 5. |
02565 |
dr. Boris Orel |
Kemija |
Raziskovalec |
2007 - 2008 |
981 |
| 6. |
17280 |
Darija Oven |
|
Tehnični sodelavec |
2007 - 2009 |
4 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
20.996 |
Povzetek
Bakterijske infekcije predstavljajo eno najpomembnejših nevarnosti za zdravje. Poseben problem predstavljajo bakterijski biofilmi, to so združbe bakterij na površinah, ki so odporni na delovanje antibiotikov in predstavljajo enega največjih problemov za biomedicinske materiale, kot so npr. katetri. Nekatere probleme pri preprečevanju nastanka biofilmov rešujejo materiali, ki sproščajo antimikrobne učinkovine. Poleg nezaželenega sproščanja učinkovin v okolico in s tem padajoče učinkovitosti samo antimikrobno delovanje ne zadošča, ker bakterijski endotoksin, sproščen iz uničenih bakterij, lahko vodi do vnetja in celo sepse. Zato je zaželena priprava materialov, ki bi imeli poleg antimikrobnega delovanja tudi zmožnost nevtralizacije endotoksina. V projektu predlagamo pripravo materialov s konjugiranimi bifunkcionalnimi peptidi, ki imajo antimikrobno delovanje in istočasno vežejo bakterijski endotoksin. Pričakujemo, da bi imobilizirani peptidi lahko imeli boljše antimikrobno delovanje v primerjavi s topnimi peptidi, ker z visoko površinsko gostoto imobiliziranih peptidov pride do bolj učinkovitega delovanja na bakterijsko membrano preko t.i. »carpet modela«. Naslednja prednost predlaganega pristopa je, da lahko uporabimo peptide, ki imajo sicer toksično delovanje, če so sproščeni v obtoku. Tak primer je ciklični lipopeptid polimiksin B, ki je eden najboljših nevtralizatorjev endotoksina. Omenjen peptid, ter druge peptide s širokim antimikrobnim spektrom delovanja, katere smo pripravili v okviru EU projekta ANEPID bomo imobilizirali direktno na površino različnih polimernih materialov uporabljenih v medicini, kot so polisiloksani (silikoni), polivinilklorid, poliuretan... pa tudi na površino materialov pridobljenih s sol-gel tehnologijo. Izmerili bomo številne lastnosti bioaktivnih materialov kot so spekter antimikrobnega delovanja, kapaciteta vezave endotoksina, stabilnost, občutljivost na ionsko jakost, zmožnost regeneriranja materiala in določili mehanizem delovanja na bakterije. Predvidevamo, da bomo v primeru obetavnih rezultatov izdelali prototip katetra in ga testirali in vitro kot tudi in vivo. Poleg zaščitnega delovanja bomo preizkusili tudi uporabnost materialov za farmacevtske in medicinske aplikacije kot je odstranjevanje endotoksina ter za biotehnološke aplikacije.
Pomen za razvoj znanosti
Mikrobni biofilmi so populacije mikroorganizmov, ki so pritrjene na podlago. Bakterije, ki rastejo v biofilmu, se občutno razlikujejo od odgovarjajočih planktonskih oblik: po ekspresiji genov, celični fiziologiji in po močno povečani odpornosti proti antibiotikom. Zato biofilmi predstavljajo velik problem v medicini in najboljši pristop za reševanje tega problema je preprečevanje nastanka biofilma. V našem projektu smo pokazali možnost novega izvirnega pristopa. Pokazali smo, da je možno pripraviti materiale z antimikrobno aktivnostjo na površini tako, da nanje, preko primerne silanske površinske prevleke, kovalentno vežemo bioaktivne peptide. Pri uporabi izbranih peptidov imajo take površine poleg antimikrobne aktivnosti tudi sposobnost vezave bakterijskih endotoksinov, katerih prisotnost v krvi vodi do dramatičnih kliničnih posledic, kot je septični šok. Take površinske prevleke bi bile primerne za uporabo na medicinskih napravah - kot so razni implantati - za preprečitev tvorbe bakterijskega biofilma. Raziskave na področju razvoja novih biomaterialov za medicino na eni strani in antimikrobnih peptidov na drugi so zelo aktualne, kar omogoča objavo dognanj v mednarodno priznanih znanstvenih revijah. Pridobljena nova spoznanja so lahko v prihodnosti dobra osnova za gospodarsko izkoriščanje.
Pomen za razvoj Slovenije
Pokazali smo novo možnost za reševanje problema tvorbe bakterijskega biofilma na medicinskih napravah, kot so razni implantati. Raziskave so interdisciplinarne, saj povezujejo znanja z različnih področij, kot so nanomateriali, biotehnologija, biokemija, mikrobiologija in medicina. Privedle so do pridobitve novih znanj, razvoja novih, kompleksnih metodologij ter testiranja uporabnosti najsodobnejših analitskih tehnik za konkretni problem. Nakazana je možnost razvoja novih tehnologij in novih izdelkov. Vse to lahko prispeva k tehnološkemu in gospodarskemu razvoju Slovenije. Končna uporaba novih izdelkov pa je namenjena varovanju zdravja.
Rezultate raziskav objavljamo v mednarodni znanstveni literaturi in jih prikazujemo na domačih in mednarodnih znanstvenih srečanjih. Skupaj s sodelavci na predhodnem evropskem projektu smo prijavili mednarodni patent. Vse omenjeno doprinaša k promociji Slovenije v svetu.
Projekt je vključeval tudi mentorstvo mladim raziskovalcem, ki so uspešno zaključili doktorski študij, oz. so pridobili nova znanja in nove izkušnje na področju priprave biomaterialov, razvoja in uporabe zahtevnejših analitskih, mikrobioloških in biokemijskih metod. Vse navedeno je prispevalo k vzgoji vsestransko usposobljenega znanstvenega osebja.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
