Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Eksperimentalna biofizika kompleksnih sistemov

Obdobja
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.02.00  Naravoslovje  Fizika   

Koda Veda Področje
B260  Biomedicinske vede  Hidrobiologija, morska biologija, ekologija voda, limnologija 

Koda Veda Področje
1.03  Naravoslovne vede  Fizika 
Ključne besede
Biofizika, membrane, celice, tkiva, magnetne resonance, spinski označevalci, spinski lovilci, antioksidativni procesi, simulacije spektrov, liposomi, nanodelci, oksimetrija , lastna difuzija, odmev spinov, porozna heterogena struktura, pretok, kromatografija, agrotehnika, katalizatorji
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (26)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  20208  dr. Zoran Arsov  Biotehnologija  Raziskovalec  2009 - 2014  135 
2.  30867  dr. Franci Bajd  Fizika  Raziskovalec  2009 - 2014  89 
3.  32285  dr. Daniele Biglino  Fizika  Raziskovalec  2010 - 2013  29 
4.  33402  dr. Nina Bizjak  Fizika  Mladi raziskovalec  2010 - 2014  13 
5.  33037  dr. Sergej Faletič  Fizika  Tehnični sodelavec  2010 - 2014  84 
6.  32004  dr. Mihael Gojkošek  Vzgoja in izobraževanje  Mladi raziskovalec  2009 - 2013  41 
7.  34375  dr. Bor Gregorčič  Vzgoja in izobraževanje  Mladi raziskovalec  2011 - 2014  111 
8.  06778  dr. Orest Jarh  Fizika  Raziskovalec  2009  133 
9.  21546  dr. Tilen Koklič  Fizika  Raziskovalec  2009 - 2014  139 
10.  30633  Sandra Kure    Tehnični sodelavec  2009 - 2012  16 
11.  24013  dr. Samo Lasič  Fizika  Raziskovalec  2009  32 
12.  31709  dr. Ajasja Ljubetič  Biokemija in molekularna biologija  Tehnični sodelavec  2009  93 
13.  33075  Alma Mehle    Tehnični sodelavec  2010 - 2014  14 
14.  14574  dr. Mojca Urška Mikac  Fizika  Raziskovalec  2009 - 2014  150 
15.  16355  dr. Aleš Mohorič  Fizika  Raziskovalec  2009 - 2014  435 
16.  28861  dr. Stane Pajk  Farmacija  Raziskovalec  2012 - 2014  189 
17.  03070  dr. Slavko Pečar  Farmacija  Raziskovalec  2009 - 2014  415 
18.  07777  dr. Gorazd Planinšič  Fizika  Raziskovalec  2009 - 2014  542 
19.  07925  Ana Sepe    Tehnični sodelavec  2009 - 2014  131 
20.  12056  dr. Igor Serša  Fizika  Vodja  2009 - 2014  471 
21.  02018  dr. Janez Stepišnik  Fizika  Raziskovalec  2009 - 2014  313 
22.  01119  dr. Marjeta Šentjurc  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2009 - 2014  511 
23.  18273  dr. Janez Štrancar  Fizika  Raziskovalec  2009 - 2014  374 
24.  32057  dr. Iztok Urbančič  Fizika  Raziskovalec začetnik  2009 - 2014  133 
25.  28490  dr. Jernej Vidmar  Srce in ožilje  Raziskovalec  2012 - 2014  89 
26.  30871  dr. Maja Zorc  Fizika  Mladi raziskovalec  2009 - 2014  57 
Organizacije (2)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.987 
2.  1554  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za matematiko in fiziko  Ljubljana  1627007  34.249 
Povzetek
Na osnovi številnih izkušenj različnih tehnik in pristopov elektronske paramagnetne resonance-EPR (spinsko označevanje - SL EPR, koncentracijsko slikanje-CI EPR, kinetično slikanje z-KI EPR in enodimenzionalno slikanje - 1D EPR) in izkušenj pri razvoju simulacijskih orodij za karakterizacijo kompleksnih biosistemov kot so biomembrane ali membranski proteini bomo nadaljevali raziskave: -glikoziliranih celičnih površin, njihove reologije, dinamike in funkcije s pomočjo spinskega označevanja celičnih površin, simulacij agregiranja sladkornih verig ter SAXS raziskav (small angle X-ray scattering), -prenosa signalnih poti ter različnih interakcij med različnimi konstituenti biomembran, kot so encimi, črpalke, receptorji, membranske domene in rafti, glikokaliks, itd., in na podlagi teh ugotovitev razikave možnosti uporabe lipidnih modelnih sistemov za razvoj lipidnih biosenzorjev, -funkcionalnih lastnosti določenih membranskih proteinov s spinskim označevanjem njihovih aktivnih mest ter raziskave konformacijskih stanj ter nizko-ločljive strukture membranskih proteinov s pomočjo SDSL EPR (site directed spin labeling EPR in GHOST kondenzacijo), -vplivov biološko aktivnih snovi (kemoterapevtikov, toksinov, anestetikov, ipd.) na lateralno strukturo in funkcijo membranskih domen ter na antioksidativne lastnosti modelnih celic oz. celic različnih celičnih linij, s posebnim poudarkom na študiju nelinearnih pojavov v bioloških sistemih, -struktur lipidnih nanonosilcev za ciljan transport zdravilnih učinkovin v tkiva s posebnim poudarkom na razumevanju mehanizmov transporta, mehanizmov interakcij nanostruktur s celicami (zlivanje, endocitoza, adsorpcija) in porazdelitev učinkovin, -reaktivnih prostih radikalov in zaščite pred njihovim delovanjem z metodo spinskih lovilcev -oksigenacije celic in tkiv v različnih patoloških procesih z EPR oksimetrijo in vivo in vpliv različnih terapij (radioterapije, kemoterapije, elektroterapije in njihove kombinacije) na oksigenacijo in na učinkovitost terapij. Drug del raziskav je povezan z uporabo metod magnetne resonance za proučevanje različnih bioloških procesov in vivo in in vitro. Pri preiskovalnih metodah ima pomembno vlogo MR mikroskopija in spektroskopske metode z MR, predvsem vodikova in fosforjeva spektroskopija. Problematika, ki jo bomo obravnavali s temi metodami pokriva področja: -Proučevanje procesa raztapljanja krvnih strdkov. V tem primeru lahko z dinamičnim MR slikanjem proučujemo učinkovitost različnih zdravil in pristopov pri raztapljanju krvnih strdkov v umetnem sistemu krvnega obtoka. Tovrstne raziskave bodo lahko veliko pripomogle k bolj učinkovitemu zdravljenju infarktnih stanj. -Uporaba MR v stomatologiji. V tem primeru nameravamo pokazati, da lahko z MR mikroskopijo dobimo dosti bolj natančne slike zobne pulpe, kot nam jih doslej omogočajo standardne metode rentgenskega slikanja. To je predvsem pomembno in uporabno pri ondodontski stomatolških posegih. -Rast in proučevanje poškodb dreves. Pri celjenju poškodb dreves je zanimivo poznati porazdelitev vode v poškodovanem tkivu. Tudi v tem primeru si lahko veliko pomagamo z MR mikroskopijo. Ta nam namreč omogoča posneti visokoločljive slike porazdelitve vode v lesu. -Proučevanje poroznih materialov z metodami merjenja difuzije z MR. Difuzija v tekočinah se lahko precej razlikuje glede na to, ali je tekočina prosta ali pa je omejena s porami. V slednjem primeru prihaja namreč do pogostih trkov molekul s stenami por. Njihovo dinamiko lahko proučujemo s pomočjo modernih metod merjenja difuzije. -MRI je med najbolj primernimi metodami za opazovanje zrnate snovi, še posebej za sledenje gibanja delcev. MRI je nedestruktivna metoda, omogoča slikanje poljubnega preseka vzorca in merjenje hitrosti gibanja delcev. Med aktualnimi problemi kjer lahko z uporabo MRI pričakujemo koristne rezultate so: opazovanje konvekcijskih tokov, slikanje porazdelitve mehanskih napetosti pred zdrsi...
Pomen za razvoj znanosti
Raziskave skupine so pokrivale več velikostnih skal in se dotikale različnih problemov biofizike. Tako smo na molekularnem nivoju razvili novo metodo na osnovi SDSL EPR in simulacij lokalnih konformacijskih prostorov. Metoda predstavlja alternativo obstoječim metodam visoko-ločljive strukturne karakterizacije proteinov in njihovih kompleksov. Obstoječe metode namreč pri fizioloških pogojih in pri hitrih dinamičnih pojavih dajo slabe rezultate. Z razvojem kombinirane SL EPR - FMS smo uvedli popolnoma nov pristop k študiju strukturnih lastnosti in vloge membranskih domen. Z njim smo razjasnili pomemben problem membranske biofizike, to je problem lateralne strukturiranosti oziroma pojava membranskih domen in njihove vloge pri medceličnih interakcijah ter interakcijah z biokativnimi snovmi. Zadnje desetletje raziskav namreč spreminja splošno uveljavljeno prepričanje, da aktivne membranske procese določajo v glavnem lastnosti membranskih proteinov. Kljub vsemu pa je lateralna heterogenost membran ostajala nerešen problem zaradi nasprotujočih si rezultatov spektroskopskih in mikroskopskih tehnik, ki v večini primerov izvirajo iz problematičnih eksperimentalnih zahtev po občutljivosti v nanometrski in nanosekundni skali. Na večji prostorski skali smo z razvojem posebnih metod MRI, kot so posebne hitre metode MR slikanja, metode difuzijskega slikanja ter metode MR slikanja v šibkem polju, dosegli nedestruktiven in bolj učinkovit vpogled v do zdaj neznane dinamične pojave in strukturiranost na mikrometrski skali v bioloških sistemih in vivo. Z novimi metodami smo lahko razložili mehanizme nastajanja in razpadanja netkivnih skupkov celic, na primer raztapljanja krvnih strdkov. Nove MRI metode imajo poseben pomen tudi za spremljanje doziranja in ciljanjega transporta zdravilnih učinkovin v žive organizme. Razvoj metod MR slikanja v šibkem magnetnem polju pa odpira nove raziskovalne možnosti, saj pri slikanju v šibkem polju poteka relaksacijska dinamika drugače kot v visokem polju, s čimer omogoča komplementarne meritve spektrov in medspinskih interakcij. Odkritja, ki jih je dosegla skupina so velikega pomena tudi pri razumevanju mehanizmov različnih patoloških pojavih njihovem zdravljenju. Z raziskavami na področju protimikrobnih lastnosti nanomaterialov smo prišli do pomembnih spoznanj o interakcijah med celicami in nanomateriali. Ta spoznanja so pomembna za poznavanje varnosti novih nanotehnologij in rabe nanodelcev. Izpostavimo lahko tudi izjemno interdisciplinarno naravnanost naših raziskav. Te so povezovale različna področja naravoslovja, biotehnologije in medicine. Hkrati pa smo s fizikalnim pristopom raziskovanja omogočili odkrivanje mehanizmov strukturiranosti, samoorganizacije in dinamike kompleksnih bioloških sistemov.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskave membran, tkiv in organizmov so nas vodile do spoznavanja mehanizmov interakcij v bioloških sistemih in razumevanja patofizioloških stanj, kot so na primer rak in žilna obolenja. Z novimi spoznanji v strukturni biofiziki proteinskih kompleksov smo podkrepili razvoj protivurisnih zdravil, z raziskavami v membranski biofiziki in z razvojem oksimetrije pa izboljšali razumevanje in zdravljenje rakastih obolenj ter razvili načine učinkovitega spremljanja dostavnih sistemov za farmacevtske učinkovine, kar je pomembno za farmacevtsko industrijo. Poznavanja interakcij v membranah so nam omogočila razvoj biosenzorjev za nadzor vsebnosti pesticidov v živilih in v okoljskih vzorcih. Razumevanje interakcij med celicami in nanodelci pa nas je vodilo do razvoja industrijsko varnih samočistilnih površin. Na tem področju smo tudi sodelovali z domačo industrijo (Gorenje, Vinprom). Z razvojem novih metod slikanja z magnetno resonanco smo prispevali k razvoju medicinske diagnostike in vivo ter izobraževanju osebja, ki izvaja klinično diagnostiko. S tem smo tudi prispevali h kakovostnejšim zdravstvenim storitvam. Nove metode MRI smo uporabili tudi za spremljanje zdravljenja krvnih strdkov in pljučne embolije ter za sledenje poti zdravilnih učinkovin pri različnih zdravljenjih. Naše znanja na tem področju smo ponudili tovarni zdravil Krka s katero učinkovito sodelujemo od leta 2010 na področju razvoja novih zdravil. Z MRI smo spremljali tudi toplotno obdelavo hrane in njeno spreminjanje pri procesih konzerviranja. Delo skupine je bilo pomembno tudi na področju izobraževanja. Tako je iz raziskovalnih problemov skupine končalo izobraževanje več novih doktorjev in magistrov znanosti. Nekateri od teh so zasedli pomembna mesta v razvojnih oddelkih industrije. Poseben poudarek smo namenili tudi izboljševanju izobraževanja ter popularizaciji znanosti. Z novimi pristopi v pedagoškem procesu smo spodbujali inovativnost na srednješolskem in univerzitetnem nivoju.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Zgodovina ogledov
Priljubljeno