Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARRS

Interakcije med nanodelci z različno površino in modelnimi biološkimi sistemi

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.03.01  Naravoslovje  Biologija  Zoologija in zoofiziologija 

Koda Veda Področje
B360  Biomedicinske vede  Živalska fiziologija 

Koda Veda Področje
1.06  Naravoslovne vede  Biologija 
Ključne besede
nanodelci, nanotehnologije, bio-nano interakcije, nanotoksičnost, privzem v celice, kopičenje v tkivu
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (18)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  06989  dr. Andrej Blejec  Matematika  Raziskovalec  2014  282 
2.  00691  dr. Andrej Čokl  Biologija  Raziskovalec  2011 - 2014  339 
3.  15456  dr. Jasna Dolenc Koce  Biologija  Raziskovalec  2011 - 2014  206 
4.  33470  dr. Barbara Drašler  Biologija  Raziskovalec  2011 - 2014  45 
5.  11155  dr. Damjana Drobne  Biologija  Vodja projekta  2011 - 2014  820 
6.  11215  dr. Samo Drobne  Geodezija  Raziskovalec  2011 - 2014  817 
7.  04634  dr. Aleš Iglič  Sistemi in kibernetika  Raziskovalec  2011 - 2014  909 
8.  33030  dr. Doron Kabaso  Fizika  Raziskovalec  2011 - 2012  26 
9.  05916  dr. Veronika Kralj Iglič  Nevrobiologija  Raziskovalec  2012 - 2014  813 
10.  27526  dr. Maruša Lokar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2014  37 
11.  33175  dr. Sara Novak  Biologija  Mladi raziskovalec  2011 - 2013  92 
12.  31231  dr. Jernej Polajnar  Biologija  Raziskovalec  2012 - 2013  129 
13.  31673  dr. Roman Štukelj  Šport  Raziskovalec  2012 - 2014  110 
14.  29375  dr. Vid Šuštar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2011 - 2014  71 
15.  18846  Barbara Trobec    Tehnični sodelavec  2011 - 2014  45 
16.  34203  dr. Ekaterina Yurieva Gongadze  Nevrobiologija  Raziskovalec  2011 - 2013  70 
17.  28362  dr. Jernej Zupanc  Interdisciplinarne raziskave  Raziskovalec  2011 - 2013  39 
18.  24937  dr. Alenka Žunič Kosi  Biologija  Raziskovalec  2011 - 2014  105 
Organizacije (6)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0105  Nacionalni inštitut za biologijo  Ljubljana  5055784  13.175 
2.  0381  Univerza v Ljubljani, Medicinska fakulteta  Ljubljana  1627066  44.180 
3.  0382  Univerza v Ljubljani, Zdravstvena fakulteta  LJUBLJANA  1627155  13.857 
4.  0481  Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta  Ljubljana  1626914  64.118 
5.  0792  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo  Ljubljana  1626981  25.810 
6.  1538  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko  Ljubljana  1626965  26.070 
Povzetek
Naše predhodne raziskave iz področja nanobiologije in nanotoksikologije kažejo na to, da je tako za namen uporabe nanodelcev kot pri razumevanju njihovega kvarnega delovanja bistvenega pomena interakcija med nanodelci in biološkimi membranami. Interakcije med nanomateriali in biološkimi sistemi so odvisne od različnih bio-fizikalno-kemijskih lastnosti delcev in medija. Nekateri znanstveniki predvidevajo, da so v interakcije med nanodelci in celicami vključeni obstoječi biološki procesi, četudi jih popolnoma še ne razumemo. Druga skupina znanstvenikov pa je mnenja, da je povsem mogoče, da imajo nanodelci na biološke sisteme specifične nano-vplive, ki jih poimenujejo tudi kvantni vplivi nanodelcev. Obstoječi projekt je zasnovan na ideji prof. dr. Dawsona, ki jo je predstavil v članku v reviji Nature Nanotechnology (2009). Tukaj avtor izpostavlja, da obstoja velika verjetnost, da imajo nanodelci specifične mehanske učinke na biološke membrane. Če bi te predpostavke dokazali v izolirnem sistemu z umetnimi lipidi in potrdili in vivo, bi to odkritje lahko imelo širše posledice tudi na temeljno razumevanje dogajanja med nanodelci in celicami kot na uspešnost njihove uporabe predvsem v biomedicini (Dawson et al., 2009). Namen našega dela je pridobiti eksperimentalne dokaze o delovanju različnih nanodelcev na umetne lipidne membrane. Dobljene rezultate bomo preverili in vivo na membranah celicah v prebavnem sistemu modelnega nevretenčarskega organizma. Pričakujemo, da bomo potrdilo domnevo prof. Dawsona, da nanodelci direktno vplivajo na lipidne membrane. Pričakujemo tudi, da nam bo uspelo ugotoviti, katere so tiste primarne in sekundarne značilnosti delcev, ki jih naredijo biološko reaktivne ali pa inertne. Predlagan projekt je sestavljen iz treh delov. V prvem delu bomo uporabili mikroskopske in spektroskopske tehnike ter računalniško podprto mikroskopijo za študij interakcij med nanodelci in umetnimi lipidnimi membranami. V drugem delu projekta bomo validirali rezultate dobljene v prvem delu. Za ta namen bomo uporabili modelni nevretenčarski organizem in ga hranili s hrano, kateri bomo dodali nanodelci ali pa bomo izvedli le enkratno oralno izpostavitev organizma nanodelcem. Po taki izpostavitvi, bomo analizirali tri tipe biomarkerjev. V eni skupini bodo biomarkerji, ki kažejo na integriteto celične membrane in lahko nanzujejo  direkten vpliv delcev na celično membrano. V drugi skupini so biomarkerji, ki so pokazatelji metabolne aktivnosti celic in v tretji skupini so biomarkerji oksidativnega stresa. Poleg naštetega bomo uporabili tudi FTIR analize za ugotovljane molekulske sestave vzorca. Primerjali bomo tkiva organizmov izpostavljenih nanodelcem s kontrolnimi, neizpostavljeni tkivi. Pričakujemo, da bomo potrdili predpostavko, da delci lahko tudi direktno destabilizirajo celično membrano in ne nujno šele zaradi oksidativnega stresa. V tretjem delu bomo študirali internalizacijo nanodelcev v celice s pomočjo x-žarkovnih metod (PIXE, SR XRF, EDX-SEM). V tem sklopu raziskav si obetamo, da nam bo uspelo ugotoviti, katere so tiste lastnosti nanodelcev, ki vplivajo na njihovo internalizacijo. Načrtujemo takšno kombinacijo metod in pristopov, da bi lahko odgovorili na vprašanje ali imajo nanodelci specifičen način delovanja na biološke sisteme, ki bi ga lahko poimenovali nano- specifičen ali kvantni učinek ali nanodelci delujejo na biološke sisteme preko obstoječih načinov, ki jih že poznamo iz študij interakcij z virusi in strupenosti kemikalij. Sodelovanje vodilne projektne skupine v velikem EU 7. OP (NanoValid) in v dveh centrih odličnosti (CO Nanocenter in CO NAMASTE) omogoča dostop do različnih, dobro okarakteriziranih nanodelcev in vrhunske raziskovalne opreme. Vse to bo izbrani projektni skupini omogočilo doseči izbrane cilje in testirati zastavljene hipoteze.   Kenneth A. Dawson, Anna Salvati, and Iseult Lynch. Nanotoxicology: Nanoparticles reconstruct lipids. Nature Nanotechnology, 4(2):84–85, 2009.
Pomen za razvoj znanosti
V projektu smo študirali vpliv nanodelcev na umetne lipidne membrane z namenom ugotoviti ali nanodelci delujejo neposredno na lipidno komponento bioloških membran. Dobljene rezultate smo preverili in vivo sistemu. Ključne znanstvene ugotovitev, ki je prispeval ta projekt so: - nanodelci ne vstopijo v nepoškodovane celice - nanodelci, če so v dovolj visokih koncentracijah najprej poškodujejo celično membrano in šele nato vstopijo - nanodelci sicer vplivajo na lipidne komponente bioloških membran, vendar je ta učinek manj izrazit, kot smo pričakovali
Pomen za razvoj Slovenije
Nanotehnologije proizvajajo vedno nove proizvode, ki pridejo namerno ali slučajno v stik z organizmi. Te tehnologije so v razcvetu in v naslednjih letih nas bodo brez dvoma njeni proizvodi preplavili. Zaradi tega dejstva je vedno bolj pomembno, da proizvajalci in uporabniki proizvodov nanotehnologij razumemo in smo seznanjeni s morebitnim kvarnim delovanjem nano-proizvodov. V primeru, ko gre za uporabo nanoproizvodov v biomedicine, farmaciji ali prehranski industrije, je poznavanje bio-nano interakcij ključnega pomena tudi za zagotavljane njihove uspešne uporabe. Rezukltati, dobleni v projektu so nam omogočili, da svoje zanje koristno prenašamo v dve slovenski podjetji: Cinakrna in Zlatarna Celje.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Zgodovina ogledov
Priljubljeno