Loading...
Projekti / Programi vir: ARRS

Načrtovanje, izdelava in vrednotenje biomimetičnih nanokompozitnih sistemov za učinkovito obnovo tkiv

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.09.00  Naravoslovje  Farmacija   

Koda Veda Področje
B740  Biomedicinske vede  Farmakološke vede, farmakognozija, farmacija, toksikologija 

Koda Veda Področje
3.01  Medicinske in zdravstvene vede  Temeljna medicina 
Ključne besede
regeneracija tkiv, nanokompoziti, elektrospining, biokompatibilnost, celični modeli
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (27)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  15104  dr. Saša Baumgartner  Farmacija  Raziskovalec  2011 - 2014  306 
2.  04657  dr. Marija Bešter Rogač  Kemija  Raziskovalec  2011 - 2014  422 
3.  32694  dr. Katarina Bolko Seljak  Farmacija  Raziskovalec  2011 - 2014  51 
4.  22603  dr. Jožica Dolenc  Kemija  Raziskovalec  2011 - 2013  52 
5.  11789  dr. Mirjana Gašperlin  Farmacija  Raziskovalec  2011 - 2014  577 
6.  28446  dr. Ilija German Ilić  Farmacija  Raziskovalec  2011  134 
7.  29887  dr. Mirjam Gosenca Matjaž  Farmacija  Raziskovalec  2011 - 2013  118 
8.  17433  Tatjana Hrovatič    Tehnični sodelavec  2011 
9.  34670  dr. Biljana Janković  Farmacija  Raziskovalec  2012  131 
10.  01302  dr. Matjaž Jeras  Biotehnologija  Raziskovalec  2011 - 2014  345 
11.  18699  Mojca Keržan    Tehnični sodelavec  2011 - 2014 
12.  24402  dr. Petra Kocbek  Farmacija  Raziskovalec  2011 - 2014  269 
13.  09032  dr. Julijana Kristl  Farmacija  Vodja projekta  2011 - 2014  923 
14.  14574  dr. Mojca Urška Mikac  Fizika  Raziskovalec  2011 - 2014  147 
15.  30807  dr. Miha Munda  Onkologija  Raziskovalec  2012 - 2014  45 
16.  03070  dr. Slavko Pečar  Farmacija  Raziskovalec  2011 - 2014  415 
17.  33909  dr. Jan Pelipenko  Farmacija  Mladi raziskovalec  2011 - 2014  44 
18.  07625  dr. Milan Petelin  Stomatologija  Raziskovalec  2011 - 2014  241 
19.  14935  dr. Odon Planinšek  Farmacija  Raziskovalec  2011 - 2014  421 
20.  32039  dr. Romana Rošic Danko  Farmacija  Raziskovalec  2011 - 2013  43 
21.  07925  Ana Sepe    Tehnični sodelavec  2011 - 2014  131 
22.  09031  dr. Stanko Srčič  Farmacija  Raziskovalec  2011  673 
23.  30336  dr. Bojan Šarac  Kemija  Raziskovalec  2012 - 2014  90 
24.  29888  dr. Rok Šibanc  Farmacija  Raziskovalec  2013 - 2014  62 
25.  07798  dr. Draga Štiblar Martinčič  Onkologija  Raziskovalec  2011 - 2014  160 
26.  26198  dr. Urban Švajger  Mikrobiologija in imunologija  Raziskovalec  2012 - 2014  191 
27.  26226  dr. Alenka Zvonar Pobirk  Farmacija  Raziskovalec  2011 - 2013  193 
Organizacije (6)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0103  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo  Ljubljana  1626990  21.773 
2.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  84.915 
3.  0311  Zavod Republike Slovenije za transfuzijsko medicino  Ljubljana  5053960  1.894 
4.  0312  Univerzitetni klinični center Ljubljana  Ljubljana  5057272000  73.209 
5.  0787  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za farmacijo  Ljubljana  1626973  16.883 
6.  2334  Univerza v Mariboru, Medicinska fakulteta  Maribor  5089638048  16.262 
Povzetek
Predlagani projekt temelji na potrebi po prenosu bazičnih znanj v razvoj sodobnih izdelkov za regeneracijo tkiv s ciljem izboljšanja kakovosti bolnikovega življenja in zmanjševanjem stroškov zdravljenja. Originalnost predlaganega projekta je v sistematično zastavljeni izdelavi nanokompozitov s poudarkom na nanovlaknih izdelanih s sodobno metodo elektrospininga. Inovativnost predstavlja tudi sam pristop vrednotenja regeneracije z uporabo organotipskih kožnih nadomestkov. Integrirali bomo tudi nove strategije za učinkovitejše celjenje z vgradnjo celic kot vira citokinov v biomimetične nanokompozite.   Inovativna veriga projekta vključuje naslednje elemente   Shema: izbor polimera › izbor primerne tehnologije › vrednotenje disperzij polimerov › optimiranje tehnološkega postopka › načrtovanje in razvoj nanovlaken (brez in z učinkovino) › verifikacija › povratna optimizacija › biološko testiranje.   Znanstvena izhodišča in predstavitev problema Kronične bolezni modernega sveta so pogosto povezane s poškodbami tkiv, njihovo zdravljenje pa posledično zahteva ustrezno regeneracijo. Za učinkovito regeneracijo je potrebno vzpostaviti normalno ravnotežje fizioloških dejavnikov celjenja z aktivnim poseganjem v ta proces, ki je možno le, če se velikost sistema približa velikosti celic. Glede na že opravljene raziskave veliko obeta izdelava nanokompozitov. To so kompleksni sistemi, ki vključujejo nanometrske strukturne elemente. Pomanjkanje sistematičnih raziskav, ki bi dale celostno sliko in omogočale napovedljivost izvedbe od izhodnega materiala do izdelave nanokompozita nas je pripeljalo k pripravi tega projekta. Namen projekta je doprinesti k razumevanju povezave med lastnostmi polimerov v raztopinah in izkoriščanju le-teh pri izdelavi. Z raziskavami na biološkem materialu bomo doprinesli k razumevanju biokompatibilnosti in varnosti nanokompozitov in njihovi učinkovitosti pri regeneraciji. Poznavanje vseh teh lastnosti in njihove medsebojne soodvisnosti je pomembno za izboljšanje načrtovanja varnih in učinkovitih nanokompozitov za zdravljenje poškodovanega tkiva.  Zato bodo cilji projekta sledeči: 1. Osnovne predformulacijske študije: od izbora materialov do nanokompozitov Pregledali bomo nabor biokompatibilnih materialov in določili njihove fizikalne značilnosti per se in v disperziji ter jih korelirali s tehnologijo izdelave. Izhajali bomo iz same molekularne strukture polimerov. Izbira učinkovin za regeneracijo bo osnovana na zadnjih znanstvenih dognjanjih. Hkrati bomo razvili metodo za pripravo levkocitov in makrofagov kot vira rastnih dejavnikov. 2. Izdelava in fizikalno-kemijsko in tehnološko vrednotenje nanokompozitov Izdelava nanokompozitov mora biti ponovljiva, zato bomo proučili vpliv tehnoloških parametrov na procesibilnost. Iz nabora poznanih parametrov bomo poiskali ključne dejavnike za zagotavljanje stabilne tehnologije izdelave. Natančneje, kot nanokompozit bomo razvijali nanovlakna z elektrospiningom, vanje vgradili učinkovino samo ali v nanodelcih, po drugi strani pa nanovlakna ali nanodelce vgradili v hidrogele in vse izdelane nanokompozitne sisteme primerjali z enostavnimi hidrogeli.   3. Biološko vrednotenje nanokompozitov Za dosego tega cilja bomo izvedli osnovno biološko vrednotenje izdelanih nanokompozitnih sistemov in koncept v zadnji fazi projekta preverili z uporabo organotipskih kožnih nadomestkov.   Relevantnost projekta Projekt bo izvedla interdisciplinarna skupina, kar zagotavlja visoko znanstveno relevantnost, učinkovito izmenjavo znanj in dostop do potrebne infrastrukture. Vizija predlagane študije ni le pridobitev novih bazičnih znanj in dognanj, ampak predvsem uporabnost izdelanega nanokompozitnega sistema za regeneracijo tkiv. Raziskava  sledi najnovejšim spoznanjem na področju materialov, tehnologije izdelave in regeneracije tkiv ter odpira nove raziskovalne cilje na tem interdisciplinarnem področju znanosti.
Pomen za razvoj znanosti
Trenutna doktrina zdravljenja in številne mednarodno priznane objave kažejo, da danes razpoložljivi terapevtski pristopi ne zagotavljajo optimalnih pogojev za obnovo tkiv. Na drugi strani pa nanokompozitni sistemi predstavljajo velik izziv v različnih znanstvenih disciplinah, v vsaki s specifičnimi pogledi na lastnosti in prednosti nanomaterialov. Tako smo v okviru projekta povezali znanja različnih disciplin in jih ciljano usmeriti v razumevanje nanokompozitov in njihove vloge v procesu regeneracije tkiv. Projekt je bil zasnovan po principu modela naraščajoče kompleksnosti, kar pomeni od poznavanja in raziskav izhodnih snovi, preko predformulacijskih in formulacijskih študij vse do končnega izdelka in njegovega biološkega vrednotenja. Dokazali smo, da polimerna nanovlakna glede na trenutna dognanja izkazujejo velik potencial za učinkovitejše zdravljenje in regeneracijo tkiv. S tem, ko smo s sistematično raziskavo proučili nabor biokompatibilnih polimerov, povezali njihove lastnosti s procesibilnostjo in lastnostmi izdelanega nanokompozita smo postavili jasna izhodišča za hiter prenos v gospodarstvo. Pri tem pa so meritve interfacialne reologije, relativne vlažnosti in mehanskih lastnosti nanovlaken odkrile točke, ki lahko zmanjšajo tveganje pri razvoju novega nanozdravila na osnovi nanovlaken. Takšna korelacija še ni bila poznana, tako da v tem smislu naša raziskava postavlja smernice razvoja nanovlaken za učinkovito regeneracijo tkiv. Ugotovili smo, da je kljub poznavanju vpliva vrste različnih parametrov na proces elektrostatskega sukanja, napovedovanje procesa preko vrednotenja posameznih fizikalnih parametrov polimernih raztopin in nadzora procesnih spremenljivk ter spremenljivk okolja zelo zahtevno. Dokazali smo, da sta parametra, ki imata največjo napovedno moč interfacialna viskoznost polimerne raztopine in radij giracije ter da je relativna vlažnost okolja v katerem izvajamo elektrostatsko sukanje, kritičen parameter okolja, ki ga v doslej objavljenih raziskavah niso sistematično proučevali. Tako smo prispevali k razumevanju procesa elektrostatskega sukanja in k lažjemu načrtovanju priprave nanovlaken z želenimi lastnostmi. Z biološkim vrednotenjem na kulturah kožnih celic smo dokazali, da je odziv celic na nanovlakna odvisen od vrste celic in lastnosti nanovlaken. Elektrostatsko sukanje omogoča vgrajevanje tako nizkomolekularnih učinkovin kot biomakromolekul, kar smo dokazali z vgrajevanjem biogenih rastni dejavniki (trombocitni koncentrat), katerih biološka aktivnost je bila po elektrostatskem sukanju ohranjena. Dokazali smo tudi sinergistični učinek nanotopografije in vgrajenih rastnih dejavnikov na proliferacijo kožnih celic in vitro, kar nakazuje smiselnost načrtovanja predkliničnih in kliničnih raziskav uporabe tovrstnih nanovlaken pri regeneraciji tkiv in vivo.
Pomen za razvoj Slovenije
Farmacevtska industrija ima za vsako državo zelo velik družbeno-ekonomski pomen. Izdeluje kakovostna, varna in učinkovita zdravila ter medicinske pripomočke in s tem konkurira na domačem in svetovnem tržišču. Tudi naše raziskave so bile usmerjene h povečanju konkurenčnosti slovenskega gospodarstva. Nova znanja pridobljena v okviru projekta lahko implementiramo v razvoj nanokompozitov za zdravljenje in regeneracijo tkiv in širše, kar omogoča hitrejši razvoj sodobnih medicinskih pripomočkov in zdravil. S tem, ko smo s sistematično raziskavo proučili nabor biokompatibilnih polimerov, povezali njihove lastnosti s procesibilnostjo in lastnostmi izdelanega nanokompozita smo postavili jasna izhodišča za hiter potencialni prenos v gospodarstvo. Pri tem pa so meritve medfazne reologije, relativne vlažnosti in mehanskih lastnosti nanovlaken odkrile točke, ki lahko zmanjšajo tveganje pri razvoju novega nanozdravila na osnovi nanovlaken. V okviru projekta smo pridobili nova znanja in izkušnje, ki na široko odpirajo vrata za nadaljnji razvoj v smeri tržno zanimivih izdelkov in zaščite intelektualne lastnine. V okviru projekta so pridobivali znanje o elektrostatskem sukanju in analizah mladi perspektivni dodiplomski in podiplomski študenti (2 končana doktorata, 17 končanih diplomskih in magistrskih nalog). Z raziskovalnim delom in obdelavo in interpretacijo dobljenih rezultatov so pridobili prepotrebne izkušnje in laboratorijske veščine ter kritično miselnost. Poleg tega je projekt nudil okolje za kreativno in inovativno interdisciplinarno delo mladih kadrov. Projekt je prispeval tudi k uresničevanju enega od temeljnih ciljev strategije razvoja Slovenije - to je neposreden prenos znanja iz akademske sfere v gospodarstvo, saj se je doktorand J. Pelipenko po zaključenem podiplomskem študiju zaposlil v farmacevtski industriji (Lek d.d.). Po drugi strani rezultati projekta predstavljajo potencial za izboljšanje kakovosti življenja bolnikov katerih patologija je povezana s poškodbami tkiv, njihovo zdravljenje pa zahteva ustrezno regeneracijo. Število takšnih bolnikov se s staranjem prebivalstva in nezdravim načinom življenja povečuje (npr. debelost, sladkorna bolezen, srčno-žilne bolezni), s tem pa se povečujejo tudi potrebe po novih učinkovitejših materialih za obnovo tkiv. Izdelana polimerna nanovlakna so v izvedeni in vitro raziskavi pokazala velik potencial za aktivno regeneracijo tkiv, zato bodo nadaljnje raziskave omogočile njihov prehod v klinična testiranja in s tem postavile temelj učinkovitejšega zdravljenja, ob sočasno manjših stroških zdravljenja. Dosežke raziskovalnega projekta smo predstavili domači in mednarodni znanstveni srenji v obliki 24 znanstvenih prispevkov na konferencah in 12 člankov v odmevnih mednarodnih znanstvenih revijah, s čimer smo promovirali Slovenijo in slovensko znanost.
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