Projekti / Programi
Magnetni nanodelci kot potencialni nosilci biološko aktivnih substanc
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.02.06 |
Tehnika |
Kemijsko inženirstvo |
Biokemijsko inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T360 |
Tehnološke vede |
Biokemijska tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.04 |
Tehniške in tehnološke vede |
Kemijsko inženirstvo |
magnetni nanodelci, biološko aktivne substance, proteini, imobilizacija, rastni faktorji
Raziskovalci (9)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
27960 |
dr. Anton Crnjac |
Onkologija |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
265 |
| 2. |
31616 |
dr. Maja Čolnik |
Kemijsko inženirstvo |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
121 |
| 3. |
34051 |
Aljaž Hojski |
Onkologija |
Raziskovalec |
2012 - 2014 |
47 |
| 4. |
25011 |
Marko Krainer |
Kemijsko inženirstvo |
Tehnični sodelavec |
2011 - 2014 |
4 |
| 5. |
00534 |
dr. Maja Leitgeb |
Kemijsko inženirstvo |
Vodja |
2011 - 2014 |
825 |
| 6. |
21460 |
dr. Mateja Primožič |
Kemijsko inženirstvo |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
361 |
| 7. |
33515 |
dr. Katja Vasić |
Kemijsko inženirstvo |
Raziskovalec |
2012 - 2014 |
105 |
| 8. |
23378 |
Damjan Vidovič |
Srce in ožilje |
Raziskovalec |
2011 - 2014 |
60 |
| 9. |
30458 |
dr. Matjaž Vogrin |
Medicina |
Raziskovalec |
2011 |
314 |
Organizacije (2)
Povzetek
Število študij o uporabi imobiliziranih encimov in drugih biosubstanc nenehno narašča, predvsem zaradi številnih prednosti, ki jih imobilizirane biosubstance ponujajo. Obstajajo različni tipi nosilcev za imobilizacijo biosubstanc. Najbolj razširjeni so nosilci iz organskih in anorganskih matric, vendar je dandanes povpraševanje po nosilcih iz nanostrukturiranih materialov vse večje, predvsem po zaslugi nekaterih inovativnih lastnostih teh materialov, kot so velika specifična površina, majhen red velikosti ter njihova enostavna izdelava. Nanodelci iz magnetnega anorganskega jedra, oblečeni z večslojno funkcionalno prevleko, predstavljajo pomemben razred nanostrokturnih delcev za vezavo biosubstanc. Sintetizirali bomo superparamagnetne delce iz maghemita (?-Fe2O3). Maghemitne nanodelce prevlečene s primarnim slojem monodisperzne silike bomo pripravili z metodo koprecipitacije železovih Fe2+ in Fe3+ ionov v bazični raztopini ob intenzivnem mešanju in visoki temperaturi. Podobno bomo pripravili tudi magnetitne nanodelce. Sledila bo površinska funkcionalizacija nanodelcev. Tako bomo dobili funkcionalizirane delce nanovelikosti, primerne za nadaljno površinsko modifikacijo. Naslednji korak pri pripravi visoko funkcionalnih magnetnih nanodelcev predstavlja njihova aktivacija, ki bo omogočila kovalentno vezavo biološko aktivne substance na organsko površino magnetnega nanodelca. Za aktivacijo magnetnih delcev bomo uporabili različne komponente kot so glutaraldehid, hitozan, karbodiimid …
Za karakterizacijo površinsko spremenjenih magnetnih nanodelcev bomo uporabili različne analizne in merilne metode (visoko ločljiv presevni mikroskop (SEM), infrardeča spektroskopija (FT-IR), rentgenska praškovna difrakcija (XRD), termogravimetrična analiza (TGA), plamenska atomska absorpcijska spektrometrija (FAAS) …).
Pereč problem ponavljajočih malignih plevralnih izlivov že vrsto let rešujemo na Oddelku za torakalno kirurgijo UKC Maribor, Slovenija s pomočjo naše izvirne metode torakoskopske mehanske plevrodeze. Cilj tovrstnega paliativnega zdravljenja je tvorba obsežnih plevralnih zarastlin med parietalno in visceralno plevro oziroma obliteracija plevralnega prostora. Izkazala se je velika uspešnost omenjene metode, ki je bila kasneje sprejeta tudi v številnih drugih svetovnih torakalnih centrih in tudi opisana v tujih učbenikih. V zadnjih letih intenzivno raziskujemo vpliv rastnih faktorjev na zdravljenje različnih bolezenskih stanj. Predvidevamo, da bodo imeli rastni faktorji pomembno vlogo tudi pri tvorbi zarastlin plevralnega prostora. Pri tem bi lahko imeli odločilno vlogo magnetni nanodelci kot prenašalci rastnih faktorjev do tarčnih organov v plevralnem prostoru, kar je končni cilj nadaljnjih raziskav. V sedanji raziskavi, ki bo potekala izključno v laboratorijih, pa je cilj preučitev vezave proteinskih molekul rastnih faktorjev na magnetne nanodelce in sposobnost prenosa le-teh.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskovalni rezultati, doseženi v na projektu, so zelo pomembni za razvoj znanosti in še posebej specialnega področja biokatalize in biomedicine. Rezultati raziskovalnega dela na področju uporabe nanostrukturiranih materialov za imobilizacijo učinkovin imajo velik vpliv na razvoj in izboljšanje stroke s področja načrtovanja nanostrukturiranih materialov z velikim pomenom v znanosti. Povpraševanje po načrtovanju nanostruktur za klinične aplikacije je veliko, zato je ideja o pripravi magnetnih nanodelcev za biomedicinske aplikacije kot potencialno sredstvo za tarčno ciljanje zdravil zanimiva za razvoj znanosti. Zelo pomembna sta razvoj in vpeljava tehnik imobilizacije, osnovana na principu nanotehnologije, ki v praksi predstavlja pomemben korak naprej, tako konceptualno kot znanstveno, in zato obljublja nov, pomemben in bolj podroben vpogled v sestavo nankompozitnih materialov, predvsem tistih, ki so uporabni za stabilizacijo in vezavo učinkovin za biomedicinske aplikacije. Z rezultati projekta bomo doprinesli k reševanju problemov celjenja poškodb tkiva v kirurški praksi. Kirurški poseg namreč v kakršni koli obliki pomeni poškodbo tkiva, sproži se fiziološki in imunološki stresni odgovor. Prav zmanjšanje tega odgovora je bilo vseskozi eno od vodil v razvoju kirurške stroke. Veliki koraki so: antisepsa, antibiotična profilaksa, optimiziranje protibolečinske terapije, večja hitrost in natančnost kirurgov, razne tehnične izboljšave in sedaj še minimalno invazivni pristopi. Večji posegi povzročijo s poškodbo povezane imunološke spremembe. Te lahko motijo proti-tumorsko imunost. Nadaljnji razvoj tehnik načrtujemo s spodbujanjem lokaliziranega celjenja s pomočjo koncentriranja rastnih dejavnikov. V sklopu projekta smo raziskovali tudi izločanje rastnih dejavnikov pri kirurških postopkih za zraščanje plevre, ki poteka z lokalnim vnetjem in fibrozo. Končni učinek je brazgotina (obliteracija plevralne votline). Raziskovali smo pomembne razlike v razmerju sproščanja rastnih dejavnikov v plevralni prostor in v krvni obtok. Pri študiji smo sodelovali z onkologi, ginekologi, pulmologi, biokemiki in statistiki. Naše rezultate smo objavili v reviji Radiology and Oncology. Razlaga učinkov zdravljenja na tkiva in na celotno telo je osrednje pri izbiri pravega postopka in pri razvoju metode. V smeri boljšega in hitrejšega celjenja in preprečevanja zapletov ponujamo nadaljnim študijam plevrodeze nove parametre za analizo uspešnosti in primernosti. Brez težav jih lahko zabeležijo pri laboratorijskih živalih in pomagajo zmanjšati število primerkov, ki jih moramo žrtvovati. Smiselne so nove raziskave vloge rastnih dejavnikov pri razlagi drugih razlik med kirurškimi metodami, kar ima potencialno velik vpliv na vrsto odprtih kliničnih vprašanj. Glavni omejujoč dejavnik za klinično uporabo rastnih dejavnikov je njihova visoka cena, a so vsi trenutni postopki za pospešitev celjenja in fibroze povezani z visokimi stroški. Menimo, da bi nadaljnje raziskovanje klinične uporabe ali promocije lokalnega izločanja rastnih dejavnikov koristilo v mnogih primerih. Ena od možnosti je koncentriranje rastnih dejavnikov na mestu, kjer želimo pospešiti celjenje. Druga bi bila sprožanje ciljanega izločanja rastnih dejavnikov, da bi pospešili celjenje. Oboje bi s pridom izrabili na kirurških resekcijskih površinah in s tem skrajšali čas uhajanja zraka in krvavitve. Ta cilj bi imel pomemben vpliv na glavne dejavnike po-operativnih zapletov in trajanje hospitalizacije.
Pomen za razvoj Slovenije
Razvijanje novih tehnoloških postopkov za imobilizacijo učinkovin pomeni lastno promocijo RS in možno implikacijo slovenskih podjetij ter kadrov v evropski in svetovni trg delovne sile. Raziskave v okviru projekta s poudarkom predvsem na pripravi nanodelcev z izboljšanimi in inteligentnimi lastnostmi za biomedicinske aplikacije sledijo evropskim raziskovalnim smernicam. Uvajanje nanotehnologij v slovenski prostor je ciljno usmerjeno tudi v izgradnjo novih in kvalitetnih kadrov s področja raziskovanja novih, naprednejših materialov, ki bi bili s pravo kompetenco in dovolj znanja tudi evropsko konkurenčni. V projektu je dobro zastopana tudi interdisciplinarnost nanotehnologij (UM FKKT in UKC Mb), ki spodbuja, vzajemno sodelovanje slovenskih raziskovalnih inštitucij in izobraževalnih ustanov s ciljem, da se možnosti za opravljanje raziskav na področju nanotehnologij v Sloveniji izboljšajo in okrepijo. S študijami na področju rastnih dejavnikov in nanotehnologije se tudi Mariborski raziskovalci vključujemo v moderne svetovne raziskovalne procese. Naše delo je plod domačih zamisli in temelji na lastnih raziskavah objavljenih v priznanih SCI revijah, ter pogosto citirano. Gre za neraziskano in odprto področje v spoznavanju malignih obolenj in vpliva naše terapije. Iz kliničnega stališča nam naši rezultati sugerirajo, da bomo lažje načrtovali kirurške posege in natančneje spremljali bolnike po posegu. Hkrati lahko zagotovilimo manj zapletov, zdravili težje bolnike. Minimalno invazivni posegi, predvsem v torakalni kirurgiji, so velik napredek in so tudi aktualna tema v sredstvih javnega obveščanja. Tovrstne posege izvajamo tudi v UKC Maribor. Naša raziskava pomeni pomemben napredek za tovrstne tehnike. V tem primeru lahko realno sodelujemo v revolucionarnih spremembah pri delovanju medicinskih – kirurških materialov. V luči nadaljnjega razvoja tehnik smo se povezali s podjetjem Johnson&Johnson - Eticon, načrtujemo še sodelovanje s podjetjem Biomedica. Obe podjetji sta veliki multinacionalni družbi, ki proizvajajo medicinske - kirurške materiale. V sodelovanju s kolegi iz Univerze v Gradcu, Avstrija smo začrtali novo zamisel o klinični uporabi magnetnih nanodelcev. V sklopu brahiterapije s fotofrini bi lahko vezava le teh z našim delcem pomembno zmanjšala stranske učinke in povečala njihovo onkološko učinkovitost. Uspešno smo zaključili toksikološke študije, ki smo jih organizirali v sodelovanju s kolegi na Zavodu za zdravstveno varstvo Maribor. Na osnovi teh rezultatov smo začrtali projekt testiranja biološko aktivnih snovi vezanih na magnetne nanodelce na celičnih kulturah. Take študije so v sklopu Medicinske fakultete Univerze v Mariboru novost, tako smo veliko truda vložili v raziskovanje naših možnosti. Vse to kaže, da smo s projektom uspeli povezati številne domače in tuje strokovnjake in centre ter vzpostaviti tudi kontakt z industrijo. Tako bi pridobili investicije v razvoj domačega znanja in podprli razvoj visoko kvalificiranih delovnih mest tudi v Mariboru. Za testiranje aktivnih delcev smo začrtali študijo tkivnih kultur pulmonalnih fibroblastov. Te je moč dobiti na tržišču (pridobili smo ponudbe različnih dobaviteljev), obenem načrtujemo lastne tkivne banke in lastnih celičnih kultur. Prav tkivne kulture fibroblastov so primerne za uvajanje dela s tkivnimi kulturami in jih je možno pridobiti tudi pri kliničnem delu. To področje tkivnega inženiringa je v Mariboru še v začetnih fazah in potrebuje spodbudo, je pa nujno za moderne klinične študije. Po zaključenem testiranju na tkivnih kulturah bi v primeru pozitivnih rezultatov projekt nadaljevali s študijo na živalih. Tudi taki laboratoriji bodo v Mariboru novost, ki sledi razvoju Medicinske fakultete in celotne Univerze v Mariboru. Naše delo tako sovpada s pričakovanimi prizadevanji Slovenske države po oživitvi Maribora kot drugega središča znanosti in razvoja v regiji.
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
