Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Razvoj spletne aplikacije za interaktivno izobraževanje in načrtovanje terapij in postopkov, ki temeljijo na procesu elektroporacije

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.06.07  Tehnika  Sistemi in kibernetika  Biomedicinska tehnika 

Koda Veda Področje
B140  Biomedicinske vede  Klinična fizika, radiologija, tomografija, medicinska instrumentacija 

Koda Veda Področje
2.06  Tehniške in tehnološke vede  Zdravstveni inženiring 
Ključne besede
elektroporacija, numerično modeliranje, elektrokemoterapija, genska terapija, DNK vakcinacija, vnos zdravilnih učinkovin preko kože
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (1)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  27964  dr. Selma Čorović  Električne naprave  Vodja  2011 - 2013  121 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  1538  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko  Ljubljana  1626965  27.771 
Povzetek
Elekroporacija je pojav pri katerem zaradi dovolj visokega električnega polja pride do strukturnih sprememb v celični membrani. Ta tako postane prepustna za snovi, ki sicer ne morejo prehajati membrane. Elektroporacijo uspešno uporabljamo za vnos zdravilnih učinkovin v ciljne celice, kot so na primer kemoterapevtiki in DNK, na različnih področjih medicine,  biologije in biotehnologije. V okviru predlaganega projekta se predvsem osredotočamo na uporabo elektroporacije v kliničnem okolju ter biomedicinskih raziskavah na področjih elektrokemoterapije tumorjev, v genski elektrotransfekciji za namene genske terapije in DNK vakcinacije ter vnosu zdravilnih učinkovin preko kože. Elektrokemoterapija se uspešno uporablja za klinično zdravljenje kožnih oz. podkožnih tumorjev. Od določitve protokolov za klinično zdravljenje leta 2006 število zdravljenih pacientov hitro narašča in sicer: od 300 zdravljenih pacientov v letu 2007 v 37 kliničnih centrih do 2000 zdravljenih pacientov v letu 2010 v 90 kliničnih centrih po Evropi. Rezultati kliničnih raziskav vnosa genov z elektroporacijo kažejo izreden potencial za uveljavitev genske terapije in DNK vakcinacije v kliniki. Uporaba elektroporacije za vnos zdravilnih učinkovin skozi kožo se na svetovnem trgu hitro uveljavlja. Poglavitni prednosti sta manjša invazivnost kot pri vnosu z iglo ter izogibanje škodljivemu vplivu prebavnih encimov, ki so lahko problem oralnega vnosa. Uspešnost terapij in postopkov, ki temeljijo na elektroporaciji je odvisna od uspešnosti elektroporacije ciljnega tkiva, kar lahko zagotovimo le ob pravilni izbiri parametrov elektroporacije ter parametrov, ki pogojuje porazdelitev lokalnega električnega polja v tkivu. Slednji pa so: pritisnjena napetost na elektrodah; oblika in velikost elektrod; razdalja med elektrodami; postavitev in orientacija elektrod glede na ciljno tkivo in kontaktna površina med tkivom in elektrodo, pri čemer pa je potrebno upoštevati tudi spremembe lastnosti ciljnih celic/tkiv zaradi elektroporacije. Obenem je za učinkovitost terapij in postopkov, ki temeljijo na elektroporaciji, kot so elektrokemoterapija, potrebno zagotoviti ustrezno koncentracijo učinkovine za njen uspešen vnos v ciljne celice. Uspešnost elektroporacije ter izid terapij in postopkov, ki temeljijo na elektroporaciji lahko napovemo na podlagi izračunov in vizualizacije na realističnih numeričnih modelih, ki morajo vsebovati obstoječa teoretična in eksperimentalna znanja. Numerični modeli morajo torej biti potrjeni s poskusi na realnem tkivu oziroma celicah. Dosedanji modeli tkiv ne vsebujejo prenosa učinkovin v celice, hkrati pa ne upoštevajo spremembe anizotropnih lastnosti tkiv zaradi elektroporacije. Področja elektrokemoterapije in genske terapije in DNK vakcinacije, ter vnos zdravilnih učinkovin z elektroporacijo zahtevajo interdisciplinaren pristop v razvoju in uporabi. Zato je za uspešnost teh terapij in postopkov nujno potrebno zagotoviti pretok ustreznih znanj med strokovnjaki različnih področij, ki so zastopana v razvoju, načrtovanju in izvajanju omenjenih terapij. V predlaganem projektu bomo razvili 3D numerične modele tkiv, pri čemer bomo upoštevali anizotropne spremembe električnih lastnosti tkiva zaradi elektroporacije. Omenjene modele bomo nagradili z razvojem modelov transporta učinkovin v ciljno tkivo. V drugem delu projekta bomo razvili interaktivno spletno aplikacijo v katero bomo vgradili rezultate modelov ter dodali ustrezno izobraževalno vsebino o elektroporaciji, ki bo zagotovila uspešno prehajanje znanj med področji in bo prilagojena različnim nivojem znanj uporabnikov, ki so vpleteni v razvoj in izvajanje na elektroporaciji temelječih terapij in postopkov.
Pomen za razvoj znanosti
Rezultati, ki smo jih pridobili z realističnimi numeričnimi modeli, lahko pomembno prispevajo k razumevanju in nadaljnem razvoju terapij in postopkov, ki temeljijo na elektroporaciji. Z razvojem interaktivne spletne aplikacije za e-učenje smo zagotovili uspešen prenos ustreznih znanj ter sodelovanje ekspertov iz različnih področij kot so medicina, biologija, kemija, farmacija fizika, elektrotehnika in računalništvo, ki so zastopana v razvoju, načrtovanju in izvajanju omenjenih terapij.
Pomen za razvoj Slovenije
Z rezultati numeričnega modeliranja ter spletne izobraževalne aplikacije smo pomembno prispevali k razvoju klinične elektrokemoterapije kožnih in podkožnih tumorjev ter k uveljavljanju klinične elektrokemoterapije globjeležečih tumorjev (kot so tumorji na možganih in jetrih). Hkrati pa so naši rezultati prispevali k razvoju genske transfekcije in vnosa zdravil preko kože ter k uveljavljanju genske terapije in DNK vakcinacije za zdravljenje nekaterih za zdaj še neozdravljivih bolezni. Pridobljeno znanje v okviru predlaganega projekta je preneseno v pedagoški proces, saj so raziskave potekale v akademsko-izobraževalnem okolju na Fakulteti za elektrotehniko. Pridobljeni rezultati so bili predstavljeni na domačih in mednarodnih konferencah ter objavljeni v znanstvenih revijah, kar lahko pomembno pripomore k prepoznavnosti in uveljavljanju Republike Slovenije v mednarodnem okolju. Rezultati projekta so bili predstavljeni tudi na mednarodno šoli za podiplomske študente, ki vsako leto poteka na Univerzi v Ljubljani, Fakulteti za elektrotehniko. Boljše razumevanje elektrokemoterapije, genske transfekcije in vnosa zdravil preko kože, lahko bistveno prispeva k učinkoviti uporabi ter uveljavitvi terapij in postopkov, ki temeljijo na procesu elektroporacije, v kliničnem okolju. Uporaba terapij, ki temeljijo na elektroporaciji lahko prispeva k zdravljenju nekaterih še neozdravljivih bolezni.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Zgodovina ogledov
Priljubljeno