Projekti / Programi
Nanozdravila za zdravljenje parodontalne bolezni s ciljanim vnosom v obzobne žepe
| 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 |
nanozdravila, kronični parodontitis, zobni biofilm, metagenomika, probiotiki
Raziskovalci (16)
Organizacije (4)
Povzetek
Kronični parodontitis je najpogostejša oblika parodontalne bolezni, ki v blagi do zmerni obliki prizadene večino ljudi, starejših od 50 let. V povezavi z demografskimi spremembami v Evropi se število bolnikov s parodontalno boleznijo povečuje. Danes razpoložljivi terapevtski pristopi in zdravila so le prehodno učinkoviti, zato so aktualne celovite raziskave zobnega biofilma v povezavi s patogenezo bolezni, ki bodo omogočile razvoj inovativnih zdravil za trajno ozdravitev.
V okviru projekta bodo raziskave usmerjene na v metagenomske analize bakterijskih združb in v razvoj novega pristopa zdravljenja. Le-ta bo temeljil na optimizaciji protimikrobnega zdravljenja in na razvoju farmacevtskih oblik s probiotiki za usmerjeno rekolonizacijo parodontalnih žepov. Raziskava izhaja iz aktualne doktrine zdravljenja ter skuša njene pomanjkljivosti reševati z izrazito interdisciplinarnim pristopom z namenom razvoja in potrditve koncepta za dolgoročno učinkovito zdravljenje parodontalne bolezni. Namen projekta je doprinesti k razumevanju povezave med zakonitostmi sestave in sukcesije nastajanja biofilma ter razvojem bolezni. Novo pridobljeno znanje bomo uporabili v fazi razvoja nanozdravil in probiotikov za ciljano dvostopenjsko terapijo. Razvoj predlaganega koncepta bo temeljil na naslednjih delovnih sklopih (DS):
DS1. Metagenomska analiza zobnega biofilma
Razvili bomo protokol odvzema bioloških vzorcev in metodo njihove predpriprave za nadaljnje metagenomske analize. S pomočjo slednjih bomo analizirali vzorce bolnikov s kroničnim parodontitisom in skupine prostovoljcev z zdravimi obzobnimi tkivi. Na podlagi dobljenih rezultatov bomo ugotavljali zakonitosti sestave in časovne sukcesije nastajanja biofilma ter z analizo rezultatov poiskali morebitne korelacije, ki bi lahko razložile povezavo med biofilmom per se in nastopom bolezni.
DS2. Razvoj nanozdravila za ciljano dostavo protimikrobnih učinkovin v obzobne žepe
V okviru projekta bomo uporabili sodobne nanotehnološke pristope s ciljem razviti učinkovito nanozdravilo, kar pomeni podaljšan čas zadrževanja na tarčnem mestu in zagotavljanje ustrezne koncentracije protimikrobne učinkovine. Proučevali bomo polimerne nanodelce in nanovlakna. Izbrali bomo biokompatibilen polimer z ustreznimi tehnološkimi lastnostmi. Pri izbiri učinkovine bomo sledili aktualni doktrini zdravljenja.
DS3. Razvoj dostavnega sistema s probiotikom
Drugi del koncepta dvostopenjskega zdravljenja temelji na vnosu probiotika, ki bo rekoloniziral zobne površine in vzpodbujal nastanek zdravega zobnega biofilma. Poskusili bomo izolirati in kultivirati probiotični sev bakterij avtohtone zobne združbe ali izbrali sev komercialno dostopnega probiotika. Za vnos probiotika bomo razvili ustrezen bioadhezivni oralni dostavni sistem.
DS4. Priprava modelnega zobnega biofilma in vitro
Razvili bomo gojitveno metodo za izbrane seve bakterij za pripravo in vitro modela bakterijskega biofilma, ki ga bomo uporabili za preliminarno vrednotenje izdelanega nanozdravila in probiotika. Model biofilma bo platforma za nadaljnje testiranje predlagane dvostopenjske terapije kroničnega parodontitisa.
Relevantnost projekta
Vizija raziskave ni le pridobitev novih bazičnih znanj, ampak predstavlja nov originalen pristop k zdravljenju parodontalne bolezni, ki obsega razvoj nanozdravil in formulacij probiotikov za inovativno dvostopenjsko zdravljenje. Projekt bo izvedla interdisciplinarna skupina strokovnjakov s področja dentalne medicine, farmacije in mikrobiologije, kar zagotavlja visoko znanstveno relevantnost, ustvarja široko bazo znanja in različnih pogledov na proučevano tematiko ter omogoča dostop do potrebne infrastrukture. Vključuje izkušnje in spoznanja iz klinične prakse, temeljnih mikrobioloških in farmacevtskih raziskav ter sledi potrebam bolnika in celotne družbe po izboljšanju danes razpoložljivih pristopov zdravljenja.
Pomen za razvoj znanosti
Aktualna terapija parodontalne bolezni dolgoročno dokazano ni učinkovita, saj je večinoma usmerjena le v odpravljanje posledic, ne pa v preprečevanje ali odpravljanje vzrokov bolezni. Bolezen sama pa je glede na raziskave odraz porušenega ravnotežja številnih dejavnikov, ki v ravnotežju zagotavljajo zdravje obzobnih tkiv. Naša raziskava tako izhaja iz poznavanja patogeneze in aktualne doktrine zdravljenja parodontalne bolezni ter skuša njene pomanjkljivosti reševati z izrazito interdisciplinarnim pristopom s ciljem razvoja nanozdravil za doseganje dolgoročno učinkovitega zdravljenja. V tem projektu smo z metagenomskim pristopom proučili sukcesijo bakterijske združbe v ustni votlini pri zdravih in bolnih posameznikih, kar je osnova za načrtovanje usmerjene kolonizacije oralnih niš. Pridobljeno znanje smo implementirati v procesu načrtovanja in razvoja nanozdravil z antibiotiki in farmacevtskih oblik z oralno učinkovitimi probiotiki. Velik korak naprej smo naredili z razvojem strukturno različnih nanovlaken s protimikrobno učinkovino in in vitro dokazali podaljšano sproščanje učinkovine v terapevtskih koncentracijah, kar nakazuje, da imajo razvita nanovlakna potencial za doseganje terapevtskega učinka. Nanometrska velikost in bioadhezivne lastnosti nanovlaken obetajo zadrževanje v obzobnem žepu, kar omogoča podaljšano lokalno dostavo protimikrobne učinkovine, s čimer lahko zmanjšamo obremenitev bolnika s sistemskimi odmerki antibiotikov in tveganje za pojav neželenih učinkov, vključno z razvojem odpornih sevov bakterij. Tako dobljeni rezultati pomenijo pomemben korak naprej na znanstvenem področju razvoja lokalnih nanodostavnih sistemov za reševanje pomembnih družbenih izzivov, ki so povezani s pojavom odpornih bakterij. Nadalje smo v okviru projekta dokazali, da je ustna flora bogat vir potencialnih novih probiotičnih sevov, katerih načrtovan vnos lahko vodi v razvoj zdravega zobnega biofilma. Razvili smo metode izolacije in identifikacije bakterij, ki so široko uporabne za analizo različnih bioloških vzorcev z majhno vsebnostjo bakterij. Izolirali smo nove seve bakterij iz oralnega biofilma zdravih prostovoljcev in tiste z najboljšim protimikrobnim delovanjem proti parodontalno patogeni bakteriji vgradili v dostavni sistem za lokalni vnos v obzobne žepe (nanovlakna, mikrokapsule). Inovativnost pristopa je vgrajevanje probiotikov v obliki spor v dostavni sistem, kar omogoča visoko stopnjo preživetja med izdelavo dostavnega sistema in dolgoročno stabilnost formulacije. Dokazali smo, da nadzorovan proces elektrostatskega sukanja kot mikrokapsuliranja omogočata izdelavo ustreznega dostavnega sistema za probiotike. Tovrsten pristop je popolnoma izviren in do sedaj še ni bil objavljen v literaturi. Poleg številnih novih dognanj in razvitih dostavnih sistemov smo v okviru projekta razvili tudi nove metode, ki so omogočile: (i) vzorčenje in analizo bioloških vzorcev z majhno vsebnostjo bakterij, (ii) kompleksno izvedbo elektrostatskega sukanja za vgrajevanje učinkovin v dvoslojna nanovlakna in (iii) spremljanje sproščanja v pogojih, ki simulirajo obzobni žep (novo razvita in vitro metoda). V projektu smo pokazali uporabnost novih metod za pridobivanje ključnih informacij v fazi razvoja in optimizacije formulacij nanozdravil. Predvidevamo, da bi z njimi v prihodnje lahko skrajšali čas in stroške razvoja drugih lokalnih dostavnih sistemov. Rezultate projekta smo predstavili v 10 znanstvenih člankih in 3 poslali v objavo v revije z visokim faktorjem vpliva, na 4 vabljenih predavanjih in 24 prispevkih na znanstvenih konferencah. Zaključimo lahko, da razviti dostavni sistemi z antibiotiki in probiotiki predstavljajo odlično izhodišče za nadaljnje raziskave na poti k učinkoviti dvostopenjski terapiji parodontalne bolezni v prihodnosti.
Pomen za razvoj Slovenije
Farmacevtska industrija ima za našo državo zelo velik družbeno-ekonomski pomen. Izdeluje kakovostna, varna in učinkovita zdravila in s tem konkurira na domačem in svetovnem tržišču. Tudi naše raziskave so usmerjene h konkurenčnosti slovenskega gospodarstva. Nova znanja pridobljena v okviru projekta lahko neposredno uporabimo v razvoju zdravil in širše, kar bo omogočilo hitrejši razvoj naprednih zdravil za ciljano zdravljenje parodontalne bolezni. Projekt je zastavljen v skladu z osnutkom Strategije razvoja Slovenije 2014-2020, kjer je izpostavljena potreba po tesnejšem povezovanje med različnimi akterji (raziskovalnimi, izobraževalnimi in podjetniškim sektorjem) za hitrejši prenos znanja in inovacij v prakso in na trg predvsem na področjih, ki so skladna z razvojnimi prioritetami države. Reševanje družbenih izzivov in pomagati premostiti vrzeli med raziskavami in trgom pa je tudi eden izmed ključnih ciljev programa Obzorje 2020, kar pomeni da je bil naš projekt skladen tudi z vizijo razvoja Evropske unije. Glede na inovativnost smo patentno zaščitili novo razvito napravo za sproščanje, kar vodi v možnost trženja znanja in izdelkov že uveljavljenim podjetjem ali ustanovitev novih majhnih »spin-off« podjetij. Naš projekt je torej uresničeval enega od temeljnih ciljev strategije razvoja Evropske skupnosti in Slovenije, to je neposreden prenos znanja iz akademske sfere v gospodarstvo. S staranjem prebivalstva se povečuje število posameznikov s parodontalno boleznijo (75% starejših od 65 let), njihovo zdravljenje pa zahteva kronično terapijo in z njo povezane visoke stroške zdravljenja. V projektu je izoblikovan nov koncept, ki temelji na izdelavi nanozdravil za dvostopensko zdravljenje z nanodzdravili, kar predstavlja izhodišče za razvoj klinično uporabnega zdravila in terapevtskega pristopa, ki bo aktivno posegel v potek bolezni in regeneracijo obzobnega tkiva, zato predvidevamo, da bo zdravljenje bolj učinkovito, stroški pa manjši. Poleg tega bi tak pristop povečal tudi komplianco zdravljenja in prispeval k izboljšanju kakovosti bolnikovega življenja. Nenazadnje se raziskava loteva družbeno odgovornega ravnanja z antibiotiki, saj predlaga lokalni vnos protimikrobnih učinkovin v obliki nanozdravil, ki bi naj zmanjšala razvoj rezistentnih bakterij in z njimi povezanih drugih, zato težko ozdravljivih infekcijskih bolezni. Dosežke raziskovalnega projekta smo predstavili domači in mednarodni znanstveni srenji, s čimer smo promovirali dosežke slovensko znanosti in Slovenijo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
