Projekti / Programi
Bio-odzivni sistemi na osnovi magnetno-optično sklopljenih nanomaterialov za inovativno zdravljenje kožnih rakavih obolenj
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P260 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kondenzirane snovi: elektronska struktura, električne, magnetne in optične lstnosti, supraprevodniki, magnetna rezonanca, relaksacija, spektroskopija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.10 |
Tehniške in tehnološke vede |
Nanotehnologija |
hybridni nanodelci, magnetni nanodelci, optično aktivni nanodelci, surface plasmon resonance, foto-termično terapija, tarčna zdravila, terapija kožnega raka, odzivni dostavni sistemi
Raziskovalci (23)
Organizacije (4)
Povzetek
Ta predlog obravnava nov način zdravljenja kožnega raka, ki združuje napredno diagnosticiranje, ciljan prenos in kontrolirano sproščanje zdravilnih učinkovin. Tovrsten tip tarčnega zdravljenja bo temeljil na uporabi hibridnih nanodelcev z magnetnimi in optičnimi lastnostmi. Ciljana dostava in izločanje nanodelcev bo dosežena z magnetnim vzbujanjem, medtem ko bo sproščanje zdravilne učinkovine ali zdravljenje vzbujeno fototermično. Lastnosti predlaganih hibridnih nanodelcev je mogoče prilagajati za potrebe diagnostike ali tarčnega zdravljenje, kar predstavlja bistveno prednost v primerjavi z izključno magnetnimi ali optično aktivnimi nanodelci. Da bi zagotovili dolgotrajen terapevtski učinek na prizadeto tkivo nameravamo tako pripravljene dostavne sisteme vgraditi v medicinske materiale za transdermalno in topikalno dostavo. Predklinično potrditev predlaganega tarčnega zdravljenja bomo dokazali s kombinacijo v ta namen izbranih in na novo načrtovanih in-vitro eksperimentov.
Sekvenčna organizacija projekta sledi končnemu cilju, to je predklinični potrditvi učinkovitosti teranostičnega sistema. Projekt bo izveden preko predstavljenih projektnih sklopov:
(a) Teoretični izračuni, sinteza in karakterizacija nanostrukturnih materialov vključuje teoretične študije hibridnih nanodelcev s poudarkom na kombiniranem magnetno-optičnem odzivu. V okviru hibridnih magnetno in optično aktivnih FePt/Au ali FePt/SiO2/Au sistemov bodo izvedeni sintezni postopki za pripravo nano delcev lupinastih ali heterogenih paličastih oblik.
(b) Bio-odzivna funkcionalizacija se ukvarja z interakcijami med bio-odzivno funkcionalno plastjo na površini delca in učinkovinami za zdravljenje raka. Študija sproščanja hibridnih nanodelcev iz materialov za transdermalno in topikalno dostavo bo ovrednotila zmožnosti dolgotrajnega terapevtskega učinka.
(c) Raziskave biokompatibilnosti bodo pokrivale razumevanje interakcij nanodelcev z normalnimi in rakavimi celicami, razumevanje načina vstopa nanodelcev v celice in njihove znotrajcelične razporeditve. Citotoksičnost nanodelcev, kot osnovni nosilci citotoksičnih zdravil, bo preiskana na osnovi in vitro modelov simuliranega kožnega tkiva.
(d) Potrditev uspešne dostave in zdravljenja rakavih celic na biomiemetičnem modelu kožnega tkiva je končni cilj našega projekta in bo temeljil na predkliničnih testih z uporabo in vitro sistema, ki simulira tarčni del živega organizma. Testirali bomo sposobnost difuzije delcev iz transdermalnih in topikalnih dostavnih sistemov. Testirali bomo sposobnost magnetno stimulirane dostave in ekstrakcije hibridnih nanodelcev iz biomimetičnega modela kožnega tkiva. Fototermična terapija bo testirana na lastno zasnovi aparaturi, ki temelji na nizko-energijskem laserju z valovno dolžino svetlobe v bližnjem infrardečem delu spektra (NIR).
Vsebina projekta sledi priporočilom Evropske komisije na področju raziskav v nanomedicini, podani v dokumentu “Roadmaps in nanomedicine towards 2020”. Širša družbena korist projekta je osredotočena na ohranjanje in izboljšanje kakovosti življenja, ki je eden od ključnih prihodnjih družbenih izzivov izpostavljen v dokumentu EU znotraj programa Obzorje 2020 (COM/2011/0808). Naš cilj je vzpostaviti vrhunske tehnologije, ki bodo dvignile tehnološko raven inovacij v Sloveniji in Evropi. Tehnologije za zdravje, ki bodo razvite v tem projektu so zasnovane tako, da omogočajo enostaven prenos tehnologije v mala in srednja podjetja (SME), kar je v skladu z direktivami EU objavljene v dokumentu, ki se nanaša na vzpodbujanje javno-zasebnega partnerstva (COM/2013/0494 Public-private partnerships in Horizon 2020). Razvoj nove generacije tarčnih zdravil z združeno magnetno in foto-termično aktivnostjo bo koristil tudi številnim drugim raziskovalnim področjem, kot na primer diagnostiki (MPI kontrastiranje) ali v senzorjih za detekcijo bioloških substanc (laboratorij v čipu), z dodatnim poudarkom na toksičnosti oziroma zavedanju potencialnih nevarnosti uporabe nanod
Pomen za razvoj znanosti
Projekt smo zasnovali ambiciozno, da bi skozi konkretne naloge premaknili meje znanja na področju nanomedicine in teranostike z inovativnimi pristopi pri zdravljenju raka, kar obsega razvoj hibridnih nanodelcev, ki presegajo trenutno stanje razvoja, in so primerni za multifunkcionalne medicinske postopke, ki vključujejo fototermično terapijo, magnetno separacijo in diagnozo s pomočjo metod jedrske magnetne resonance. Prav slednja točka predstavlja moment, kjer smo raziskave bistveno presegli od originalno začrtanih ciljev. Pristopi, ki smo jih razvili znotraj tega projekta so nam omogočili začetek novega raziskovalnega področja, t.j. foto-termična terapija kot podskupina znotraj širše skupine tarčnega zdravljenja, kar že vodi v nov val vrhunskih raziskav, kjer trenutno nadaljujemo raziskave na in-vivo sistemih, t.j. vretenčarjih. O visoki kakovosti rezultatov, ki smo jih pridobili v času trajanja projekta priča tudi dejstvo, da smo do danes objavili izsledke raziskav v več prestižnih mednarodnih revijah z relativno visokim faktorjem vpliva (The Journal of Physical Chemistry C, 2015, IF=4.509, Chemical communications, 2016, IF=6.319, Acta biomaterialia, 2017, IF=6.319, Nanoscale, 2018, IF=7.367). Tako so rezultati doseženi tekom projekta nedvoumno izboljšali znanstveno odličnost vseh sodelujočih skupin in njihovo prepoznavnost na evropski in svetovni ravni.
Pomen za razvoj Slovenije
Z objavami rezultatov, dobljenih znotraj tega projekta, v revijah z visokim faktorjem vpliva, smo povečali prepoznavnost slovenske znanosti na področju nanomedicine. Naše znanje smo širili tako med slovensko kot tudi tujo strokovno javnostjo z udeležbo na številnih domačih in mednarodnih konferencah [1 - 12]. Inovativni pristop pri zdravljenju raka in napredni diagnostiki z uporabo hibridnih nanodelcev je požel zanimanje tudi pri številnih podjetjih, s katerimi smo se že lotili prijave skupnih projektov ali pa načrtujemo nove projekte v prihodnosti. Sodelovanje med strokovnjaki s področja nanomaterialov, bio-funkcionalizacije in preiskav na celičnem nivoju je izboljšalo znanstveno odličnost vseh sodelujočih skupin in tlakovalo pot za bodoče uspešne skupne projekte. [1] ŽUŽEK ROŽMAN, Kristina, et al., Final program, European Congress on Exhibition on Advanced Materials and Processes, 17-22 September 2017, Thessaloniki, Greece. [S. l.]: FEMS = Federation of European Materials Society. 2017. [COBISS.SI-ID 30796839] [2] ŽUŽEK ROŽMAN, Kristina, et al., V: Intermag 2017, 24th - 28th April 2017, Dublin, Ireland : digest book. [S. l.: s. n.]. 2017, str. 873. [COBISS.SI-ID 30472743] [3] KOSTEVŠEK, Nina, et al., [22nd International Conference and Expo on Nanoscience and Molecular Nanotechnology, November 06-88, 2017, Frankfurt, Germany]. Journal of nanomedicine & nanotechnology, ISSN 2157-7439, 2017, vol. 8, no. 6, suppl., str. 28. [COBISS.SI-ID 30921255] [4] KOSTEVŠEK, Nina, et al., V: Book of abstracts, 13th International Conference on Nanosciences & Nanotechnologies, NN16, 5-8 July 2016, Thessaloniki, Greece. [S. l.: s. n.]. 2016, str. 242. [COBISS.SI-ID 29666599] [5] KOSTEVŠEK, Nina, et al., V: ISN2A 2016 proceedings book, 2nd International Symposium on NPs/Nanomaterials and Applications, 18th-21st January 2016, Carapica, Portugal, str. 146. [COBISS.SI-ID 29262119] [6] ŽUŽEK ROŽMAN, Kristina, et al., V: MMM Intermag 2016 joint Conference, January 11-15, 2016, San Diego, California : book of abstracts. [S. l.]: AIP = American Institute of Physics. 2016. [COBISS.SI-ID 29350183] [7] ŠTURM, Sašo, ez al., V: Nanotech Tunisia 2015 : International Nanotechnology Conference, 22-24 April 2015, Hammamet, Tunisia. [COBISS.SI-ID 28630823] [8] KOSTEVŠEK, Nina, et al., V: GODEC, Matjaž (ur.), et al. 23rd International Conference on Materials and Technology, 28-30 September 2015, Portorož, Slovenia. Ljubljana: Inštitut za kovinske materiale in tehnologije. 2015, str. 140. [COBISS.SI-ID 28919335] [9] HUDOKLIN, Samo, et al., V: The 16th European microscopy congress 2016 August 28 - September 2, 2016 in Lyon, France. [S. l.]: John Wiley & Sons. 2016 [COBISS.SI-ID 32843993] [10] KOSTEVŠEK, Nina, et al., V: LODEIRO, Carlos (ur.). Proceedings of the ISN2A, 1st International Symposium on NPs/Nanomaterialand Applications, 20th 22nd January 2014, Caparica, Portugal. [S. l.: s. n.]. 2014, str. 114. [COBISS.SI-ID 27464999] [11] ŠTURM, Sašo, et al., V: USKOKOVIĆ, Dragan (ur.), RADMILOVIĆ, Velimir (ur.). Programme and the book of abstracts, Sixteenth Annual Conference YUCOMAT 2014, Herceg Novi, Montenegro, September 1-5, 2014. Belgrade: Materials Research Society of Serbia. 2014, str. 102. [COBISS.SI-ID 28095527] [12] KOSTEVŠEK, Nina, et al., V: MIHAILOVIĆ, Dragan (ur.), et al. Book of abstracts, SLONANO 2013, 23-25 October 2013, Ljubljana, Slovenia. Ljubljana: Jožef Stefan Institute. 2013, str. 71. [COBISS.SI-ID 27192103]
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
