Prispevek predstavlja del rezultatov na področju magnetofekcijskega vnosa genov v celičnih kulturah. Postopek temelji na uporabi stabilnih površinsko funkcionaliziranih magnetnih nanodelcev, ki tvorijo komplekse s plazmidi za terapevtske ali reporteske gene in s pomočjo zunanjega magnetnega sistema uspešno prenašajo ta plazmid v celično citoplazmo. V okviru projekta so bile izvajane aktivnosti na načrtovanju in pripravi ustrezno funkcionaliziranih nanodelcev ter magnetnih sistemov, medtem ko je bilo izven projekta dodatno potrebno vzpostaviti ustrezne magnetofekcijske protokole za uporabo in vitro ter in vivo. V okviru tega dosežka so bili objavljeni tudi drugi prispevki: Magnetofection of B16F1 cells with therapeutic gene for interleukin-12, Zavod za zdravstveno varstvo; Abstract book; 2011; Str. 216; Avtorji / Authors: Prosen Lara, Prijič Sara, Žnidaršič Andrej, Čemažar Maja, Serša Gregor (Cobiss ID 1157243) Magnetic nanoparticles-mediated in vitro gene delivery, SLONANO 2011 Book of abstracts; 2011; Str. 80; Avtorji / Authors: Prosen Lara, Prijič Sara, Žnidaršič Andrej, Čemažar Maja, Serša Gregor (Cobiss ID 1173627)
F.02 Pridobitev novih znanstvenih spoznanj
COBISS.SI-ID: 1185403Ena od ključnih omejitev za magnetni vnos učinkovin je doseganje učinkovitih koncentracij magnetnih nosilcev in učinkovine v ciljnem tkivu, saj je mobilnost nanodelcev v tkivnih strukturah majhna. Zato je pomembno poznavanje mobilnost nanodelcev v različnih okoljih. Za ovrednotenje te mobilnosti smo uporabili dva pristopa, dejanske meritve na gelih kot prvih približkih tkiva, ter numerično modeliranje za podrobnejšo analizo ključnih parametrov in geometrije. Uporabili smo gelsko magnetoforezo za merjenje gibljivosti različnih magnetnih nanodelcev v agaroznem gelu, kar predstavlja prvi približek mobilnosti v tkivu. Vzporedno smo vzpostavili model na osnovi metode končnih elementov, s katerim smo analizirali različne postavitve trajnih magnetov za doseganje učinkovitih magnetnih gradientov. Na podlagi tega smo analizirali dejansko magnetno silo za različne postavitve. Iz obeh delov smo pokazali, da je eden ključnih parametrov, ki določa mobilnost v tkivu, tvorba večjih aglomeratov nanodelcev pri fizioloških pogojih ter interakcija nanodelcev z okoliškim matriksom. Te ugotovite in izdelani eksperimentalni in numerični modeli naj bi služili kot izhodišče za širšo študijo biološko relevantnih sistemov.
F.02 Pridobitev novih znanstvenih spoznanj
COBISS.SI-ID: 8747860Izvedli smo podrobno analizo magnetnega stanja aglomeratov ter preučili posledice na uporabnost za biotehnološke in biomedicinske aplikacije. Kot ključno ugotovitev smo pokazali, da je za magnetno stanje aglomeratov pomembno praktično samo stanje osnovnih kristalitov/nanodelcev. Tako je mogoče doseči velike aglomerate, ki izkazujejo superparamagnetno magnetizacijo tako kot izhodiščni nanodelci, medtem ko je odziv na zunanje magnetne sile bistveno večji. Dodatno smo pokazali tudi stabilnost funkcionaliziranih enodomenskih nanodelcev in aglomeratov ter uporabnost za biotehnološke aplikacije.
B.03 Referat na mednarodni znanstveni konferenci
COBISS.SI-ID: 8312660V okviru projekta smo sodelovali z raziskovalno skupino iz Onkološkega Inštituta Ljubljana tudi pri razvoju in izboljšavi metode magnetofekcije za vnos DNK v celice s pomočjo zunanjega magnetnega polja. V okviru projekta smo razvili postopke priprave ter karakterizirali nove nanodelce z magnetnim jedrom, ki imajo večplastno funkcionalizacijo ter so biokompatibilni. Izhodiščni postopki omogočajo nadgradnjo večplastne strukture z različnimi makromolekulami, kot je DNK, disperzije takšnih večplastnih nanodelcev pa so stabilne pri fizioloških pogojih. Magnetno jedro je iz aglomerata ustreznih nanodelcev, zato je odziv na magnetno polje relativno velik. Zaradi fleksibilnosti sestave in s tem lastnosti ter stabilnosti so takšni delci zelo primerni za zelo različne biotehnološke aplikacije. Posebno za magnetofekcijo smo funkcionalizrali večplastne magnetne nanodelce ter sodelovali pri določitvi protokola izvajanja magnetofekcije. Analizirali smo tudi različne variante za dodatno optimizacijo na strani zunanjega magnetnega sistema.
F.09 Razvoj novega tehnološkega procesa oz. tehnologije
COBISS.SI-ID: 34792709Kljub široki uporabi nanodelcev je še vedno veliko neznanega o njihovi interakciji s celicami in le malo raziskav je vizualiziralo celoten proces prehoda v celico. Uporabili smo kombinacijo elektronske transmisijske in vrstične mikroskopije ter fluorescenčne mikroskopije ter določili časovno dinamiko internalizacije, po 1h smo lahko že opazili nanodelce v veziklih v bližini jedra. Kot prvi smo z uporabo presevne elektronske mikroskopije opazili proces formacije vesikla obkroženimi nanodelci. S transmisijsko elektronsko mikroskopijo smo določili celotno pot od prvih vdolbin/izvihkov, multivesikularnih teles do lizosomov z nanodelci.
E.02 Mednarodne nagrade
COBISS.SI-ID: 9319252