Razvili in karakterizirali smo biokompatibilne magnetne nanodelce, ki so ustrezno površinsko funkcionalizirani in omogočajo nadaljno kompleksiranje z aktivnimi učinkovinami. Takšni nanodelci so zelo primeren vektorski sistem za vnos aktivnih snovi v celice in so uporabni v biotehnoloških in biomedicinskih aplikacijah za vnos učinkovin. Krvno urinska bariera je najbolj neprehodna bariera v telesu in kot taka predstavlja problem za dostavo zdravilnih učinkovin pri intravezikalni terapiji. Znano je že, da je nizka stopnja endocitoze urotelijskih celic odvisna od stopnje njihove diferenciacije, a razlike med endocitozo pri normalnih in rakastih celicah še nismo izkoristili. V tem članku smo analizirali privzem z rodaminom B izotiocianat označenih kobalt feritnih nanodelcev oplaščenih s poliakrilno kislino v štiri biomimetične modele urotelija; visoko in delno diferencirane normalne urotelijske celice ter rakave celice papilome urotelija in invazivne neoplazme urotelija. Pokazali smo, da rakave celice privzemajo nanodelce v procesu makropinocitoze. S presevno elektronsko mikroskopijo in spektrofluorimetrično analizo smo pokazali, da je privzem delcev v znotrajcelični in medcelični prostor normalnih urotelijskih celic močno omejen, a izrazit pri rakastih celicah. Pokazali smo tudi, da je kvantifikacija privzema fluorescentno označenih nanodelcev na osnovi merjenja intenzitete fluorescence lahko zavajajoča in precenjena brez analize z elektronsko mikroskopijo. Naše ugotovitve doprinašajo k razumevanju endocitoze nanodelcev v rakave celice urotelija in nakazujejo na visoko selektiven mehanizem za ločevanje rakavih in normalnih urotelijskih celic. IF=4.3; 8 čistih citatov Povezana objava In vitro assessment of potential bladder papillary neoplasm treatment with functionalized polyethyleneimine coated magnetic nanoparticles, Acta Chimica Slovenica 64: 543-548, 2017
COBISS.SI-ID: 11794772
Razvili in karakterizirali smo biokompatibilne magnetne nanodelce, ki so primerni za vizualizacijo z NMR, TEM in fluorescenčno mikroskopijo, ter omogočajo nadaljno kompleksiranje z aktivnimi učinkovinami. Ti nanodelci so prilagojeni za vnos v celice v in vitro pogojih in izkazujejo povečan vnos v celice ob relativno nizki citotoksičnosti. Takšni nanodelci so zelo primeren vektorski sistem za vnos aktivnih snovi v celice in so uporabni v biotehnoloških in biomedicinskih aplikacijah za vnos učinkovin. Več raziskav je pokazalo, da na odziv celic na določen tip nanodelcev vplivajo tako lastnosti nanodelcev (velikost, oblika, površinske lastnosti), kot tudi lastnosti celičnega tipa. Zato je pomembno, da nanodelce ovrednotimo v prisotnosti različnih celičnih tipov. V tej raziskavi smo uporabili magnetne nanodelce, prevlečene s plaščem iz poliakrilne kisline (PAA), ki smo jih izpostavili trem celičnim tipom: ovarijskim celicam kitajskega hrčka (CHO), celicam mišjega melanoma (B16) in primarnim humanim mioblastom (MYO). Pokazali smo, da nanodelci v vse tri linije vstopijo s procesoma makropinocitoze in s klatrini posredovane endocitoze, se znotraj celice nahajajo v različnih veziklih endolizosomalne poti in se v velikih količinah kopičijo v perinuklearni regiji celic. Kljub temu pa sta bili dinamika in hitrost privzema in odvisno od celičnega tipa. Nanodelci niso imeli toksičnih učinkov po 24 h inkubaciji in niso povzročili oksidativnega stresa, kljub temu pa smo po 96 h inkubaciji opazili zmanjšano viabilnost pri MYO celicah, ki je najverjetneje bila posledica velike količine privzetih nanodelcev. Opažene razlike v odgovorih celic na enake nanodelcev poudarjajo pomembnost testiranja nanodelcev na različnih celičnih tipih, saj nam to omogoči boljše napovedi posledic in vivo administracije nanodelcev. Študija je tudi potrdila uporabnost the ND za aplikacijo celičnega označevanja. Ti nanodelci so bili tudi uporabljeni za endosomsko ločevanje v znanstveni objavi Pohar J et al, Nature Communications 8, 15363 (2017). Povezan dosežek: Nagrada za najboljši poster in predstavitev posterja na konferenci 7th Conference on Experimental and Translational Oncology, CETO 2013, Portorož, Slovenia
COBISS.SI-ID: 31824089
Povečano onesnaženost okolja v zadnjih desetletjih so predlagali kot enega od možnih razlogov za povečano incidenco nevrodegenerativnih in razvojnih bolezni. Za specifične tipe nanodelcev so pokazali, da lahko povzročijo poškodbe nevralnih celic in vivo preko poškodb krvno-možganske bariere, vnetij živčnega tkiva, povečane količine reaktivnih kisikovih intermediatov in agregacije proteinov. V tej študiji smo analizirali vpliv štirih tipov nanodelcev (biomedicinskih s polietileniminom oplaščenih kobalt feritnih nanodelcev (PEI) ter industrijskih TiO2 P25, TiO2 N in SiO2 nanodelcev) na znotrajcelično lokalizacijo in topnost proteinov FUS (angl. Fused in sarcoma) ter TDP-43 (angl. TAR-DNA binding protein 43), ki sta pomembna markerja nevrodegenerativnih bolezni amiotropne lateralne skleroze (ALS) in frontotemporalne lobarne degeneracije (FTLD). Rezultati so pokazali, da izbrani industrijski TiO2 N nanodelci povzročijo upad jedrne in povečanje citoplazemske frakcije proteinov FUS in TDP-43, kar je pričakovani odziv celice na stres, manjši upad viabilnosti a nič reaktivnih kisikovih intermediatov. Industrijski SiO2 nanodelci niso povzročili sprememb na celicah ali opazovanih proteinih, kar je verjetno posledica znatne agregacije nanodelcev in posledično manjšega privzema. Za razliko od ostalih pa so PEI nanodelci povzročili znaten upad viabilnosti preko poškodb membrane in številne nepredvidene spremembe; zmanjšali količino reaktivnih kisikovih intermediatov, povečanje jedrne količine proteina FUS in zmanjšali količino netopne (urea) frakcije FUS, kar je v nasprotju s pričakovanim odzivom na stres in namiguje, da so odzivi najverjetneje povezani preko skupnega mehanizma. Študija je pokazala, da izbrani nanodelci po kratkoročni in vitro izpostavitvi na povzročijo signifikantnih sprememb v lokalizaciji in topnosti proteinov FUS in TDP-43 ali stresnega odziva, vendar bi morali preučiti tudi posledice dolgoročne prisotnosti in akumulacije nanodelcev na proteine povezane z nevrodegenerativnimi boleznimi.
COBISS.SI-ID: 11728980
V zadnjih letih intenzivno poteka razvoj novih formulacij nanodelcev, primernih za različne biomedicinske aplikacije, med katerimi so magnetni delci še posebej problematični zaradi svojega nerazgradljivega magnetnega jedra, ki ni stabilen v fizioloških pogojih. Da bi ta problem rešili, so preizkusili različna oplaščenja, vsakega s svojimi prednostmi in slabostmi, ki lahko vplivajo na efektivnost posamezne aplikacije. Temeljito razumevanje mehanizmov toksičnosti je zato pomembno za nadaljnji razvoj in izboljšave formulacij ND. V tej študiji smo se osredotočili na mehanizme toksičnosti dveh tipov s magnetnih delcev, oplaščenih s pozitivno nabitim polimerom poliakrilne kisline (PAA) ali z negativno nabitim polietileniminom (PEI). Poskusi na celični liniji B16 in primarnih humanih mioblastih so pokazali, da PAA ND ne povzročijo upada celičnega preživetja ali nastanka ROS in ne sprožijo imunskega odziva preko aktivacije transkripcijskega faktorja NF-kB. Po drugi strani pa s PEI oplaščeni ND povzročijo nekrotično celično smrt preko poškodb membrane, povečanje ROS in aktivacijo NF-kB 15-30 min po inkubaciji. Poskusi z inhibitorji so pokazali, da aktivacija NF-kB poteče preko TLR4 receptorjev. V drugi študiji (COBISS ID 10990164) smo želeli zmanjšati opaženo toksičnost PEI ND peko vezave molekul glutationa (GSH) na površino nanodelcev. S to dodatno plastjo smo želeli zmanjšati površinski naboj ND in znižati nastanek ROS preko antioksidantskih učinkov GSH. Poskusi izvedeni na celični liniji CHO so pokazali, da dodatno GSH oplaščenje zmanjša toksičnost ND, nastanek ROS in zmanjša porabo celokupne celične zaloge GSH. Presevna elektronska mikroskopija je pokazala, da celice še vedno lahko privzamejo oba tipa PEI ND, s fluorescenčno mikroskopijo pa smo potrdili, da oplaščenje z GSH ne zmanjša učinkovitosti PEI ND za transfekcijo celic s plazmidno DNA.
COBISS.SI-ID: 11689556
Proteinska korona nastane ob stiku nanodelcev s tekočino, ki vsebuje proteine. Na področju nanomedicine je proteinska korona v veliki meri spregledana, kljub temu da številne študije kažejo na pomembnost le te za interakcijo nanodelcev z njihovo okolico. Čeprav je bilo v zadnjih letih preučenih veliko dejavnikov, ki določajo sestavo proteinske korone, je eden ostal zapostavljen – sestava disperzijskega medija. Preučili smo vpliv disperzijskega medija na sestavo proteinske korone kobalt-feritnih nanodelcev oplaščenih s poliakrilno kislino (PAA nanodelci) in silicijevih nanodelcev. Z rezultati smo potrdili nekaj glavnih predpostavk o proteinski koroni, kot je na primer odvisnost sestave proteinske korone od tipa nanodelcev in, pomembneje, pokazali da tudi izbor disperzijskega medija vpliva na sestavo proteinske korone. Razlike v sestavi proteinske korone, ki je nastala ob stiku s fetalnim govejim serumom (FBS), so bile posledica različnih komponent disperzijskega medija, kot so dvovalentni ioni in makromolekule. Pokazali smo, da je sestava proteinske korone kompleksna funkcija sestave disperzijskega medija. Neodvisno od disperzijskega medija in koncentracije FBS je bila večina proteinov, ki so sestavljali proteinsko korono obojih nanodelcev, povezana s procesoma transporta in hemostaze. V koroni silicijevih nanodelcev smo zaznali tri proteine povezane s sistemom komplementa (faktor H, komplement C3 in komplement C4), medtem ko smo v koroni PAA nanodelcev zaznali samo en protein povezan z imunskim sistemom (α-2-glikoprotein). Relativna količina proteina komplementa C3 se je povečala, če so bili nanodelci dispergirani v NaCl, kar še dodatno nakazuje pomembnost disperzijskega medija. 5 čistih citatov v prvem letu.
COBISS.SI-ID: 11662676