Projekti / Programi
Novi funkcionalizirani nanomateriali za uporabo kot nano- ali biosenzorji/aktuatorji /bioodzivni dostavni sistemi
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.01 |
Tehnika |
Materiali |
Anorganski nekovinski materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T152 |
Tehnološke vede |
Kompozitni materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.10 |
Tehniške in tehnološke vede |
Nanotehnologija |
magnetne nanocevke, dostava učinkovin, sproščanje učinkovin, terapija raka, odziven dostavni sistem
Raziskovalci (16)
Organizacije (2)
Povzetek
Ta predlog vsebuje sintezo in evaluacijo magnetnih nanocevk z različnimi karakteristikami in njihovo uporabo kot nosilni sistem za ciljano dostavo zdravilnih učinkovin. Tak inteligentni sistem predstavlja velik potencial za znižanje potrebnega odmerka učinkovine in s tem povezane večje sprejemljivost s strani bolnika in nižje cene zdravila.
Poseben primer takega sistema bodo predstavljala nanocevke z oblikovnim spominom, ki jih bomo vstavili v funkcionalizirane nanokompozitne kapsule. Nanokompozitne kapsule, ki temeljijo na krhkem kserogelu predstavljajo dostavni sistem z molekulami učinkovine vgrajenimi v kapsulino fraktalu podobno strukturo. Površino nanokapsul bomo funkcionalizirali za ciljano dostavo do določenih tarč v telesu (kot na primer dostava v področje tumorja). Nanokompozitni kserogel bo omogočal transport učinkovin in njihovo sproščanje z oddaljeno aktivacijo z magnetim poljem, ki ga ustvari slikanje z magnetno resonanco (magnetic resonance imaging - MRI). Ta nano-naprava, ki bo temeljila na novih naključnih heterogenih elastično-feromagnetnem kompozitu, bo tvorila aktiven dostavni sistem učnikovin. Aktivacijski mehanizem temelji na faznem prehodu, ki ga ustvari deformacija zaradi vpliva zunanjega magnetnega polja na nanocevke. Za razliko od dosedanjih tehnologij za ciljano dostavo učinkovin, predlagamo dinamičen nanosistem, ki lahko pretvori magnetno energijo v mehanično delo. Fazni prehod vodi v deformacijo nanocevk, ki zlomi matrico kserogela v nadzorovanem načinu, čemur sledi sproščanje vgrajene učinkovine. Nova aplikacija tega posebnega fizikalnega fenomena omogoča resnično programiran, neodvisen od učinkovine, ciljan dostavni sistem, ki združuje znanja iz znanosti materialov, kemije, biologije, farmakologije in fizike.
Precejšen napredek v zadnjih petih do šestih letih v znanosti nanostrukturnih materialov, inteligentnih dostavnih sistemov, metamatičnega modeliranja in računske tehnike nam daje možnost načrtovanja, izdelave in optimizacije funkcionalnih materialov za želene aplikacije. Istočasno so odkrili veliko zdravilnih učinkovin z veliko jakostjo, ki so sicer učinkovite v zdravljenju rakastih obolenj, a imajo nesprejemljive neželene učinke na zdrava tkiva oz. se hitro razgradijo z encimi, prisotnimi v človeškem telesu. Edini način za varno uporabo takšnih učinkovin je uporaba dostavnih sistemov, ki preprečuje njihovo delovanje da pojava določenega dražljaja. Interdisciplinarni pristop omogoča rešitev problema.
Bistvo preiskovanja je sledeče. Analiza nano-transporta daje zgornjo mejo velikosti in mase pri načrtovanju dostavnih sitemov. Fizikalno-kemijske lastosti dostavnih sistemov morajo ustrezati tem kritičnim parametrom, da bo deosežen varen in učinkovin dostavni sistem. Te omejitve bomo temeljito preučili z novimi postopki priprave, ki so opisani v tem predlogu.
Uspešno končanje raziskave bo imelo velik vpliv na nano-medicino z odpiranjem možnosti uporabe novih aktivnih nano-naprav, ki bodo prirejene specifični aplikaciji in bodo lahko dostavile vgrajeno (enkapsulirano) zdravilno učinkovino in jo sprostila na neinvaziven (torej nekirurški) način ter pri tem varovala zdrava tkiva bolnika.
Ta raziskava bo temeljila na že dolgotrajnem sodelovanju med Univerzo Neuchatel, Švica, Inštitutom Jozef Stefan in Kemijskim inštitutom, ki se oba nahajata v Ljubljani, Slovenija.
Pomen za razvoj znanosti
Področje nanostrukturiranih materialov je pomembno za razvoj medicine, katalize in remediacije okolja. V projektu smo se osredotočili na razvoj nanostrukturiranih materialov iz mezoporoznega silikata in FePd nanocevk za medicinske aplikacije. Ti materiali omogočajo razvoj naprednih dostavnih sistemov, ki bolj natančno ciljajo tarčna tkiva in nadzorovano sproščajo zdravilne učinkovine. Na tak način lahko bistveno zmanjšamo neželene učinke zdravila in povečamo učinkovitost zdravilne učinkovine, saj jo lahko dostavimo na tarčno mesto. Z našimi raziskavami smo med drugim pokazali možnosti za nadzor hitrosti sproščanja molekul iz por modelnega dostavnega sistema in proučili vpliv velikosti molekul, ki zapirajo pore, na sproščanje molekul iz teh por. Naša izsledke smo objavili v več mednarodnih znanstvenih publikacijah visoke kakovosti, med drugim v: ACS applied materials & interfaces, Physical chemistry chemical physics, Materials chemistry and physics, Electrochimica Acta in Journal of electroanalytical chemistry.
Pomen za razvoj Slovenije
Z našim delom na področju nanostrukturiranih materialov smo povečali prepoznavnost slovenske znanosti na tem področju. Z našimi rezultati, ki so bazične narave, smo povečali znanje o kompozitnih in mezoporoznih materialih za biomedicinske aplikacije v slovenskem prostoru. Naše znanje smo širili tako med slovensko kot tudi tujo strokovno javnostjo z udeležbo na mednarodnih konferencah (European Materials Research Society 2012 Spring Meeting, Slovenski kemijski dnevi 2011, 1st International Symposium on Nanomedicine in Drug Delivery and Cancer Diagnosis, 2012, 4th International Congress Nanotechnology, 2013) in z objavami v znanstvenih publikacijah.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
