Okoljska izpostavljenost nanodelcem (ND) je v zadnjih letih močno narasla, predvsem na račun večje onesnaženosti okolja in vse pogostejše uporabne ND v potrošniških produktih. Taki ND lahko vstopijo v naše telo in povzročijo različne zdravstvene težave. Centralni živčni sistem je zelo problematično mesto kopičenja ND zaradi svojih fizioloških in anatomskih omejitev, na kar nakazujejo tudi številne populacijske in etiološke študije, ki so večjo okoljsko izpostavljenost povezale s povečano incidenco nevrodegenerativnih in razvojnih bolezni v zadnjih letih. Namen te študije je bil analiza nevrotoksičnosti različnih industrijskih ND, s katerimi prihajamo v stik tekom vsakdanjega življenja: SiO2 ND, prehranski food grade (FG) TiO2 ND, TiO2 P25 ND ter srebrovi ND kot primeri industrijskih ND, testirali pa smo tudi s poliakrilno kislino oplaščene kobalt feritne ND (PAA) kot primer netoksičnih, biomedicinskih ND. Vsi poskusi akutne izpostavitve (24-72 h) so bili opravljeni na človeški nevralni celični liniji SH-SY5Y in vitro, uporabili pa smo tako višje (25-50 µg/ml) kot tudi nižje (2-10 µg/ml) koncentracije ND, ki jih lahko dosežemo in vivo. V raziskavi smo pkazali, da izbrani ND lahko povzročijo spremembe na celicah preko različnih mehanizmov toksičnosti, kot so poškodbe membrane, deregulacija celičnega cikla, nastanek ROS in akumulacija avtofagosomov. Mehanizmi toksičnosti so odvisni od fizikalno-kemijskih lastnosti ND in njihove stabilnosti v fiziološkem mediju. Nizke, in vivo relevante koncentracije so povzročile le malo ali nič toksičnosti in vitro, a dolgotrajna izpostavitev in kopičenje ND v bolj občutljivem in vivo sistemu bi lahko vseeno povzročili negativne vplive na celice. To se je pokazalo predvsem pri deregulaciji avtofagije in povečani toksičnosti TiO2 FG ND po 72 h izpostavitvi. To je pomembno, saj je avtofagija pomemben mehanizem odstranjevanja patoloških agregatov proteinov, povezanih z nevrodegeneracijo. Ta študija je torej poudarila pomen testiranja tudi nižjih koncentracij ND, ki nam lahko dajo bolj relevantne informacije o morebitnih negativnih posledicah izpostavljenosti ND in vivo, kot tudi pomembnost analize posledic inkubacije z ND daljše kot 24 h. To je še posebaj pomembno pri in vitro modelih, ki se počasi delijo in počasi privzemajo ND, kar lahko pričakujemo tudi od nevralnih celic in vivo. Del študije je bil predstavljen tudi na mednarodni konferenci BioNanoMed [COBISS.SI-ID 12473172].
COBISS.SI-ID: 12841556
Tehnike zdravljenja z zarodnimi celicami so hitro razvijajoče se medicinsko področje, povezanis s številnimi kliničnimi izzivi. Eden the izzivov je implementacija tehnik za slednjen vnesenim zarodnim celicam tako v eksperimentalnih živalih kot dejanskih pacientih. V tem preglednem članku smo se osredotočili na trenutno stanje tehnik celičnega označevanja in sledenja na področju kardioloških in nevroloških bolezni. Fokusirali smo se na tehnike, ki temeljijo na uporabi železooksidnih nanodelcev (IONP), ki jih lahko in vivo opazujemo s tehniko nuklearne magnetne resonance (NMR). Pregledni članek obsega pregled različnih formulacij IONP, ki so primerne za označevanje in sledenje celicam, samih pristopov k označevanju ter načinom administracije IOND za dostavo v možgansko ali srčno tačno tkivo. Velik poudarek smo dali tudi na usodo teh ND v organizmu in morebitne probleme izpostavitve, kar obsega nastanek proteinske korone in morebitno prepoznavanje ND s strani imunskega sistema, privzem ND v tarčne in netarčne celice, znotrajceličo potovanje in usoda ND z vidika željene detekcijske tehnike ter pogoste mehanizme toksičnosti s poudarkom na razgradnji IONP, sproščanjem in metabolizemom železa, poškodbah celic in nastanekom ROS. Vsi ti dejavniki pomembno določajo tako primernost kot tudi učinkovitost vsake formulacije IONP, razvite za željeno aplikacijo. Glavni prispevek preglednega članka je temeljit pregled literature na temo kliničnih in predkliničnih aplikacij IONP za zadravljenje nevralnih in srčnih bolezni, ki predstavlja pomemben vir informacij o trenutnem stanju na področju razvoja IONP, pregled najbolj obetavnih pristopov in potencialnih problemov, ki jih je še potrebno rešiti. Pregledni članek predstavlja pomemben doprinos na področju, saj poda fokusiran pregled trenutnega stanja na tem hitro razvijajočem se področju. Tehnika celičnega označevanja in sledenja kaže velik potencial kot orodje za diagnostiko in zdravljenje, številne klinične raziskave že potekajo predvsem na področju zravljenja nevroloških bolezni, medtem ko se na področju kardiologije možnosti hitro razvijajo. Raziskave kažejo, da je pristop relativno varen in smiselen, čeprav bo treba odpraviti še precej problemov, kot so zadostno označevanje celic in specifičnost označevanja. Pregledni članek je nastal v sodelovanju številnih ekspertov na tem področju v okviru COST akcije CA16122 (BIONECA). Tekom pisanja tega članka so se izmenjale številne ideje, izkušenj in znanje, kar je vzpostavilo in ojačalo nova sodelovanja.
COBISS.SI-ID: 12780372
Zavoljo svojih posebnih lastnosti so magnetni nanodelci (MND) zelo primerni za različne biomedicinske aplikacije, kot so naprimer magnetna hipertermija, označevanje in sledenje celicam in vitro in in vivo ter uporaba MND kot sistem za tarčno dostavo zdravil. Kljub številnim prednostim pa se moramo zavedati in preučiti tudi morebitne negativne učinke izpostavitve MND (npr. toksičnost do celic, tkiv in organov, imunotoksičnost, imunogenost idr.). Ustrezni in vivo in biomimetični in vitro modeli so pomemben vmesni korak med osnovno karakterizacijo in optimizacijo MND na in vitro celičnih kulturah ter kliničnimi študijami, saj omogočajo analizo lastnosti in omejitev multimodalnih MND, ki jih ne moremo preučevati na preprostih in vitro celičnih kulturah. To poglavje, objavljeno v knjigi Materials for Biomedical Engineering založbe Elsevier, obravnava ključne lastnosti in prednosti MND zasnovanih za biomedicinske aplikacije, fizikalno-kemijske in in vitro tehnike karakterizacije MNP, interakcije med celicami in MND in seveda prednosti, slabosti in druge vidike uporabe biomimetičnih in vitro modelov. Večina takih modelov je bilo razvitih in prepoznanih kot pomemben korak pred in vivo testiranjem šele v zadnjem desetletju. Sloneč na konceptu treh R (nadomestitev, zmanjšanje in izpopolnitev, angl. replacement, reduction and refinement), ti modeli omogočajo pomembna spoznanja o obnašanju, toksičnosti in učinkovitosti MND v kontaktu s tarčnim tkivom ter s tem pomembne modifikacije formulacij MND še pred prvimi in vivo poskusi. S tem se testiranje na živalih omeji na najbolj obetavne formulacije MNP. To poglavje torej pomembno prispeva k prepoznavanju uporabnosti in pomena biomimetičnih in vitro modelov in obravnava pomembne prednosti, slabosti in dejavnike, ki jih je potrebno imeti v mislih ob načrtovanju takih študij.
COBISS.SI-ID: 34255065