Za uporabo ND v biomedicinskih aplikacijah je ključno poznavanje velikosti, površinskega naboja ter agregacije v biološko relventnih pogojih. Osredotočili smo se na karakteritacijo maghemitnih in kobalt feritnih nanodelcev z različnimi prevlakami v različnih mediji (gojišča za celice, fiziološka raztopina), merili smo hidrodinamski radij in zeta potencial. Pokazali smo, da so naši PAA delci relativno zelo stabilni tudi v različnih biološko relevantnih medijih, kjer je stopnja agregacija močno odvisna od sestave medija. Specifično smo analizirali vpliv dvovalentnih ionov ter prisotnost seruma in mehanizem destabilizacije. Pokažemo, da je stabilnost elektrostatsko stabiliziranih delcev odvisna od molarne koncetracije in valence prisotnih ionov kot npr. Na+ or Mg2+ kjer je efektivni površinski naboj ter s tem odbojna sila (ključna za stabilizacijo) zmanjšana zaradi prisotnosti protiionov (counterions). Ugotovili smo, da pristonost in vezava proteinov (formiranje proteinske korone) ter predvsem divaletni ioni lahko ključno vplivaja na destabilizacijo. To kaže na to, da je za uporabo ND v biomedinske potrebe nujna karatkerizacija v fiziološko relevantnih pogojih ali v primeru biotehnoloških aplikacij v ustreznem celičnem gojišču. Le tako lahko razumemo interacijo ND z biološkimi sistemi ter ocenimo potencialne možnosti vnosa in toksičnosti. Nadalje lahko z razumevanjem mehanizmov destabilizacije predvidevamo efekte v različni medijih ter s tem ustrezno prilagodimo protokole oziroma načrtovanje nanodelcev.
COBISS.SI-ID: 9593172
Dosedaj je bila izvedena že vrsta analiz interakcije nanodelcev z celicami, vendar pa še vedno veliko odprtih vprašanj glede same interakcije z membrano, poti vnosa in citotoksičnosti. Izvedli smo in vitro študijo interakcije med celicami CHO (Chinese Hamster Ovary) in magnetnimi nanodelci oblečenimi v poliakrilno kislino (PAA). S pomočjo fluorescenčne mikorskopije ter presevne in vrstične elektronske mikroskopije smo določili mehanizem endocitozne poti vnosa in njihovo znotrajcelično usodo. Kot prvi smo s SEM slikanjem opazili prvo fazo vnosa, kjer so nanodelci ujeti v del uvihane membrane. Celice so hitro privzele nanodelce kot majhne aggregate, preko makropinocitoze in od klatrina odvisne endocitoze. Že eno uro po izpostavitvi so se nanodelci v celicah nahajali v različnih veziklih, od zgodnjih do poznih endosomov in lizosomov, ki so se večinoma nakopičili v perinuklearni regiji, kjer so ostali vsaj še 24 ur po izpostavitvi. Po 24-urni izpostavitvi smo v celicah opazili velike količine nanodelcev, ki niso imeli toksičnih vplivov. Rezultati kažejo, da so PAA oplaščeni delci primerni za biotehnološke aplikacije (označevanje), v pripravi je tudi mednarodni patent.
COBISS.SI-ID: 30476761
Razvili smo 3D in vitro model tkiva celic vključenih v 3D kolagenske gele, ki predstavljajo kompleksen sistem podoben realnemu okolju v tkivih. Celice so v gelu viabilne ter omogočajo analize elektrotrafekcije ali magnetofekcije. 3D kolagenski modeli so izjemno pomembni, saj je mobilnost nanodelcev ali makromolekul podobna mobilnosti v tkivih, kar omogoča tudi načrtovanje in optimizacijo različnih protokolov za vnos genov z magnetofekcijo v realnem modelu tkiva, hkrati pa se tudi zmanjša število žrtvovanih živali.
COBISS.SI-ID: 7803220
V okviru raziskav smo razvili in karakterizirali biokompatibilne magnetne nanodelce, ki so ustrezno površinsko funkcionalizirani in omogočajo nadaljno kompleksiranje z plazmidno DNA. Ti nanodelci so prilagojeni za vnos v celice v in vitro pogojih z uporabo zunanjih magnetnih polj in izkazujejo povečan vnos v celice ob relativno nizki citotoksičnosti. V kombinaciji s tem smo načrtovali in razvili ustrezne magnetne sisteme za magnetofekcijo (vnos genov s pomočjo magnetnega polja) v celice in vitro. Rezultati so uporabljeni v sodelovanju z Onkološkim Inštitutom Ljubljana za razvoj magnetofekcije v in vitro sistemih. Z našimi delci smo pokazali večjo učinkovitost in vitro magnetofekcije kot s sorodnimi delci, ki so na voljo na trgu.
COBISS.SI-ID: 967035
Magnetni nanodelci razviti tekom projekta (razvoj je vodil vodja projekta) za magnetofekcijo - za vnos genov v celice smo nadalje razvijali tudi za uporabo in vivo z namenom končne uporabe za terapijo raka. Razvili smo tudi ustrezne magnetne sisteme za magnetofekcijo (vnos genov s pomočjo magnetnega polja). V sodelovanju z Onkološkim Inštitutom Ljubljana smo dosegli uspešen vnos nanodelcev na katere je bila vezana DNA z zapisom za interleukin IL -12, ter dosegli signifikanten protitumorski učinek na adenokarcinomu in vivo na morskih prašičkih, kar je zelo obetavno za razvoj imuno-genske terapije raka.
COBISS.SI-ID: 1237883