Službena web-stranica: nanobiofaces.imi.hr
Trajanje projekta: 1.1. 2018. – 31.12. 2019.
Hrvatski koordinator projekta: Dr. sc. Ivana Vinković Vrček, Institut za medicinska istraživanja i medicinu rada, Zagreb, Hrvatska
Njemčki koordinator projekta: Dr. sc. Wolfgang Fritzsche, Leibniz Institute of Photonic Technology (IPHT), Njemačka
Odobreno od: DAAD-MZOS granting scheme
Projekt partneri:
Institut za medicinska istraživanja i medicinu rada, Zagreb, Hrvatska
Leibniz Institute of Photonic Technology (IPHT), Njemačka
Sažetak: Sve inovacije u dijagnozi, terapiji i prevenciji bolesti obećavaju veliku korist za pacijente i, dugoročno gledano, za cjelokupne zdravstvene sustave. Primjena nanotehnologije u medicini već je značajno unaprijedila terapiju, dijagnostiku i regenerativnu medicinu. Nanočestice (NP) imaju golem potencijal u medicinskoj areni kao prijenosna sredstva, fluorescentne naljepnice, kontrastna sredstva, antimikrobne prevlake itd. U nanoveličini, omjeri površine i volumena postaju ogromni što rezultira neočekivanim mehaničkim svojstvima i katalitičkom aktivnošću NP-ovi koji dovode do značajno različitih fizikalno-kemijskih karakteristika NP-ova u usporedbi s materijalima makro- ili mikronske veličine. Također, sličnost u veličini između NP-ova i prirodnih biomolekula prevodi se u povećani potencijal za NP-ove da ometaju biološke sustave/procese poput staničnih membrana, biokemijskih putova u stanicama ili čak samog genetskog koda. Međutim, trenutačnom stanju tehnike nedostaje temeljno razumijevanje sudbine i transporta NP unutar ljudskog tijela, sposobnost njihovog otkrivanja i razumijevanje načina na koji određena izloženost utječe na ljudsko zdravlje i ograničava procjenu rizika novih nanoproizvoda. Najveći izvor nesigurnosti za NP povezan je s dinamičkim fizikalno-kemijskim interakcijama, kinetikom i termodinamičkom ravnotežom na nano-bio sučelju. Nemoguće je neizbježno opisati sve događaje na ovom sučelju, ali dodatne informacije o specifičnijoj interakciji NP s bioaktivnim komponentama živih stanica i odjeljaka tkiva od najveće su važnosti za buduću evoluciju nanomedicine. Kako bi se razumjeli ti fenomeni, potrebne su tehnike karakterizacije koje mogu proučavati ovu dinamiku. Za razumijevanje utjecaja određenih parametara (poput sastava čestica, funkcionalizacije površine, veličine/oblika itd.) bilo bi korisno proučavati različite čestice u jednom eksperimentu. Ovaj višestruki pristup danas nije moguć. Predloženi projekt ima za cilj razviti multipleksiranu platformu za praćenje dinamike formiranja biomolekularne korone na cijelom nizu različitih NP-ova istovremeno u jednom eksperimentu, koristeći niz plazmoničnih nanočestica sa spektroskopskim očitavanjem. Stoga će NP različitog sastava/veličine/funkcionalizacije biti imobilizirani u nizu točaka na staklenoj podlozi u protočnoj ćeliji, a koristi se očitanje slikovnog spektrometra. Namjenska mikrofluidna postavka (protočna ćelija) uključujući kompjuterski kontrolirane pumpe bit će integrirana u postavku spektrometra. Protokoli testa bit će postavljeni kako bi se pratila adsorpcija proteina na svakoj NP točki pojedinačno. Razvoj njegove platforme omogućit će (a) otkrivanje kinetike adsorpcije proteina i ovisnosti različitih parametara, (b) procjenu stabilnosti i transformacija različitih NP u relevantnim biološkim matricama (voda, puferski medij, medij stanične kulture, ljudski krvna plazma) koji mogu promijeniti njihovu kemijsku i/ili strukturnu prirodu, (c) odrediti aktivnosti vezanja i kompetitivnost specifičnih proteina na površinama NP u relevantnim biološkim matricama, (d) – razjasniti mehanizme stvaranja proteinske korone na nano-bio sučelje. Učinkovitost opisane multipleksirane platforme testirat će se u višemetodskom pristupu – kombinirajući sofisticirane metode uključujući fluorescentnu spektroskopiju, masenu spektrometriju, elektronsku mikroskopiju i tehniku kružnog dikroizma. Kao glavni rezultat, projekt će osigurati značajno znanje o posljedicama nano-bio interakcija za medicinske primjene nanomaterijala.