Ime strani: ARRSProjekti / 2017 / Piezoelektrični biomateriali za regeneracijo s pomočjo elektro-stimulacije

Piezoelektrični biomateriali za regeneracijo s pomočjo elektro-stimulacije


Nazaj na seznam za leto 2017


Oznaka in naziv projekta

J2-8169 - Piezoelektrični biomateriali za regeneracijo s pomočjo elektro-stimulacije
J2-8169 - Piezoelectric Biomaterials for Electro-stimulated Regeneration

Logotipi ARRS in drugih financerjev

© Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije

Projektna skupina

Vodja projekta: ddr. Marija Vukomanović

1. Odsek za raziskave sodobnih materialov, Institut Jožef Stefan

ddr. Marija Vukomanović

prof. dr. Danilo Suvorov

dr. Jakob Koenig

doc. dr. Srečo Davor Škapin

doc. dr. Matjaž Spreitzer

dr. Marjeta Maček Kržmanc

dr. Martin Štefanič

Nemanja Aničić, univ. dipl. kem. tehnol.

2. Zdravstvena fakulteta, Univerza v Ljubljani

prof. dr. Veronika Kralj Iglič

dr. Judita Lea Krek

Mitja Drab

3. Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani

prof. dr. Aleš Iglič

dr. Metka Benčina

Vsebinski opis projekta

Glavna ideja projekta je razvoj inovativnih, biorazgradljivih in piezoelektričnih nosilcev, ki bodo generirali električno polje preko izkoriščanja endogenske mehanske deformacije (pritrditev in vraščanje celic in mikrocirkulacija). Takšni piezoelektrični biomateriali s sposobnostjo energijskega samonapajanja bodo lahko nadomestili trenutno uporabljene elektro-stimulatorje, ki so odvisni od zunanjega električnega napajanja. Inovativni piezoelektrični biomateriali bodo kompoziti piezopolimerov (PVDF in/ali PLLA) in bioaktivnega apatita. Glavne prednosti takšne sestave bodo: i) mehkejši in kompatibilnejši kontakt z okoliškimi celicami in tkivom, kar bo omogočal polimerni matriks (PVDF in PLLA), ii) dobra biokompatibilnost, iii) biološki razpad piezoelektričnih biomaterialov po opravljeni funkciji in regeneraciji tkiva, kar bo omogočeno preko uporabe biorazgradljivih PLLA in bioresorbilnega apatita. Predlagan projekt je zelo inovativen in vključuje visok potencial za preboj na področju elektrostimulacije kot nove veje tkivnega inženirstva. Sodelava v projektu bo združila dolga leta izkušenj Odseka za sodobne materiale na Institutu Jožef Stefan na področju razvoja piezoelektrikov in biomaterialov in kompetence Skupine za Biofiziko s Fakultete za Elektrotehniko (Univerza v Ljubljani) in Zdravstvene Fakultete (Univerza v Ljubljani) pri raziskavah interakcij med materiali in celicami ter celičnimi modeli. Sodelava bo omogočila novo znanje na inovativnem področju piezoelektričnih biomaterialov in njegovo aplikacijo v tkivnem inženirstvu in nove izkušnje, kar bo uspešno uporabljeno za tvorbo novih konzorcijev in pri novih nacionalnih in mednarodnih raziskovalnih projektih.

Faze projekta

Projekt je organiziran v 8 delovnih sklopov, od tega 7 raziskovalnih sklopov povezanih s pripravo piezo-nosilcev in testiranju njihovih lastnosti ter učinkovitosti, ter en administrativen sklop, ki bo zagotovil ustrezno koordinacijo med partnerji, razširjanje rezultatov ter zaščito intelektualne lastnine:

Zadolžitve po posameznih delovnih sklopih

Projektna naloga (DS):

DS1: priprava kompozitov: IJS

DS2: procesiranje kompozitnih nosilcev: IJS

DS3: polarizacija in priprava piezo-nosilcev: IJS

DS4: konstruiranje bioreaktorja: IJS in UL (Fakulteta za elektrotehniko)

DS5: in vitro karakterizacija piezo-nosilcev: IJS

DS6: interakcije med piezo-nosilci in liposomi kot celicam podobnimi modeli in priprava simuliranih interakcijskih modelov: UL (Fakulteta za elektrotehniko in Zdravstvena fakulteta)

DS7: interakcije piezo-nosilcev s celicami in vpliv elektrostimulacije: IJS in UL (Zdravstvena fakulteta)

DS8: koordinacija, razširjanje in intelektualna lastnina: IJS in UL (Fakulteta za elektrotehniko in Zdravstvena fakulteta)

Koordinacija: koordininacija projekta bo potekala pod vodstvom koordinatorke projekta ddr. Marije Vukomanović, ki bo prispevala tako na znanstvenem kot tudi na finančnem in administrativnem področju. Pri postopkih odločanja bo s svojimi izkušnjami sodeloval tudi prof. dr. Danilo Suvorov, vodja Odseka za raziskave sodobnih materialov, IJS.

Razširjanje in zaščita intelektualne lastnine: obveznosti bodo razdeljene med oba partnerja, IJS in UL, skladno s Pogodbo o sodelovanju. Vodja projekta bo sledil glavnim rezultatom in dosežkom projekta (znanstvena poročila) in predlagal njihovo pretvorbo v ustrezno obliko (znanstveni prispevek/patentna prijava). Pri tem bo podporo nudil Center za prenos tehnologij (IJS). Razultati projekta bodo v največji možni meri pretvorjeni v članke v znanstvenih publikacijah, prispevkih na mednarodnih konferencah in sporočila za javnost. Poleg tega bo projekt predstavljen splošni javnosti v okviru Dni odprtih vrat Instituta Jožef Stefan.

Znanstvene naloge: priprava, karakterizacija ter in vitro testiranje piezo-nosilcev (DP 1-3, 5) so naloge koordinatorja (IJS) in bodo izvedene na Odseku za raziskave sodobnih materialov, ki ima vso potrebno infrastrukturo in opremo za procesiranje ter karakterizacijo piezoelektričnih materialov. DP4, ki vključuje konstruiranje bioreaktorja bo izveden v sodelovanju IJS in UL (Fakulteta za elektrotehniko). Bioreaktor bo lociran v novem laboratoriju za biomateriale na Odseku za raziskave sodobnih materialov. Partnerja z UL bosta realizirala DP6, ki zajema pripravo liposomov kot celicam podobnim modelom, raziskavo interakcij med piezo-nosilci in liposomi ter pripravo simuliranih modelov teh interakcij, ki jih bomo uporabili za napovedovanje nadaljnjih interakcij s celicami. Interakcije bomo testirali v laboratoriju za biofiziko (Fakulteta za elektrotehniko), ki razpolaga z vso razpoložljivo infrastrukturo. DP7, ki vključuje interakcijo piezo-nosilcev s krvjo (hematokompatibilnost), zaključni preizkus koncepta in raziskava elektrostimulacije na različnih celičnih modelih (osteoblasti, mioblasti, živčne celice), bo potekalo v sodelovanju IJS in UL (Zdravstvena fakulteta).

Bibliografske reference (izhodiščne)

M. Jevtić, M. Mitrić, S. Škapin, B. Jančar, N. Ignjatović, D. Uskoković, "Crystal structure of hydroxyapatite nano-rods synthesized by sonochemical homogeneous precipitation", Crystal Growth and Design, 8, 7 (2008) 2217-2222.

M. Jevtić, A. Radulović, N. Ignjatović, M. Mitrić, D. Uskoković, "Controlled Assembly of Poly(D,L-lactide-co-glycolide)/Hydroxyapatite Core-Shell Nanospheres under Ultrasonic Irradiation", Acta Biomaterialia, 5 (2009) 208-218.

M. Vukomanović, S. D. Škapin, T. Maksin, N. Ignjatović, V. Uskoković, D. Uskoković, "Poly(D,L-lactide-co-glycolide)/hydroxyapatite core-shell nanosphere. Part 1: Multifunctional system for controlled drug delivery", Colloid Surf. Biointerf., 82 (2011) 404-413.


Nazaj na seznam projektov po letih