Biofizika

Osnovni program skupine temelji na uporabi in razvoju EPR spektroskopije, z uporabo spinskih označevalcev in spinskih lovilcev, ter slikanja z EPR in MR in situ in in vivo za proučevanje bioloških sistemov na molekularnem nivoju. Program je razdeljen na več delov:A.) Biofizika membran in lipoproteinov: Raziskovali bomo domensko strukturo, membran celic in tkiv človeka, živali, rastlin in gljiv, vpliv membranskih komponent (holesterol, fosfolipidi, proteini) na to strukturo ter raziskave interakcij med lipidi in proteini v membranah in lipoproteinih. Proučevali bomo tudi interakcijo in transport zdravilnih učinkovin, kemoterapevtikov, toksinov in ksenobiotikov s celicami in tkivi. S tem v zvezi je tudi proučevanje spremeb v mebranskih strukturah v celičnih procesih, kot so vesikulacija malignih celic in apoptoza. B.) Raziskave submikronskih delcev - liposomi, genosomi, nanodelci - za usmerjen prenos zdravilnih učinkovin, odnosno genskega materiala na določeno mesto v celici in organizmu: Proučevali bomo kako sestava in velikost teh delcev vpliva na njihovo stabilnost, interakcijo s celicami in transport v celice in tkiva, s posebnim poudarkom na transportu v te delce vgrajenih snovi v kožo. Pri genosomih, kompleksih med kationskmi lipidi in DNA plazmidi, ki služijo za prenos genskega materiala v celice in tkiva, bo poudarek na raziskavah interakcij med lipidi in plazmidi, za optimalno tvorbo genosomov.C.) Raziskave kisikovh radikalov in antioksidantov: Proučevali bomo antioksidativno aktivnost različnih snovi in razvoj kratkoživih prostih radikalov v bioloških procesih in pod vplivom različnih učinkovin in polutantov iz okolja, ter njihovo vlogo v patologiji. Razikovali bomo modele za tvorbo kisikovih radikalov in karakteristike antioksidantov v plazmi.D.) Razvoj EPR spektroskopije in vivo in in vitro za raziskave bioloških sistemov: Tu bo poseben poudarek na uvajanju in razvoju pulzne spektroskopije z EPR za proučevanje bioloških sistemov ter spektroskpije v nizkopasovnem področju (L-pas) za meritve na živalih in vivo. Poseben poudarek bo na razvoju EPR oksimetrije, za meritve koncentracije in porazdelitve kisika in reducktivnega potenciala v živalih, oziroma na površini kože. S tem je povezan tudi razvoj ustrezne programske opreme za EPR spektroskopijo membran in situ v celicah in tkivih.E). Uporaba in razvoj slikanja z MR. Izdelali bomo kinetične modele za analizo dinamičnih MR slik po aplikaciji makromolekularnega kontrastnega sredstva. Razvili bomo nove hitre tehnike slikanja z zajemom signala po nesimetričnih, a optimiziranih poteh v k-prostoru. Slikanje električnih tokov z MR bomo razširili s slikanjem izmeničnih tokov.. Omenjene tehnike bomo modelno testirali in prenesli v in vivo pogoje.

Raziskave bodo prispevale k razumevanju mehanizma delovanja bioloških membran in različnih biološko aktivnih učinkovin na celice in tkiva. Pridobili bomo nova znanja o škodljivih učinkih zunanjih dejavnikov (ksenobiotikov) in učinkovin, ki v organizmu metabolizirajo preko prostih radikalov in o antioksidantih in njihovi vlogi v preprečevanju verižnih radikalskih reakcij, ki vodijo do poškodb celičnih membran in patoloških sprememb v celicah in tkivih. Izpopolnili bomo tehnike priprave, karakterizacije in uporabe različnih submikronskih delcev, ki se uporabljajo za usmerjen prenos biološko aktivnih učinkovin na določeno mesto v celici in organizmu. Ta znanja bodo prispevala k razumevanju procesov fuzije med celicami, transporta skozi membrane ter predvsem za razumevanje nekaterih metaboličnih procesov, ki vodijo do patoloških sprememb v organizmu, kot so vesikulacija celic, staranje in apoptoza. Ta znanja, kakor tudi novi eksperimentalni pristopi, kot so EPR oksimetrija ter metode slikanja z EPR in predvsem MR bodo prispevali k zgodnji in boljši diagnostiki in preprečevanju bolezni. Pomen makromolekularnih kontrastnih sredstev v slikanju z MR je diagnoza bolezni zunaj osrednjega živčnega sistema in zasledovanje stanja bolezni. Hitre tehnike slikanja bodo omogočile spremljanje dinamičnih procesov. Slikanje izmeničnih tokov izboljša prevodnost tkiv ter s tem uporabo v kliničnih študijah.

Program vključuje raziskave, ki so pomembne za farmacevtsko in prehrambeno industrijo, agroživilstvo, diagnostiko in zdravljenje bolezni. Pridobljenja znanja omogočajo:- Razvoj metod in postopkov za racionalnejši prenos zdravilnih učinkovin do obolelega mesta v organizmu- Nove oblike zdravil- Boljša terapija in diagnostika različnih patoloških stanj pri človeku, živalih in rastlinah- Meritve toksičnosti različnih dejavnikov iz okolja (zdravil, pesticidov. onesnaževalcev okolja) preko detekcije prostih radikalov in karakterizacija novi potencialnih antioksidantov za potreve živilske in farmacevtske industrije.- Boljša terapija in diagnostika različnih patoloških stanj pri človeku, živalih in rastlinah.- Razvoj omenjenih tehnik slikanja z MR omogoča korak s svetom na področju slikanja z MR in možnost izboljšave kliničnega slikanja z MRVelik pomen predlaganega programa pa je tudi v izobraževanju in izpopolnjevanju mladih raziskovalcev na interdisciplinarnem področju biofizikalnih ved, ki bodo s svojim znanjem lahko prispevali k razvoju farmacevtske industrije, agroživilstva in prehrambene industrije ter k zaščiti okolja pred različnimi škodljivimi, ki so posledica industrializacije in modernega načina življenja.