Nanodelci: (še) neizkoriščen potencial

ZiV 05 2017dNanodelci so znani že več kot 20 let. Bili so zelo odmevno odkritje. Vzbudili so veliko pričakovanj in obljubljali ogromno možnosti za uporabo. Toda ... Zakaj se jih v praksi še vedno uporablja zelo malo? Odgovor na to vprašanje sva iskala s Klemnom Strojanom, mladim raziskovalcem v Skupini za nano in biotehnološke aplikacije na Fakulteti za elektrotehniko v Ljubljani.

"Nekako sem bil vedno usmerjen v naravoslovje, ker rad kakšno stvar izračunam in ker je naravoslovje zelo uporabno,«

    - Imate kakšne izkušnje z znanstvenim delom v tujini?
    V tujini sem bil do zdaj na žalost samo na konferencah. To je nekaj, kar me še čaka. Mislim, da je potrebno iti v tujino in videti, kako se tam dela. Potrebno pa se je zavedati, da tudi mi veliko znamo. Najprej se moramo med seboj povezati Slovenci in šele potem iskati stike s tujino.
    - Imate kakšne hobije, ki niso povezani z nanodelci?
         Vzporedno študiram še statistiko, tako da popoldneve posvečam njej. Statistika je moj hobi. Svoj čas namenjam tudi družini, svoji partnerki. Rad tudi plezam in veslam. Celoten čas študija sem bil v reprezentanci za rafting. Mislim, da gresta znanost in šport zelo dobro skupaj: zdrav duh v zdravem telesu. Če cel dan mučim možgane, moram zvečer mučiti tudi telo, da vzpostavim ravnovesje. To sem našel v plezanju, hribih.
    - Zanima me, kako vidite končnost-neskončnost znanosti? Bomo kdaj prišli do točke, ko si bomo lahko rekli: zdaj smo končno odgovorili na vsa vprašanja?
    Jaz misim, da ne. Znanosti ne bo nikoli zmanjkalo dela. Enkrat sem videl prispodobo, kjer so znanost prikazali kot ježa. Nekatere stvari zelo dobro razumemo in smo v sami špici, okoli teh špic pa je ogromno praznega prostora. Nikoli ne bomo razumeli vsega. Največ, kar bomo razumeli, bodo meje našega sistema. Izven tega pa ne bomo mogli. Mislim, da nas prej ne bo več, preden bo znanost prišla do konca.

mi na začetku pove Klemen in razloži, da je študiral biotehnologijo na Biotehniški fakulteti. Že njegova diplomska naloga je bila vezana na nanodelce, s katerimi se ukvarja še zdaj. »Diplomo sem delal pod mentorstvom prof. dr. Damjane Drobne (pogovor z njo si lahko preberete v septembrskem Ognjišču 2016, op. avt.), potem pa sem že med magistrskim študijem začel prostovoljno delati v Skupini za nano in biotehnološke aplikacije, ki jo vodi dr. Mojca Pavlin. Tako sem spoznal, kaj delajo, in se ogromno naučil. Pri njih sem tudi magistriral in nato dobil možnost, da nadaljujem z doktoratom.«

KAKO POTEKAJO RAZISKAVE NANODELCEV
Medtem ko mi razkazuje laboratorij, ga vprašam, kako potekajo raziskave. »V našem laboratoriju sintetiziramo nanodelce, hkrati pa tudi testiramo njihovo delovanje na celičnih kulturah, 3D celičnih modelih in v nekaterih primerih ex vivo,« razloži Klemen in mi pokaže epruvete z nanodelci. Izgledajo kot majhen zlat prah. Klemen prisloni magnet in vsi nanodelci se premaknejo k njemu. Pojasni mi, da je to enostaven način, kako se nanodelce izolira. »Pri svojem doktoratu poskušam ugotoviti, kako izboljšati nanodelce tako, da bodo uporabni tudi v praksi.« V nadaljevanju izvem, da so največji problem pri uporabi nanodelcev predvsem biološke ovire. »Nanodelci so zelo stabilni, dokler so v raztopinah z majhno ionsko jakostjo,« razlaga Klemen in mi pokaže drugo epruveto. »Ko pa nanodelce preneseš v celice ali v kri, kjer je pH drugačen, se zlepijo v agregate. Taka stvar pa ni več uporabna, saj ni več nano.«
anima me, če lahko agregati nanodelcev v organizmu povzročijo škodo in Klemen mi pritrdi. »Ja, prvič, ker nanodelci niso več funkcionalni, in drugič, ker so v telesu agregati, ki jih drugače ne bi bilo. Problem je imunski odziv: če se nanodelec izpostavi na površini celic, take celice imunski sistem ne prepozna kot lastne, kar sproži določen odziv. Na nivoju organizma se to lahko izrazi kot nezaželeni učinek. Vprašanje mojega doktorata je, kako to karakterizirati. Raziskovalci so namreč velikokrat prehitro prešli z bazičnih na klinične študije, kjer so se zaradi delovanja imunskega sistema pojavile različne alergijske reakcije.«
Klemen pri svojem doktoratu razvija postopek, s katerim bi lahko pripravili nanodelce tako, da bi čim manj interagirali s proteini v krvi in bi posledično ostali v nano obliki.

POVEZOVANJE MED ZNANSTVENIKI JE NUJNO
»Mislim, da je odličen znanstvenik tak, ki je zelo odprt za nove ideje. Razmišljati mora izven okvirjev. Biti vztrajen. Iskati priložnosti,« našteva Klemen, medtem ko pospravlja nazaj epruvete z nanodelci. Pogovor nadaljujeva o tem, kako pomembno je povezovanje med znanstveniki, tako domačimi kot tujimi. »Naša skupina je interdisciplinarna, v njej so fiziki, biotehnologi, biokemiki, biologi, farmacevti in kemijski inženirji.

    Kaj so celične kulture?
    »Celične kulture so celice, ki jih gojimo v umetnih razmerah,« mi pojasni Klemen Strojan, medtem ko opazujeva petrijevke, na katerih so celice, ki jih uporabljajo pri svojih raziskavah. »Celice gojimo v posebnih gojiščih, kjer dobijo vsa potrebna hranila, hkrati pa moramo zagotoviti tudi ustrezno temperaturo in pH. Tako celice rastejo in se delijo. Ko se namnožijo čez določeno mejo, jih prenesemo na novo podlago.« Pokaže na 5 mm široke luknjice, kamor prenesejo nove celice (te so velike nekaj mikrometrov). »Velika prednost celičnih kultur je, da za raziskavo ni potrebno žrtvovati živali. Poleg tega je to dober približek tistemu, kar se dejansko dogaja v človeškem telesu,« mi pove in v isti sapi nadaljuje: »Po drugi strani pa imajo celične kulture tudi omejitve. Celične kulture so idealizirani sistemi z enim samim tipom celic. V organizmu pa imamo še mnogo drugih dejavnikov, ki vplivajo na delovanje nanodelcev: pretok krvi, interakcije med celicami in tkivi, imunski sistem.«
Povezujemo se tudi z elektrotehniki, z računalničarji, veliko delamo z Inštitutom za patofiziologijo na medicinski fakulteti, Inštitutom za biologijo celice, Kemijskim inštitutom in Inštitutom Jožef Stefan.Prav tako sodelujemo tudi z industrijo.« Klemen mi pokaže celične kulture, ki so jim dodali nanodelce, in mi pusti, da si jih ogledam pod mikroskopom. »Lepota področja nanodelcev je, da se moramo vsi povezati, če hočemo nekaj narediti, saj je to področje zelo obsežno.«

NANODELCI IN ZDRAVLJENJE RAKA
Veliko raziskav nanodelcev se osredotoča na zdravljenje raka. »Z nanodelci lahko ciljamo tumorje. Če uporabimo magnetne nanodelce, lahko le-ti začnejo v tumorju oddajati toploto, temperatura se dvigne, posledično pa se tumor uniči,« mi pojasni Klemen in nadaljuje. »Nanodelcem lahko dodaš tudi citostatik. To je snov, ki zavira celične delitve. Ker se citostatik kopiči v rakavih celicah, se le-te ne delijo več tako hitro.« Vprašam ga, zakaj se nanodelci kopičijo le v rakavih celicah, ne pa tudi v zdravih. »Ko nanodelce pri poskusih direktno vbrizgamo v tumor, vemo, da smo jih res vnesli na tisto mesto. Toda kako jih ohraniti samo na enem območju v telesu, tega še nismo uspeli rešiti.«
Katarina Šoln, Znanost in vera, Ognjišče (2017) 5, str. 104

Zajemi vsak dan

Cerkev današnjemu človeštvu deli zaklade Božje milosti, ki človeka dvigajo na dostojanstvo Božjih otrok ter so varstvo in pomoč za dosego bolj človeškega življenja.

(sv. Janez XXIII.)
Četrtek, 25. April 2024
Na vrh