ZNANSTVENO PODROČJE
Na področju nanotoksikologije še vedno predstavlja velik izziv odkrivanje in razumevanje novih mehanizmov ter začetnih molekularnih dogodkov, ki lahko privedejo do poškodb in celo trajnih posledic v celicah in tkivih kot posledica izpostavljenosti različnim nanodelcem. Uveljavljene eksperimentalne metode pogosto ne omogočajo dovolj dobre prostorske in časovne ločljivosti, da bi prepoznali in okarakterizirali začetni odziv celic in tkiv na nanodelce, ki pridejo v stik z njimi. Vedno bolj se tudi uveljavljajo novi pristopi raziskav z in vitro celičnimi modeli, ki nadomeščajo drage in za človeka pogosto nerelevantne raziskave na živalih.
V Laboratoriju za Biofiziko smo zato razvili nov raziskovalni pristop, kjer na ustreznih in vitro modelih, od pljučnega tkiva, možganov do kosti, izvajamo najnaprednejše mikroskopske tehnike, ki omogočajo sledenje posameznih nanodelcev in celičnih struktur v realnem času, celo na nanoskali. Zaradi omejenosti fluorescenčne mikroskopije pri prostorski ločljivosti smo zato vpeljali še korelativni elektronski in ionski mikroskopiji, ki omogočata vpogled interakcije med nanodelci in biološkim sistemom na molekularni skali, poleg tega pa nam nudita tudi informacije o kemijskih lastnostih sistema. S tem pristopom smo nedavno uspešno okarakterizirali strukturo nanodelcev oplaščenih s proteini in lipidi ključnih za nastanek kroničnega vnetja v pljučih (povezava), ter odkrili več verjetnih mehanizmov vnetja tkiva zaradi poškodovanih kolčnih protez (povezava). Glavni princip vpeljane korelativne mikroskopije pa je identifikacija in karakterizacija istih proučevanih struktur z več komplementarnimi tehnikami. Ker se elektronske in ionske izvajajo v visokem vakuumu in je vzorce potrebno pri tem transportirati, velik izziv še vedno predstavlja ustrezna priprava vzorcev.
PROGRAM
Izzivov in novih raziskovalnih pristopov korelativne mikroskopije za odkrivanje zgodnjih mehanizmov toksičnosti človeku izpostavljenih nanodelcev iz okolja ne manjka. Raziskovalni program zato sestavlja več sklopov: samostojno delo na in vitro modelih na enem najnaprednejših fluorescenčnih eksperimentalnih sistemov, superločljivi STED mikroskopiji opremljeni z dodatnimi spektroskopskimi tehnikami, razvoj priprave vzorcev za mikroskopijo v visokem vakumu, uporaba napredne vrstične elektronske mikroskopije s tehniko fokusiranega ionskega curka (FIB-SEM) za vpogled v notranjost celičnih struktur, ter sklopitev in analiza meritev interakcije nanodelcev z biološkim materialom. Mladi raziskovalec tako dodobra nauči dela na trenutno najnaprednejših optičnih in elektronskih mikroskopih in se seznani v vsemi postopki priprave vzorcev, od fluorescenčnega označevanja bioloških struktur, administracije različnih nanodelcev, do zamrzovanja in sušenja vzorcev potrebnih za elektronsko mikroskopijo.
Iščemo motiviranega kandidata, ki ga zanima eksperimentalno delo in želja po novih znanjih na izrazito interdisciplinarnem področju fizike in biologije, ki postaja vedno bolj ključno pri odkrivanju novih mehanizmov vpliva nanodelcev na npr. razvoj bolezenskih stanj v telesu.