Prof. dr. Matej Praprotnik dobitnik ERC Advanced Grant 2019
Med dobitniki zadnjega razpisa Evropskega raziskovalnega sveta (ERC) projektov za uveljavljene raziskovalce 2019 (ERC Advanced Grant 2019) je bila izbrana tudi projektna prijava vrhunskega slovenskega znanstvenika prof. dr. Mateja Praprotnika, vodje Teoretičnega odseka na Kemijskem inštitutu in profesorja fizike na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani. Projekt dr. Praprotnika bo izvajal Kemijski Inštitut.
ERC projekt z naslovom ‘Multiscale modeling and simulation approaches for biomedical ultrasonic applications‘ ali na kratko ‘MULTraSonicA‘ bo usmerjen v raziskave interakcije ultrazvoka z mikromehurčki in podmikronskimi plinskimi vezikli v bioloških tekočinah.
S pomočjo novih simulacijskih modelov naj bi zagotovili razumevanje nadzora ultrazvočne kontrole dostave zdravil ali aktivacije celic na ciljana (obolela) mesta v tkivih in razumevanje fizike pri teh procesih z metodami simulacije. Da bosta dostava zdravil in odziv mikromehurčkov na ultrazvok nadzorovana, so potrebni optimalni parametri za ultrazvočno ‘razstrelitev’ dostavljavcev zdravil – mikromehurčkov ali plinskih veziklov – na točno določenem ciljanem mestu v telesu. Fizikalni modeli, ki jih bodo razvili v okviru projekta, bodo omogočili pridobitev prav teh optimalnih parametrov s pomočjo intenzivnih računalniških simulacij. Gre za neinvazivno tehniko slikanja in dostave zdravil, ki bo pospešila napredek biomedicinskih ultrazvočnih aplikacij pri zdravljenju raka, različnih vnetij, bolezni srca in ožilja ter drugih.
Prof. dr. Matej Praprotnik je novico o pridobitvi ERC projekta komentiral takole: „ERC Advanced Grant projekt ‘MULTraSonicA’ mi bo omogočil, da v globalni tekmi sestavim skupino najboljših strokovnjakov za rešitev izjemno zahtevnega problema z veliko potencialno vrednostjo za družbo in to doma, v Sloveniji.“
„Pridobljeni ERC Advanced Grant projekt je za Kemijski inštitut izjemnega pomena, še toliko bolj, ker gre za prvi projekt s področja teoretičnih raziskav. V okviru projekta bomo tako lahko, za razvoj novih simulacijskih fizikalnih modelov, koristili lastne superračunalniške kapacitete, pa tudi nacionalno superračunalniško infrastrukturo, predvsem najzmogljivejši superračunalnik HPC RIVR. Ob tem me zelo veseli tudi dejstvo, da je projekt ‘MULTraSonicA’ za naš inštitut že peti pridobljeni ERC projekt,“ pa o pridobljenem ERC projektu pravi prof. dr. Gregor Anderluh, direktor Kemijskega inštituta.
Kot pojasnjuje prof. dr. Matej Praprotnik, gre pri raziskavi ‘MULTraSonicA’ za mikromehurčke plina, ki so oviti v lipidne ali proteinske ovojnice, in plinske proteinske vezikle in jih lahko uporabljamo kot prenašalce zdravil in genov pa tudi za aktivacijo celic preko ultrazvoka. Natančno poznavanje njihovih fizikalnih lastnosti je ključnega pomena za njihovo uporabo v terapevtskih aplikacijah z ultrazvokom. Uspeh teh terapij je odvisen od združenih učinkov ultrazvoka in plinskih veziklov v procesih kavitacije in sonoporacije, kjer se po interakciji z ultrazvokom ovojnica vezikla raztrga in sprosti zdravilo, ki ga dostavlja. Trenutno je naše razumevanje teh procesov omejeno, ker tudi najboljši obstoječi kontinuumski modeli plinskih veziklov ne morejo opisati kritičnih podrobnosti, kot je npr. spreminjajoča se debelina ovojnice. Prav tako ne omogočajo simulacij z več interagirajočimi plinskimi vezikli, ampak omejujejo teoretične študije le na enega. To predstavlja hudo omejitev, ker njihova dinamična interakcija z okoljem znatno vpliva na učinkovitost dostave zdravila.
Zato želijo v okviru projekta pripraviti razvoj novih mezoskopskih modelov plinskih veziklov, ki bodo omogočali natančen opis njihovih reoloških in akustičnih lastnosti, ki kritično vplivajo na tehnologijo dostave zdravil in genov s pomočjo ultrazvoka. Specifične interakcije plinskih veziklov z ultrazvokom na podmikronski stopnji bodo vključene z uporabo in razvojem novih večskalnih metod, ki bodo dovoljevale natančno simulacijo propagacije ultrazvoka, od makro do mikroskopske krajevne skale. Novi modeli in metode, podkrepljeni z eksperimentalnimi študijami, bodo omogočili računske študije, ki bodo zagotovile racionalno optimizacijo eksperimentalnih ultrazvočnih parametrov, kot so intenziteta, frekvenca in dolžina obsevanja z ultrazvokom, za pomoč in napredek biomedicinskih ultrazvočnih aplikacij pri zdravljenju raka, vnetij, bolezni srca in ožilja ter nekaterih drugih.
Prof. dr. Matej Praprotnik je vodja Teoretičnega odseka na Kemijskem inštitutu in redni profesor fizike na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, kjer predava predmet ‘Molekularna biofizika’. Po doktoratu je izpopolnjevanje opravil na Max Planck Institute for Polymer Research, Mainz, Nemčija. Bil je gostujoči raziskovalec na ETH Zurich, Univerzi v Minnesoti, Univerzi v Kaliforniji, Santa Barbara in na Kavli Institute for Theoretical Physics China, Peking. Njegovo raziskovalno delo pa je osredotočeno na računalniško simulacijo mehke in biološke snovi.
Foto: KI
