EPR laboratorija

EPR laboratorija raspolaže najsavremenijim spektrometrom za elektronsku paramagnetnu rezonanciju (EPR) u regionu, opremljenim za in vitro i in vivo merenja. Moguće je snimati uzorke u različitim atmosferama (O2, N2, He, Ar) i na različitim temperaturama (4 – 350 K). Takođe,  uređaj se koristi za spektralno/prostorno oslikavanje (1D, 2D, 3D) in vitro, ex vivo i in vivo uzoraka. U EPR laboratoriji FFH radi tim stručnjaka vrhunski obučenih za primenu EPR spektroskopije u različitim oblastima nauke i privrede. Iz ove laboratorije proisteklo je više od 100 radova objavljenih u vrhunskim međunarodnim časopisima, kao i veliki broj doktorskih, master i diplomskih radova.

U EPR laboratoriji trenutno se izvode sledeća istraživanja:

• Proučavanje novih potencijalnih antikancer lekova čija je citotoksičnost pokazana u nekoliko tumorskih ćelijskih linija. Primenom EPR spektroskopije na niskim temperaturama (temperature tečnog helijuma) ispituje se dejstvo ovih lekova na aktivnost ribonukleotid reduktaze (RNR), esencijalnog enzima koji katalizuje proces nastajanja prekursora neophodnih za sintezu i obnovu dezoksiribonukleinske kiseline. Aktivan enzim RNR ima stabilan tirozil radikal koji ima EPR spektar na temperaturama  u opsegu 20 – 77 K. Inhibicijom RNR, dolazi do redukcije tirozil radikala i do nestajanja njegovog EPR signala, zbog čega ovaj radikal predstavlja dobar biomarker za ćelijsku apoptozu. Ova istraživanja predstavljaju deo međunarodne saradnje sa Institutom za neorgansku hemiju Univerziteta u Beču u Austriji i Departmanom za biohemiju i biofiziku Univerziteta u Štokholmu u Švedskoj. Osnovni cilj ovih eksperimenata je da se na osnovu dobijenih rezultata predlože izmene u strukturi lekova, koje utiču na njihovu hidrofilnost, lipofilnost ili redoks aktivnost, da bi oni delovali selektivno na određene enzime ili metaboličke mehanizme, ne stvarajući pritom loše efekte u zdravim ćelijama. Takođe, ispitivaće se vezivanje ovih lekova za protein humani serum albumin primenom EPR spinskog obeležavanja. Na kraju će biti ispitana distribucija lekova koji sadrže paramagnetike u organima miša/pacova primenom EPR imidžinga. Tumori se zatim implantiraju u male životinje (miševe i pacove) nakon čega se primenom EPR oksimetrije ispituje efikasnost odabranih antikancer lekova za antikancer terapiju.
• U cilju ispitivanja mehanizama nastanka i progresije neurodegenerativnih bolesti (Parkinsonova, Alchajmerova, multiple skleroza, amiotrofična lateralna skleroza (ALS)) ispituje se stepen propustljivosti krvno-moždane barijere (BBB) upotrebom specifičnih spinskih obeleživača: Tempola, koji prolazi kroz ćelijsku membranu i BBB, 3-karbmoil proksila, koji prolazi kroz ćelijsku membranu ali ne prolazi kroz BBB, i 3-karboksi proksila, koji ne prolazi ni kroz ćelijsku membranu ni kroz BBB. U sklopu ovih istraživanja vrši se identifikacija metala u aktivnim centrima enzima i određivanje njihovog oksidacionog stanja primenom EPR spektroskopije na temperaturi tečnog helijuma (4 K). Analizira se metalni sastav ex vivo uzoraka cerebrospinalne tečnosti zdravih (kontrola) i pacijenata obolelih od određenih neurodegenerativnih bolesti (Parkinsonova, Alchajmerova, multiple skleroza, ALS). Takođe se analiziraju moždana tkiva pacova koji boluju od ALS-a u različitim fazama ove bolesti. Prednost EPR spektroskopije nad tehnikama koje se koriste za utvrđivanje ukupnog sadržaja metala je u tome što se EPR-om mogu razlikovati metalni joni vezani u metaloproteinima (metaloenzimima) od slobodnih metalnih jona koji mogu učestovati u reakcijama nastanka reaktivnih kiseoničnih vrsta za koje se pretpostavlja da su uzrok većine neurodegenerativnih i malignih oboljenja.
• Kao nastavak dosadašnjih istraživanja u oblasti spinskog obeležavanja proteina humanog serum albumina planirano je ispitivanje konformacionih promena albumina u krvnom serumu pacijentkinja obolelih od lokalno uznapredovalog karcinoma dojke. Takođe, biće ispitan uticaj vezivanja lekova, koji su deo svakodnevne farmakoterapije ovih pacijentkinja, na vezivanje spinskih proba 5- i 16-doksil stearata.
• U narednom periodu se takođe planira sinteza lipozoma različitih veličina (jednoslojnih i višeslojnih) i različitog fosfolipidnog sadržaja (fosfatidilholin, fosfatidiletanolamin, fosfatidilserin i sfingomijelin). Lipozomi će biti okarakterisani primenom EPR spinskog obeležavanja i dinamičkog rasejanja svetlosti (DLS). Sintetisani lipozomi će se koristiti kao nanosistemi za ciljanu i kontrolisanu isporuku lekova, a njihovo prodiranje kroz kožu će biti praćeno 1D i 2D EPR imidžingom.
• Istraživanja vezana za ispitivanje antioksidativnog potencijala odabranih biljaka, kao i promena sadržaja bioaktivnih jedinjenja tokom različitih ciklusa, prvenstveno tokom perioda dehidratacije i rehidratacije biljke. U tom cilju vrše se proučavanja endemične biljke Balkana, Ramonda serbica, za koju je do sada utvrđeno da poseduje kapacitet za uklanjanje hidrofilnih i hidrofobnih slobodnih radikala. Planirano je praćenje ulaska vode u suve listove biljke korišćenjem nitroksidnih spinskih obeleživača koji prolaze kroz ćelijski zid ali ne prolaze kroz ćelijsku membranu (3-karboksi proksil), korišćenjem 2D EPR imidžinga.

EPR Lab