Oznaka poročila: ARRS-RPROG-ZP-2015/3 Hs^lll ШФТ oi!:i ZAKLJUČNO POROČILO O REZULTATIH RAZISKOVALNEGA PROGRAMA (za obdobje 1. 1. 2009 - 31. 12. 2014) A. PODATKI O RAZISKOVALNEM PROGRAMU 1.Osnovni podatki o raziskovalnem programu Šifra programa P2-0249 Naslov programa Elektroporacija v biologiji, biotehnologiji in medicini Electroproation-based technologies and treatments Vodja programa 10268 Damijan Miklavčič Obseg raziskovalnih ur (vključno s povečanjem financiranja v letu 2014) 31620 Cenovni razred Trajanje programa 01.2009 - 12.2014 Izvajalci raziskovalnega programa (javne raziskovalne organizacije - JRO in/ali RO s koncesijo) 1538 Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko Raziskovalno področje po šifrantu ARRS 2 TEHNIKA 2.06 Sistemi in kibernetika Družbenoekonomski cilj 06. Industrijska proizvodnja in tehnologija Raziskovalno področje po šifrantu FOS 2 Tehniške in tehnološke vede 2.06 Zdravstveni inženiring B. REZULTATI IN DOSEŽKI RAZISKOVALNEGA PROGRAMA 2.Povzetek raziskovalnega programa1 SLO Elektroporacija je uveljavljena metoda za povečanje prepustnosti celične membrane. Njen širok spekter aplikacij sega na različna področja, kot so medicina, biotehnologija, živilska tehnologija in okoljske znanosti. Eksperimentiranje s širokim razponom parametrov uporabljenih električnih pulzov je že privedlo do odkritja in razvoja številnih tehnoloških postopkov in načinov zdravljenja, ki temeljijo na elektroporaciji. Ti vključujejo zdravljenje raka, gensko terapijo, ablacijo tkiva, zlivanje celic, pripravo in predelavo živil in čiščenje vode, če naštejemo le nekatere. Raziskovalna skupina v okviru raziskovalnega programa je že več kot desetletje ena vodilnih na področju elektroporacije, kar dosega tudi s svojo izrazito interdisciplinarno sestavo. Znanje z različnih področij daje skupini edinstveno prednost, saj se raziskav na področju elektroporacije in z njo povezanih aplikacij v skupini lotevamo iz različnih zornih kotov in tako prispevamo k širitvi znanja osnovnih principov elektroporacije z namenom izboljšanja obstoječih biotehnoloških postopkov in načinov zdravljenja, kot tudi razvoju novih aplikacij, ki temeljijo na elektroporaciji. Poleg eksperimentalnega dela so naše aktivnosti tako vključevale sočasen razvoj strojne opreme in matematičnih modelov na različnih ravneh biološke kompleksnosti: od lipidnih dvoslojev, preko biološke celice, do tkiv in organov. Pri tem smo uporabljali obstoječe laboratorije in različne prototipe naprav za elektroporacijo. Raziskovalni program so sestavljali štirje delovni sklopi: Razvoj strojne opreme, Teorija in modeliranje, Eksperimentalna in uporabna elektroporacija in Diseminacija novih tehnologij in terapij._ ANG_ Electroporation is a well established method used to increase permeability of the cell plasma membrane for molecules otherwise deprived of membrane transport mechanisms, by exposing a cell to an externally applied electrical field. Its broad spectrum of applications extends into different fields, such as medicine, biotechnology, food processing and environmental sciences. Experimentation with wide ranges of parameters of applied electric pulses has led to the discovery and development of a number of electroporation-based technologies and treatments. These include cancer treatment, gene therapy, tissue ablation, cell fusion, food preservation and processing, and water treatment, to name only few. The research group in the framework of this research programme has, for over a decade, been one of the leading groups in the area of electroporation, achieving this status by its unique and markedly interdisciplinary composition. This wealth of complementary knowledge gives the group an opportunity to address the topic of electroporation and its applications from various angles to advance the knowledge of basic principles of electroporation, with the aim to improve existing electroporation technologies and treatments, and develop new applications. Joint efforts of our interdisciplinary team was dedicated to the use of existing facilities and various prototypes of electroporation devices, through experimentation and concurrent development of hardware and mathematical models on different levels of biological complexity: from lipid bilayers, vesicles, cells, to tissues and organs. The proposed research program was organized in four workpackages: Hardware development, Theory and modeling, Experimental and applied electroporation, and Dissemination of new technologies and treatments. 3.Poročilo o realizaciji predloženega programa dela na raziskovalnem programu, (vključno s predloženim dopolnjenim programom dela v primeru povečanja financiranja raziskovalnega programa v letu 2014)2 SLO Program smo izvajali v štirih delovnih sklopih, ki se elektroporacije lotevajo z različnih zornih kotov in s specifičnimi metodami, a so med seboj močno povezani. P