Začetki

Laboratorij za biokibernetiko od svoje ustanovitve leta 1963 pod vodstvom profesorja Lojzeta Vodovnika proučuje medsebojne vplive med elektromagnetnimi polji in biološkimi sistemi. To vključuje tako izkoriščanje koristnih učinkov elektromagnetnih polj v terapevtske in diagnostične namene kot tudi raziskovanje škodljivih učinkov elektromagnetnih polj na organizme.

Do konca sedemdesetih let prejšnjega stoletja je bila naša glavna raziskovalna tema funkcionalna električna stimulacija (FES) za obnovo motoričnih funkcij, okvarjenih zaradi različnih vrst poškodb in živčno-mišičnih bolezni. Ta pristop so od takrat prevzeli številni rehabilitacijski centri po svetu, na naši fakulteti pa ga še naprej razvijajo v Laboratoriju za robotiko v sodelovanju z Univerzitetnim rehabilitacijskim inštitutom.

Tekoče raziskave

Od osemdesetih let prejšnjega stoletja se naš fokus postopoma premika k vplivu električnih tokov in elektromagnetnih polj na fiziološko stanje celic in tkiv, zlasti na elektroporacijo celične membrane z aplikacijami v biologiji, biotehnologiji in medicini 1,2. Čeprav je nastajanje z električnim poljem povzročenih vodnih por danes široko priznan mehanizem tega pojava, zdaj vemo, da k elektroporaciji prispevajo tudi oksidativne spremembe posameznih membranskih lipidov in poškodbe membranskih proteinov 3.

Pojav elektroporacije proučujemo tako s teoretičnimi kot z eksperimentalnimi pristopi, ki obsegajo lestvice od atomsko-molekularne (simulacije molekularne dinamike), ravni membran (lipidni dvosloji in vezikli), ravni organelov in celic (celice v suspenziji, pritrjene in v 3D kulturah), do tkiv in organov (študije na živalih v sodelovanju z Veterinarsko fakulteto Univerze v Ljubljani in Sunnybrook Research Institute v Torontu, Kanada). Sodelujemo tudi z medicinskimi ustanovami (Klinični oddelek za kardiovaskularno kirurgijo in Klinični oddelek za kardiologijo Univerzitetnega kliničnega centra Ljubljana ter Onkološki inštitut v Ljubljani) pri kliničnih raziskavah ter z nacionalnimi in mednarodnimi industrijskimi partnerji pri razvoju medicinskih in eksperimentalnih naprav. Naše delo obsega razvoj naprav, temeljne in translacijske eksperimente ter modeliranje, pa tudi načrtovanje zdravljenja in razvoj informacijske tehnologije za klinične študije, in sega od proučevanja osnovnih mehanizmov do aplikacij v onkologiji, kardiologiji, genskem in celičnem zdravljenju ter predelavi hrane in biotehnologiji. Organizacijska shema področij našega dela je prikazana spodaj, podrobnejši opisi našega dela na posameznih področjih pa so dostopni prek povezav na zavihku »Raziskave«.

Naše publikacije o elektroporaciji in njenih aplikacijah so doslej prejele več kot 30 tisoč citatov. Od leta 2003 organiziramo (sprva vsaki dve leti, od leta 2011 vsako leto) delavnico in podiplomski tečaj Electroporation-Based Technologies and Treatments (EBTT), ki vsako leto privabi več kot 50 udeležencev, skupno pa je bilo doslej več kot 800 udeležencev iz več kot 40 držav. Predsedovali smo evropski mreži za razvoj tehnologij in zdravljenj na osnovi elektroporacije – COST Action TD1104 (2011–2016), ki je povezovala 581 raziskovalcev elektroporacije iz 243 raziskovalnih ustanov in 28 podjetij iz 43 držav. Profesor Damijan Miklavčič, vodja raziskav v laboratoriju, je urednik priročnika Handbook of Electroporation, ki ga je izdal Springer; prva izdaja je izšla leta 2017 in obsega skoraj 3000 strani, druga, posodobljena in razširjena izdaja pa je predvidena za objavo leta 2027.