Projekti / Programi
Bioaktivne, in situ modificirane, vlaknate membrane na osnovi bakterijske celuloze: procesiranje, karakterizacija in ocena uporabnosti v biomedicini
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.14.02 |
Tehnika |
Tekstilstvo in usnjarstvo |
Tekstilna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
bakterijska celuloza, bio tekstil, ocetokislinske bakterije, vir ogljika, beljakovinsko-peptidni konjugati, mikrodelci, biomedicinska uporaba
Raziskovalci (19)
Organizacije (4)
Povzetek
Bakterijska celuloza (BC) je ultrafini, nanofibrilni material, katerega značilne proizvajalke so ocetnokislinske bakterije. Nanoceluloza ima kombinacijo industrijsko zanimivih lastnosti: visoko kristaliničnost in veliko površino, čistost, prožnost in natezno trdnost, sposobnost zadrževanja vode, itd. Po podatkih raziskave ProMarket Research, je bil svetovni trg BC v letu 2017 ocenjen na ~ 225 miljonov EUR, v pričakovanju, da bo do konec leta 2025 dosegel ~ 600 miljonov EUR, z letno stopnjo rasti v višini 13.3 % za obdobje 2018-2025. Biosinteza BC popolnoma ustreza načelom zelene kemije, saj v skladu s cilji krožnega gospodarstva zmanjšuje količino odpadkov in teži k ponovni uporabi surovin in to na področju z visoko vrednostjo, kot je medicina. A proizvodnja BC je zelo draga, glavni strošek pa predstavlja obdelava surovin za namnoževanje bakterij (okvirno 30 %). Zato so bili predlagani alternativni viri substrata za gojenje bakterij. Druga pomembna pomankljivost BC je pomankanje bioaktivnosti, ki je bistvenega pomena za uporabo v medicini, predvsem kot osnova različnih modifikacijskih postopkov. V skladu z zgoraj navedenim, je cilj projekta razvoj bioaktivnih, nanofibriliranih membran na osnovi BC in izdelava novih bio-tekstilij za biomedicinsko uporabo. Cilj bo dosežen z naslednjima delovnima sklopoma: i) Izkoriščanjem odpadnih grozdnih tropin iz pridelave vina kot alternativnega vira ogljika, ii) Pridobivanjem inovativnih bioaktivnih beljakovinsko-peptidnih konjugatov, pridobljenih z in situ (med gojenjem bakterij) postopkom. Bioaktivni konjugat bo pripravljen s kovalentnim spajanjem protimikrobnega sredstva nizina in zunajceličnega matriksa, ki tvori beljakovinsko-peptidno konjugacijo z izboljšano stabilnostjo in protimikrobno aktivnostjo, v prosti obliki ali v obliki mikrobnih delcev. Medtem ko bo izbor beljakovin ECM zagotovil prvotni pozitiven odziv celic, je racionalnost uporabe nizina kot protimikrobnega peptida (ureja ga GRAS), povezana z njegovo aktivnostjo proti patogenim ustnim baterijam. Dva demonstratorja bosta upravičila pomen v regenerativni medicini in sicer kot antimikrobnih membran za zdravljenje parodontalnih poškodb. Prav tako bo vključeno testiranje citotoksičnosti z uporabo človeških celičnih linij, testiranje protimikrobne aktivnosti proti patogenim peroralnim bakterijam (povezane s parodontalno boleznijo), testiranje razgradnje in mineralizacije membran. Projekt se dobro vključuje v nacionalne in mednarodne raziskovalne okvire: 1) tematska prednost dveh grozdov v drugem stebru programa Horizon Evropa (obdobje 2021-2028), ki upošteva biogospodarstvo in naravne vire ter zdravje, in 2) k slovenski razvojni strategiji (do leta 2030), kjer se načrtuje visoko produktivno gospodarstvo, ki ustvarja dodano vrednost za vse, ter zdravje, varnost in odgovorno družbo. Uspeh tega interdiscipliniranega projekta je zagotovljen s strokovnim znanjem raziskovalnih skupin iz FS in FERI s področja znanosti o materialih in kemiji, s FNM s področja mikrobne biotehnologije ter s MF s področja celične in molekularne biologije. Neposreden vpliv je predviden v i) uporabi grozdnih odpadkov iz vinske industrije kot alternativnega vira ogljika v učinkovitih sevih za proizvodnjo BC in ii) razvoju novih bio-tekstilij na osnovi BC, vse skupaj kot celotne platforme za izdelke z visoko dodano vrednostjo. Znanje in rezultati se bodo širili z znanstvenimi prispevki, inovacijami ali patenti in predstavitvami na svetovno znanih mednarodnih konferencah. Vse to bo prispevalo k institucionalnemu prepoznavanju, in izboljšanju mednarodnega in interdisciplinarnega sodelovanja. Posredna korist je predvidena z vzpostavitvijo sodelovanja med raziskovalnimi skupinami, nabiranjem izkušenj pri realizaciji tovrstnega interdisciplinarnega raziskovanja in pridobivanjem osnov za prihodnje raziskovalne dejavnosti. Poleg tega, je predvidena post-projektna translacijska študija kot dolgoročni cilj tega projekta, ta pa lahko dopolni družbeno-ekonomsko rast in
