Projekti / Programi
Polimeri in polimerni materiali s posebnimi lastnostmi
01. januar 2009
- 31. december 2014
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
Raziskovalci (27)
Organizacije (2)
Pomen za razvoj znanosti
S poglobljenim razumevanjem relacije struktura-lastnosti in inovativnimi rešitvami znanstvenih izzivov, rezultati programa pomembno prispevajo k svetovni zakladnici znanja. Nova odkritja so bila objavljena predvsem v člankih prvega kvartila polimernega področja in predstavljena v/na domačih in mednarodnih znanstvenih revijah/konferencah, medtem ko smo inovativne rešitve tudi patentno zaščitili. Raziskave na področju zdravja so bile osredotočene na izboljšanje topnosti slabo vodotopnih, nizkomolekularnih zdravilnih učinkovin s pripravo trdnih disperzij na osnovi dendritskih polimerov. Trdne disperzije smo vgradili v končno farmacevtsko obliko – tablete, in razložili izboljšano vodotopnost s specifičnimi interakcijami med učinkovino in nosilcem. Omenjene raziskave predstavljajo originalen prispevek k zakladnici znanja in izviren pristop pri iskanju rešitev za optimizacijo odmerka učinkovine in za dosego želenega terapevtskega učinka. Rezultati raziskav so omogočili boljše razumevanje strukture nastalih kompleksov in mehanizmov povečevanja topnosti učinkovine. Le na ta način je namreč eksperimentalna spoznanja mogoče prenesti tudi v prakso. Proteinske učinkovine ali biofarmacevtiki postajajo ključne učinkovine prihodnosti. Zaradi pomanjkljivosti proteinov, ki izvirajo iz njihove labilne strukture, jih je potrebno oblikovati v ustrezen dostavni sistem. Pristop oblikovanja dostavnih sistemov v obliki nanodelcev, pripravljenih s spontano kompleksacijo proteina s polimernim nosilcem, ima velik potencial, saj proteinu ne škoduje, prav tako pa tehnološko ni zelo zahteven. Ključna je izbira ustreznih inteligentnih polimerov, ki omogočajo učinkovito tvorbo kompleksov in hkratno odzivanje na dejavnike iz okolja. Polimeri, ki smo jih sintetizirali so povsem novi in izkazujejo zelo učinkovito asociiranje z izbranim proteinom in tvorbo stabilnega nanosistema. Rezultati vgrajevanja proteina celo presegajo vrednosti, ki jih do sedaj navaja literatura. Dokazali smo tudi, da lahko z ustrezno načrtovanimi polimernimi modifikacijami prilagajamo končne lastnosti nanosistema. Ugotovljene prednosti novih polimerov smo zato zaščitili v vloženi patentni prijavi z naslovom "Polymer selection for preparation of nanoparticles with high protein loading". Pridobljeno znanje na projektu tako omogoča boljše razumevanje mehanizmov interakcij med polimerom in proteinom, kar nudi dobro osnovo za nadaljnje načrtovanje dostavnih sistemov. Kemija obnovljivih virov za proizvodnjo komercialnih izdelkov predstavlja zelo pomembno in inovativno področje, v katerega smo bili vključeni raziskovalci iz akademske in industrijske sfere. Gre za nadomeščanje tradicionalnih polimerov na osnovi fosilnih derivatov. Na osnovi spoznanj o poteku reakcij utekočinjanja lignoceluloznih materialov in karakterizacije produktov utekočinjanja, smo lahko optimirali sintezo poliestrov na osnovi obnovljivih virov, in poliuretanskih pen, ki se uporabljajo kot izolacijski material. Poznavanje poteka reakcij kondenzacije med utekočinjenimi lignoceluloznimi materiali in melamin-urea-formaldehidnimi polimeri nam je omogočilo optimirati sestavo lepilne mešanice za izdelavo ivernih plošč. Poseben dosežek pri tem je zmanjšanje emisije formaldehida v produktih, ki neposredno vpliva na kakovost našega bivanja pri uporabi pohištva in gradbenih elementov iz ivernih plošč. Razvili smo tudi povsem nov, poenostavljen postopek pridobivanja nanoceluloze iz naravnih virov, ki smo ga tudi patentno zaščitili. Polimerni nanokompoziti so pomembno polimerno področje, saj omogočajo širitev področij uporabe polimerov. Raziskovalna skupina je razvila nove polimerne modifikacije površine nanodelcev, ki omogočajo izboljšane interakcije s kemijsko podobnimi polimernimi matricami v primerjavi s konvencionalnimi modifikatorji. Na ta način smo dosegli bistveno izboljšane lastnosti polimernih materialov (trdnost, toplotna stabilnost...).
Pomen za razvoj Slovenije
Vsebina in cilji programa so bili v skladu s smernicami evropske in svetovne polimerne znanosti in tehnologije in so tudi tesno povezani s slovensko kemijsko industrijo, ki ustvarja pomemben del nacionalnega prihodka na področju polimernih materialov. Rezultati programske skupine niso prispevali le k svetovni zakladnici znanja, ampak so pomembni tudi za napredek slovenske polimerne in farmacevtske industrije. Raziskave na področju zdravja so potekale v okviru dveh aplikativnih projektov s slovensko farmacevtsko industrijo Lek na tematikah, ki sta bili usklajeni z njihovimi interesi, to je izboljšanje vodotopnosti slabo-topnih, nizkomolekularnih zdravilnih učinkovin in izboljšanje učinkovitosti in varnosti zdravljenja z biofarmacevtiki. Rezultati raziskav imajo tako velik aplikativni potencial za razvoj tehnološko obetavnih, novih dostavnih sistemov, kar je ključnega pomena za farmacevtsko industrijo, ki je pomemben finančni element v Sloveniji in že vključen v razvoj biofarmacevtikov ter se odlikuje po velikem številu izdelkov z visoko dodano vrednostjo. Trenutna tehnološka, socialna in ekonomska družbena situacija odpira pomembna okoljska vprašanja povezana z odlaganjem odpadkov in izčrpavanjem neobnovljivih virov energije. Iz tega razloga so raziskave vedno bolj usmerjene v razvoj polimernih materialov iz obnovljivih virov, ki predstavljajo alternativo trenutnim polimernim materialom, temelječim na fosilnih virih. Uporaba obnovljivih virov bistveno prispeva k trajnostnemu razvoju človeštva. Postopki pridobivanja novih materialov iz naravnih virov, kot so les, lesni odpadki, odpadki iz celuloze, tako omogočajo bolj racionalno izkoriščanje naravnih virov, predvsem lesne biomase, ki jo je v Sloveniji v izobilju. Materiali iz obnovljivih virov, ki smo jih razvili v tem programskem obdobju, imajo visoko dodano vrednost, postopki priprave so enostavni, omogočajo visoke izkoristke in so ustrezni za implementacijo v slovenski industriji, kar kaže izdelan pilotni reaktor za pridobivanje utekočinjene biomase in pridobivanje nanoceluloze v podjetju GGP - Gozdnem Gospodarstvu Postojna d.o.o.. Sintetizirani produkti do določene mere nadomeščajo surovine, ki jih sicer pridobivamo iz surove nafte. Pomembnosti raziskav na področju materialov iz obnovljivih virov za razvoj Slovenije je razvidno tudi iz prejetih nagrad raziskovalne skupine s strani Gospodarske zbornice Slovenije - Srebrno priznanje za inovacijo 2010, in Puchovo priznanje republike Slovenije za inovacijo leta 2012 (Območna zbornica Ljubljana). Interes slovenskih podjetij na področju polimernih nanokompozitov se kaže v izpostavljenih povezavah raziskovalne skupine z industrijskimi partnerji (Podkrižnik d.o.o., Akripol). Vključenost članov v izobraževalni proces in v druge načine diseminacije pridobljenega znanja med izvajanjem programa ima velik pomen za razvoj in posredno za promocijo Slovenije. Na področju biopolimerov smo namreč sodelovali pri mednarodnem projektu Plastice - Inovativni razvoj vrednostne verige za trajnostne plastike v srednji Evropi (program Srednja Evropa), v katerem smo imeli vlogo koordinatorja (13 partnerjev iz 4 držav). V okviru projekta smo organizirali ali soorganizirali 7 seminarjev/konferenc. V izvajanju je sodelovalo preko 100 podjetij. Izvedli smo 4 izvedbene primere v katerih so bili pripravljeni 3 industrijski prototipi. Vzpostavili smo mrežo nacionalnih informacijskih točk, v kateri trenutno sodeluje 9 držav (www.sustainableplastics.eu). Kot koordinator sodelujemo tudi pri projektu DeFishGear - Sistem upravljanja z odpadno ribiško opremo v Jadranski regiji (program IPA Adriatic), v katerem sodeluje 16 partnerjev iz 7 držav Jadranske regije. Programska skupina se v podporo družbenim smernicam razvoja povezuje tudi v slovenska združenja, sodeluje pri izobraževanju kadrov in je aktivna pri mednarodnem sodelovanju. Takšna kombinacija je pogoj za dinamično vzdrževanje svetovno primerljivega znanja in prenos le tega v smeri uporabnikov.
Avdiovizualni viri (1)
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
