Projekti / Programi
Razvoj multifunkcionalnih elektropredenih nanovlaken in študij dinamičnih interakcij s patogenimi bakterijami
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.14.02 |
Tehnika |
Tekstilstvo in usnjarstvo |
Tekstilna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P370 |
Naravoslovno-matematične vede |
Makromolekularna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
nanovlakna, elektropredenje, rane, dinamične interakcije, biofilm
Raziskovalci (31)
Organizacije (6)
Povzetek
Oskrba ran predstavlja znaten delež zdravstvenega proračuna Evropske unije, vključno s Slovenijo. Z oceno prevalence 1.48/1.000 in populacijo 455 milijona prebivalcev Evropske Unije, to pomeni 673.000 pacientov, ki predstavljajo strošek med 547€ in 1.740 € milijona na leto. Za upravljanje vseh vrst ran pa je ocenjeno, da se strošek giblje od 2 do 4 % celotnega zdravstvenega proračuna v posamezni državi EU. Zdravljenje ran ostaja v Evropi največji izziv, zato je pravilno in učinkovito upravljanje ran prednostna naloga politike EU, kjer so zdravje ljudi in dobrobit ter na prvem mestu varno staranje, najpomembnejši cilji 21. stoletja. Veliko vloženega truda je osredotočenega na nego ran s poudarkom na terapevtskih pristopih in razvoju tehnologij za njihovo akutno in kronično zdravljenje. V zadnjem desetletju je bil razvoj osredotočen na uporabo pasivnih, interaktivnih in bioaktivnih materialov za izdelavo oblog za zdravljenje ran različnega izvora. Pri tem predstavlja nova generacija medicinskih tekstilij pomembno in rastoče področje, saj je z razvojem ultratankih vlaken in nano-vlaken dosežen velik napredek v razvoju mehkih poroznih matric za regeneracijo tkiv in zdravljenje ran. Edinstvene strukturne in funkcionalne lastnosti takšnih vlaken izkazujejo velik potencial in predstavljajo revolucijo na področju upravljanja z ranami.
Ta projekt naslavlja razvoj idealnega sistema celjenja ran s pomočjo inovativnih elektropredenih nanovlaknatih materialov, ki bodo zagotavljala mehansko zaščito in optimalno mikro-okolje za regeneracijo tkiva z možnostjo kontroliranja bakterijskih okužb. V ta namen bodo uporabljeni različni biopolimeri (polisaharidi) v kombinaciji z naravnimi rastlinskimi izvlečki (polifenoli), ki bodo v obliki polimernih raztopin in/ali disperzij mikro/nano/kapsul/delcev, s pomočjo postopka elektropredenja, proizvedeni v antimikrobne, antioksidativne in antifouling nanovlaknate materiale.
Še pomembneje, projekt temelji na študiji razumevanja potencialnih interakcij med nanovlaknato matrico in bakterijami v rani. Izvedena študija bo pojasnila vpliv potencialnega nastanka biofilma bakterij na strukturo in funkcionalnost nanovlaknate matrice, predvsem z vidika spreminjanja morfoloških lastnosti matrice ter kinetike sproščanja dodanih antimikrobnih/antioksidativnih naravnih sredstev. Preučevanje teh vplivov je lahko ključno pri razvoju ustreznih karakteristik materiala kot funkcije odvisnosti glede na specifične biorelevantne pogoje gostitelja (stanje mikroorganizmov oz. okolja rane). Študija bo prispevala k razvoju pomembne znanstvene discipline znotraj tekstilstva, to je raziskave interakcij tekstila z mikroorganizmi, tako imenovane ne-bio/bio interakcije.
Projekt predstavlja potencial za razvoj novih nano materialov, ki jih je moč plasirati v različne segmente zdravja (prvenstveno nega ran, sanitetni in higienski materiali, ginekološki materiali, katetri, itd.). Uspešno izveden projekt, cilji in njihov prenos na področje tekstila in tudi drugih industrijskih segmentov, bo dal slovenskim podjetjem priložnost za proizvodnjo izdelkov z visoko dodano vrednostjo. Na ta način se bo povečal konkurenčni položaj slovenske tekstilne industrije in zmanjšala tehnološka zaostalost, kot tudi spodbudila gospodarska moč regije, skupaj z njenimi izobraževalnimi zmogljivostmi.
Pomen za razvoj znanosti
V projektu bodo razvita napredna multifunkcionalna elektropredena nanovlakna, proizvedena iz biorazgradljivih polimerov in naravnih ekstraktov, ki bodo predstavljala strukturno in kemijsko podporo procesu zdravljenja ran, s hkratnim protimikrobnim in antioksidativnim učinkom in bodo s tem predstavljale velik potencial za uporabo na področjih zdravljenja ran ostalih medicinskih segmentih. Projekt bo omogočil razvoj novih multifunkcionalnih nanovlaknatih materialov in posledično ojačitev tistega dela tekstilnega segmenta, ki se ukvarja z razvojem medicinskih tekstilij. Nadalje projekt večplastno obravnava zapletene interakcije funkcionaliziranih nanovlaken s tipičnimi mikroorganizmi ran. Fenomeni slednjih interakcij bodo raziskani z vidika teoretičnih modelov koloidne kemije kot tudi mikrobioloških praktičnih pristopov. Razumevanje mehanizmov protimikrobnega delovanja izbranih funkcionaliziranih tekstilij, kakor tudi študija kinetike inhibicij, je izrednega pomena za poglobljeno razumevanje protimikrobne učinkovitosti tekstilij, saj na področju mikrobiološkega testiranja vlaknotvornih polimerov še vedno obstaja velika vrzel. Nadalje, temeljni študij formiranja biofilma na površini tekstila in njegov vpliv na protimikrobno učinkovanje, kot tudi na tekstilno matrico, predstavlja velik znanstveni doprinos na področju tekstilne kemije. Preučevanje teh vplivov je lahko ključno pri razvoju ustreznih karakteristik materiala kot funkcije odvisnosti glede na specifične biorelevantne pogoje gostitelja (stanje mikroorganizmov oz. okolja rane). Študija bo prispevala k razvoju pomembne znanstvene discipline znotraj tekstilstva, to je raziskave interakcij tekstila z mikroorganizmi, tako imenovane ne-bio/bio interakcije. Kot taka bo obogatila področje makromolekularne in polimerne kemije.
Projekt bo omogočil še intenzivnejše sodelovanje med sodelujočimi skupinami, kar bo omogočilo trajnostni učinek sodelovanja in vzpostavitev osnovne mreže na področju priprave novih naprednih nano-vlaken ter študije interakcij polimernih materialov z izbranimi mikroorganizmi, za prijavo projektov v programu Obzorja 2020, kakor tudi v ostalih nacionalnih ter EU programih. Rezultati projekta bodo objavljeni na mednarodnih konferencah in v znanstvenih revijah ter diplomskih, magistrskih in doktorskih delih. Projektna skupina načrtuje objavo vsaj petih člankov v revijah v zgornji četrtini ustrezne kategorije v JCR (vrednotenje ARRS).
Pomen za razvoj Slovenije
Neposreden ekonomski pomen predstavlja projekt z razvojem novega, inovativnega tekstilno tehničnega izdelka, ki temelji na popolnoma novem konceptu bakterijske funkcionalizacije in študija interakcij, ki na tekstilnem substratu še ni bila izvedena.Nenazadnje bodo pripravljena dognanja, tehnologije ter razviti materiali osnova za razvoj novih tekstilnih izdelkov za zdravljenje ran in ostalih medicinskih izdelkov, s čimer se bo povečala kvaliteta življenja ljudi kot pacientov. S tem se nudijo široke možnosti za slovenske proizvajalce tekstilnih materialov, prav tako pa za farmacevtsko in ostalo industrijo. V okviru tega projekta razviti novi funkcionalizirani materiali bodo v paleti obstoječih izdelkov dobili posebno mesto zaradi večje dodane vrednosti (kupcu in okolju prijazen proizvod) in nenazadnje zato, ker bodo rezultat domačega znanja. Podjetja v Sloveniji, kot so Tosama, Tekstina d.d. Ajdovščina, Konus Konex d.o.o so izrazile namero o zunanjem sodelovanju in prenosu rezultatov v njihovo proizvodnjo. Predvsem podjetje Tosama, ki se ukvarja z proizvodnjo oblog za zdravljenje ran vidi izjemno korist za izboljšanje obstoječih produktov ter razširitev svoje prodajne niše na medicinsko in farmacevtsko področje, kar vključuje sledeče potencialne proizvode: funkcionalne obliže, gaze, medicinske tampone. Prav tako se lahko znanja prenesejo na ostale segmente tekstilnih proizvodov (oblačila-Tekstina, medicinski filtri-Konus Konex, itd).
Rezultati študije dinamičnih interakcij izpredenih nano-vlaken s bakterijami s hkratnim manipuliranjem funkcionalnosti nano vlaken, se bodo lahko aplicirali za produkcijo inovativnih produktov tudi na druga industrijska področja v Sloveniji. Nastanek biofilma je ključen in pereč problem v številnih segmentih, kot recimo v živilski industriji, papirni industriji, pri čiščenju voda, ladjedelništvo, dentalni in optični industriji, kot tudi v bolnišnicah. Temeljna spoznanja o funkcionalizaciji materialov z namenom preventive nastanka biofilma so tako izrednega neposrednega pomena za gospodarstvo kot tudi družbo. Proizvodnja inovativnih izdelkov z visoko dodano vrednostjo, kot tudi mehanizmi za inhibicijo biofilma, bo v prihodnosti ustvarila nova delovna mesta, ki bodo predstavljala izziv predvsem za visoko izobražen kader.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
