Polielektroliti se lahko zelo učinkovito odlagajo na nabite površine. Glede na teorijo in molekularno celično morfologijo je potrebno imeti površino celice nabito. V tem pogledu največji prispevek k negativnemu naboru celične površine temelji na fosfatnih skupinah membranskih fosfolipidov. Na podlagi te predpostavke kot tudi ob predpostavki, da so celice zelo podobne neživim mikronskim delcem, je bilo tudi dokazano, da se polielektroliti lahko nalagajo na celične površine. Vendar pa med vsemi temi predpostavkami nista bila upoštevana dve pomembni dejstvi: (i) celična površina ni sestavljena samo iz celične membrane in (ii) celica je živa in zato spreminja površino, se deli in se odziva na okoljske spremembe. Poleg tega so v teh dveh vidikih tudi zelo posebne lastnosti živega pri teh bakterijskih celicah. Metabolno in molekularno se celice med seboj ean od druge zelo razlikujejo. V tem prispevku smo pokazali, da se ta raznolikost razširi tudi v elektrostatičnih lastnostih. Pokazali smo, da je površinski naboj različen za različne bakterijske vrste, seve kot tudi za različne časovne točke rasti. To vpliva na odlaganje polielektrolitov. Poleg tega so bakterijske celice elektrostatično in mehansko zelo mehke, razviti pa je treba protokol za omejevanje agregacije, ki nam je omogočil opazovanje sprememb v celotni populaciji bakterijskih celic kot tudi na ravni posameznih celic. z mikroskopijo v realnem času.
B.04 Vabljeno predavanje
COBISS.SI-ID: 29586215Ta prispevek je eden od mnogih prispevkov članov konzorcija na konferenci ECIS. Konferenca je ena izmed zelo vidnih konferenc med koloidnimi in znanstveniki, ki se ukvarjajo z raziskavami površin v Evropi. Skupina prof. Kristl je v velikem obsegu sodelovala pri organizaciji konference. dr. Lapanje je sodeloval kot vodja sekcije. Prispevali smo tudi 3 različne ustne predstavitve in več kot 10 plakatov.
B.01 Organizator znanstvenega srečanja
COBISS.SI-ID: 4576625Predavanje je bilo predstavljeno na VU Amsterdam, AIMS inštituciji, ki je ena izmed zelo prodornih inštitucij v EU prostoru na področju molekularne celične fiziologije: Polielektroliti se lahko zelo učinkovito odlagajo na nabite površine. Glede na teorijo in molekularno celično morfologijo je površina celic nabita. V tem pogledu največji prispevek k negativnemu naboru celične površine temelji na fosfatnih skupinah membranskih fosfolipidov. Na podlagi te predpostavke kot tudi ob predpostavki, da so celice zelo podobne neživem mikronskim delcem, je bilo tudi dokazano, da se polielektroliti lahko nalagajo na celične površine. Vendar pa med vsemi temi predpostavkami nista bili upoštevani dve pomembni dejstvi: (i) celična površina ni sestavljena samo iz celične membrane in (ii) celica je živa in jo zato spreminja površino, se deli in se odziva na okoljske spremembe. Poleg tega so v teh dveh vidikih zelo posebne bakterijske celice. So zelo metabolično raznoliki in se zelo razlikujejo v molekularni sestavi in molekularni morfologiji. Tu smo pokazali, da se ta raznolikost razširi tudi v elektrostatičnih lastnostih. Pokazali smo, da je površinski naboj različen za različne bakterijske vrste, seve kot tudi za različne časovne točke rasti. To vpliva na odlaganje polielektrolitov. Poleg tega so bakterijske celice elektrostatično in mehansko zelo mehke, razviti pa je treba protokol za izpust agregacije, ki nam je omogočil opazovanje sprememb v celotni populaciji bakterijskih celic kot tudi na ravni posameznih celic. z mikroskopijo časovnih krogov. Posledično je odlaganje polielektrolitov na bakterijskih celicah povzročilo zajetje bakterij. Vendar pa lahko med rastjo bakterij in delitvijo celice pobegnejo. Vendar pa to odlaganje vpliva na njihovo fiziologijo s povečanjem časa za prvo delitev, povečanjem izražanja beljakovin in hitrostjo presnove in lahko poveča velikost bakterijskih celic. S takšno uporabo odlaganja polielektrolitov je mogoče nadzorovano rast, lahko poveča proizvodnjo bioaktivnih snovi in omogoči regulacijo populacij in medvrstnih interakcij, kar bodo pokazali tudi nekateri primeri.
B.05 Gostujoči profesor na inštitutu/univerzi
COBISS.SI-ID: 32185639Opisan je postopek impregnacije poroznih nosilcev s celicami ter postopek zadrževanja celic v porah teh impregniranih nosilcev. Metoda je še posebej primerna na poroznih nosilcih, ki imajo zelo nizek Youngov modul kjer ni možno izrabljati elastičnosti nosilca za vnos celic kot je to predvideno v postopku opisanem v patentu US 4469600. Tako pripravljeni porozni nosilci so uporabni v biotehnoloških procesih za biotehnološko pridobivanje učinkovin iz pritrjene celične biomase in razgradnje neželjenih snovi, kot je to v primeru čiščenja odpadnih in pitnih voda z mikroorganizmi v bioloških čistilnih napravah ali pa v vodarnah, ki uporabljajo peščene filtre. Bistvena prednost izuma je, da so celice umetno pritrjene v porah impregniranih nosilcev, kjer so zaščitene pred zunanjimi dejavniki kot tudi, da celice omejeno iztekajo iz por in s tem je zmanjšana kontaminacija končnega produkta biotehnološkega procesa. Po tem izumu se uporabi impregnacija poroznega nosilca z raztopino linearnih polimerov, ki omogočajo po postopku zamrežitev celic v lumnu por poroznega nosilca ali pa vezavo na površine por z elektrostasko vezavo celic na predhodno pripravljeno površino sten por poroznega nosilca. Vnos raztopin temelji na izmenjajočem spreminjaju tlaka ter dodajanjem raztopin v posameznih korakih postopka. Tako pripravljeni porozni nosilci so lahko potem uporabljeni v kontinuirnih kot tudi šaržnih procesih.
F.33 Patent v Sloveniji
COBISS.SI-ID: 37774085Industrijska proizvodnja biofarmacevtskega izdelka temelji na uporabi bakterijskih celic. Za ohranitev biološkega materiala so raziskovalci razvili tehnike, ki bi omogočale umetno imobilizacijo živih celic na laboratorijski in industrijski ravni. Namen magistrskega dela je bil razviti in ovrednotiti dve vrsti imobilizacije živih celic E. coli, kot gram negativnih bakterij, in bakterije iz rodu Bacillus sp. 25,2 M, kot gram pozitivne bakterije, ki so drugačne kot E. coli, ki so sposobne tvoriti spore. Imobilizacijo celic smo izvedli s polielektrolitsko prevleko (metoda plastenja po plasti) in elektrospiniranjem po razvitih protokolih. Kationski polietilenimin in anionski alginat sta se izkazali kot primerni za elektrostatično prevleko živih celic. Naboj celične površine in obremenitev polielektrolitskih plasti smo spremljali z merjenjem zeta potenciala, učinek na rast smo ovrednotili z merjenjem optične gostote celične suspenzije v času in presnovne aktivnosti s testom redukcije rezazurina. Uporabili smo polimeren oksid, polivinilpirolidon in kombinacijo alginata in polietilen oksida z in brez bakterijskih celic za elektrospiniranje nanovlaken, preverili stopnjo vključitve celic v nanovlakna in sposobnost preživetja celic po vključitvi. S polielektrolitsko tehniko in elektrospiniranjem smo v nano vlakna vključili prevlečene celice. Premaz celic s polielektroliti je bil uspešen pri živih bakterijah E. coli in vegetativnih bakterijah ter sporah Bacillus sp., Glede na meritve zeta potenciala. Ugotovili smo, da je z naraščajočim številom polielektrolitskih plasti eksponentna rastna celica zakasnjena in da so prevlečene celice dolgoročno metabolno aktivne kot neobložene.
D.10 Pedagoško delo
COBISS.SI-ID: 4521329