1. FKKT
  2. Laboratoriji
  3. Laboratorij za separacijske procese in produktno tehniko
  4. Raziskovalna dejavnost

Raziskovalna dejavnost

Določitev osnovnih termodinamskih in transportnih lastnosti sistema potrebnih za načrtovanje procesov, kar zajema eksperimentalno določitev faznih ravnotežij in študij prenosa snovi ter modeliranje z uporabo termodinamskih in empiričnih modelov.

Načrtovanje in optimiranje konvencionalnih in visokotlačnih procesov, kot so:

  • Ekstrakcijski ter adsorpcijski procesi za izolacijo in koncentriranje aktivnih učinkovin iz naravnih materialov; in vitro testiranje antimikrobnih in antioksidativnih aktivnosti ekstraktov iz naravnih materialov.
  • Encimsko katalizirane reakcije za razvoj novih sinteznih poti z uporabo visokotlačnih reaktorjev.
  • Razvoj novih postopkov in nanostrukturiranih materialov za imobilizacijo bioloških substanc.
  • Procesiranje materialov, kjer potekajo raziskave na področju pridobivanja mikro- in nanostrukturnih materialov s postopkom PGSSTM ter na področju aerogelov, ki so zanimivi za razvoj vrste novih visokotehnoloških produktov.
  • Analitska in preparativna kromatografija s superkritičnimi fluidi.

Prenos v industrijsko okolje

RAZISKOVALNA OPREMA

  • Visokotlačne ekstrakcijske naprave v laboratorijskem in pilotnem merilu
  • Visokotlačni avtoklavi in optične celice za določanje faznih ravnotežij v sistemih trdno-tekoče in tekoče-tekoče
  • Visokotlačna magnetna tehtnica
  • Visokotlačni šaržni reaktorji
  • Visokotlačni encimski reaktorji: kontinuirana reaktorja s ploščno in cevno membrano
  • Visokotlačne črpalke
  • Analitski in preparativni superkritični kromatograf z UV-VIS detektorjem
  • Naprave za visokotlačne mikronizacijske procese v laboratorijskem in pilotnem merilu (PGSSTM naprava)
  • Rektifikacijska kolona
  • Instrumenti za tekočinsko kromatografijo visoke ločljivosti (HPLC)
  • UV-VIS spektrofotometer
  • Instrument za merjenje optične gostote, fluorescence in luminescence
  • Laserski granulometer
  • Klimatske komore
  • Liofilizator
  • Laminarna komora
  • Inkubatorji za gojenje mikroorganizmov
  • Avtoklav za sterilizacijo
  • Porozimeter (N2 adsorpcija/desorpcija)
  • Diferencialna dinamična kalorimetrija (DSC)

RAZISKOVALNI PROGRAMI IN PROJEKTI

Programska skupina

 

ARRS projekti

 

 

  • J2-3037: Bionanotehnologija kot orodje za stabilizacijo in aplikacije bioaktivnih učinkovin iz naravnih virov (trajanje: 2021- 2024) (Nosilka: prof. dr. Maja Leitgeb)

       Tip projekta: temeljni-manjši

       Financiranje: ARRS/ARIS

                                                     Arrs Logo

Potreba po materialih, ki izkazujejo bioaktivne lastnosti je dandanes vse večja, saj je njihova uporaba vedno bolj pogosta na različnih področjih. Bioaktivne učinkovine lahko pridobivamo iz različnih virov, med drugim tudi iz medicinskih gob ali rastlinskih virov, med katerimi so tudi odpadni deli hrane, kot so olupki in semena avokada. Glavni izziv predlaganega projekta, ki bi ga izvajali skupaj s FS, UM je pridobivanje bioaktivnih komponent (npr. encimov in drugih komponent s protimikrobnim delovanjem) iz micelija gob in rastlinskih materialov (seme in olupki avokada, Aloe vera) z uporabo konvencionalnih in nekonvencionalnih zelenih tehnologij. Dosedanje študije so pokazale, da različni substrati vplivajo na aktivnost tako pridobljenih encimov iz P. ostreatus in G. lucidum. Zato v predlogu projekta navajamo raziskave, kjer bi gojili obe medicinski gobi na odpadni rastlinski biomasi iz kmetijstva z namenom pridobivanja encimov in bioaktivnih komponent, ki bi jih kasneje stabilizirali z različnimi vrstami imobilizacije (FKKT, UM). Bioaktivne komponente bi prav tako izolirali iz drugih naravnih materialov, kot sta aloja in odpadni deli avokada. Namen je pridobivanje encimov, ki bi jih kasneje imobilizirali v stabilne nanostrukture za biokatalizo v različnih proizvodnih procesih ter na nanocelulozno matriko za protimikrobno delovanje bioaktivnega filma v živilstvu in biomedicini. Pridobivanje bioaktivnih komponent bomo izvedli na dva načina; s klasično metodo in z uporabo trajnostno naravnane, zelene tehnologije – z uporabo superkritičnega CO2 (FKKT, UM). Pridobljene bioaktivne substance bomo imobilizirali v stabilne nanostrukture za biokatalizo v različnih proizvodnih procesih ter prav tako izvedli vezavo aktivnih komponent na nanocelulozo kot matriko za antimikrobno (in potencialno antioksidativno) delovanje bioaktivnega filma (uporabnega v večslojni embalaži) ali premaza (na bio-osnovani in biorazgradljivi foliji/materialu v skladu s krožnim biogospodarstvom in trajnostnim razvojem) za zagotavljanje varne hrane (FKKT, UM in FS, UM). Znotraj posameznih faz projekta se bodo izvajale tudi različne analizne metode (določevanje aktivnosti encimov, HPLC analize pridobljenih bioaktivnih komponent, karakterizacija materialov itd.) z namenom doseganja optimalnih rezultatov v posameznih fazah projekta.

Izvedba raziskav na projektu je razdeljena v štiri delovne sklope:

DS1: Optimiranje rastnega medija za gojenje medicinskih gob (P. ostreatus, G. lucidum) (FKKT, UM)

DS2: Izolacija bioaktivnih komponent iz gob in rastlinskih virov (avokado, Aloe vera) (FKKT, UM)

DS3: Določevanje aktivnosti encimov in vsebnosti proteinov ter vsebnosti in protimikrobne učinkovitosti aktivnih komponent iz naravnih virov (FKKT, UM)

DS4: Vezava encimov in aktivnih komponent iz naravnih materialov (FKKT in FS, UM)

Rezultati raziskav bodo javno prestavljeni na domačih in mednarodnih konferencah ter v znanstveni periodiki s faktorjem vpliva. Tematika predlaganega projekta sovpada z enim izmed prednostnih ciljev razpisa, ki pokriva odgovorno porabo in proizvodnjo. Obsega tudi tematske prednostne cilje, kot so gospodarska rast ter raziskave na temo prehranska varnost. Z izvedbo predlaganega projekta bi lahko prispevali k rasti slovenskega in evropskega gospodarstva, ki temelji na biotehnologiji (uporaba imobiliziranih encimov). Razvili bomo vrhunska znanja o nekonvencionalnem pridobivanju intracelularnih bioaktivnih komponent ob sočasni razgradnji biološkega materiala, ki predstavlja izvor le-teh. Nadgradnja omenjenega bo razvoj novejših procesov stabilizacije bioaktivnih komponent za potencialne industrijske aplikacije. Z uporabo aktivne embalaže z antimikrobno učinkovitostjo (antimikrobna učinkovitost ekstraktov iz micelija gob) bi pripomogli k izboljšanju prehranske varnosti živil in z namenom uporabe le-teh v biotehnoloških procesih ter predvsem v živilski industriji.

Povezava projekta na SICRIS: https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/18658

Projektna skupina:

FKKT, UM

prof. dr. Maja Leitgeb

izred. prof. dr. Matjaž Finšgar

doc. dr. Mateja Primožič

doc. dr. Petra Kotnik

dr. Katja Vasić

dr. Gordana Hojnik Podrepšek

Marko Krainer, univ. dipl. inž.

 

Fakulteta za strojništvo, UM

izred. prof. dr. Vanja Kokol

mag. Vera Vivod

Kaja Kupnik, mag. kem

 

  • L2-3175 : Napredna ekstrakcija in formulacija funkcionalnih taninskih prahranskih dopolnil z blagodejnimi zdravstvenimi učinki (trajanje 2021-2024) (Nosilec: prof. dr. Željko Knez)

Tip projekta: aplikativni – večji

Financiranje: ARRS/ARIS

 

Arrs Logo

 

Projektni partnerji: FKKT UM, KI, Tanin Sevnica d.d., FKBV UM, UKC MB, FAMNIT UP.

Tanin d.d predstavlja podjetje z ustaljeno proizvodnjo izvlečkov tanina že več kot 97 let. Sodelovanje s podjetjem, kot projektnim partnerjem, nam omogoča dostop do neomejenega vira surovin (suh les, vodni izvlečki kostanjevega in hrastovega lesa). Namen projekta je v prvi meri pridobiti in očistiti tanine iz rastlinskega materiala (kostanjev les, hrastov les) in nato razviti končni izdelek kot prehransko dopolnilo.

S tem namenom je projekt razdeljen na naslednje delovne sklope (DS):

DS1: Pridobivanje in čiščenje biomase

DS2: Zasnova formulacije izdelka na biološki osnovi

DS3: Biološka aktivnost

DS4: Tehnološke sheme in procesni parametri za razširitev procesa – »scale up«

V prvem delu projekta bodo potekale ekstrakcije iz naravnih virov (kostanjev les, hrastov les, itd.) z uporabo konvencionalnih ekstrakcijskih tehnik in s superkritično ekstrakcijo. Cilj je pridobiti bioaktivne spojine kot so: veskalin, kastalin, veskalagin, kastalagin, grandinin, roburin E, roburin D, itd. Sledila bo formulacija dobljenih ekstraktov v specifične oblike, ki bodo zasnovani za točno določeno uporabo. Tretji del projekta obravnava biološko aktivnost surovih ekstraktov in izoliranih spojin. Raziskovali bomo tudi antioksidativne in antikancerogene aktivnosti ekstraktov in čistih spojin. V zadnjem delu projekta bomo razvili potencialne tehnološke sheme in določili potrebne parametre za scale-up. Rezultati študij projekta bodo pomagali pri razvoju novih raziskovalnih usmeritev na področju pridobivanja, izolacije in čiščenja taninov v industrijskem merilu z uporabo trajnostnih tehnologij. Raziskave v okviru tega projekta bodo ponudile nove tehnologije z majhnim vplivom na okolje za izdelavo produktov z visoko dodano vrednostjo, ki jih promovirajo v Sloveniji in po svetu. Rezultati raziskav bodo javno prestavljeni na domačih in mednarodnih konferencah ter v znanstveni periodiki s faktorjem vpliva.

Povezava projekta in projektne skupine na SICRIS: https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/18660

 

  • Z2-3200: Aerogeli kot biorazgradljivi kostni implantati (trajanje: 2021-2023) (Nosilka: dr. Gabrijela Horvat)

        Tip projekta: podoktorski raziskovalni projekt

        Financiranje: ARRS

Cilj predlaganega projekta je formulacija in priprava novih bio-aerogelov in njihovih kompozitov s poli mlečnokislino brez prisotnih organskih topil.Materiali bodo uporabljeni za biorazgradljive kostne implantate za zdravljenjevečjih poškodb. V prvem delu projekta bo razvita metoda geliranja etil celuloze (EC) in poli mlečne kisline (PLA). S pomočjo te metode bodo pripravljeni stabilni geli. EC, PLA,ksantan-PLA in EC-PLA mokri geli bodo pripravljeniin nadalje procesirani s superkritičnim ogljikovim dioksidom. Ta tehnika omogoča, da se med sušenjem obdržistruktura mokrega gela. Tako pripravljeni materiali bodo imeli porozno strukturo, visoko poroznost, nizko gostotoin veliko specifično površino, hkrati pa bodo biorazgradljivi in biokompatibilni. V drugem delu projekta bodo spomočjo tehnike superkritičnega penjenja najprej pripravljene PLA pene. Na ta način se bomo izognili uporabiorganskih topil. PLA pene bodo potem izpostavljene raztopini EC ali ksantana. Po geliranju teh dvehpolisaharidov v porah PLA pene, bodo ti materiali sušeni s superkritičnim ogljikovim dioksidom. Končni materialbo imel širok spekter por, od nano, meso do makro por ter dobre mehanske in strukturne lastnosti, primerne zauporabo v biomedicinskih aplikacijah. Protivnetne in antimikrobne učinkovine bodo inkorporirane v aerogele inaerogel/pene v želji, da se doseže kontrolirano in podaljšano sproščanje teh učinkovin lokalno direktno izimplantata. Tak pristop zagotavlja boljši rezultat zdravljenja, manj tveganja za zavrnitev implantata ter manjšopotrebo po kasnejšem intravenoznem zdravljenju. Celična toksičnost in hitrost

razpada teh polimernih materialovbosta odločilni za tvorbo novih kostnih celic in s tem popolne zamenjave implantata z novo kostjo. Predlaganiprojekt direktno naslavlja enega ključnih izzivov Evropske Unije (aktivno staranje) in je v skladu s SlovenskoStrategijo Pametne Specializacije S4 (materiali, nanotehnologija, zdravje in medicina) in s strateškim planomEvropske komisije za leto 2020-2024 Zdravje in hrana (protimikrobna odpornost).

Izvedba raziskav na projektu je razdeljena v štiri delovne sklope:

DS1: Formulacija polimernih materialov

DS2: Procesiranje materialov z uporabo superkritičnih fluidov

DS3: Karakterizacija aerogelov in aerogelov/pen

DS4: Nanostrukturirani materiali za biomedicinske aplikacije

Za dosego ciljev so ključne zanesljive in učinkovite metode priprave aerogelov in določitev osnovnih podatkov(parametri geliranja, točka geliranja, mehanizem geliranja). Ti osnovni podatki odpirajo tudi nove poti dopopolnoma novih materialov. Rezultati tega projekta bodo potencialno vodili do novih raziskovalnih smeri vrazvoju materialov z uporabo superkritične tehnologije, še posebej na področju karakterizacije materialov.Rezultati bodo objavljeni v obliki najmanj treh znanstvenih člankov v revijah z odprtim dostopom in na domačih inmednarodniih konferencah, kot so InternationalConference on Chemistry of Aerogels, European Meeting onSupercritical Fluids, International Seminar on Aerogels itd.

  Povezava projekta in projektne skupine na SICRIS:

 

  • L2-4430: Proizvodnja, izolacija in formulacija zdravju koristnih substanc iz Helichrysum italicum za uporabo v kozmetični industriji (trajanje: 2022-2025) (Nosilka: prof. dr. Maja Leitgeb)

       Tip projekta: aplikativni-manjši

       Partnerja: Afrodita d.o.o., UP FAMNIT

       Financiranje: ARRS/ARIS in Afrodita d.o.o.

 

                                                      Arrs Logo

Na trgu kozmetičnih izdelkov se zaradi potencialne toksičnosti umetnih konzervansov in drugih sestavin ter zaradi možnosti povzročanja različnih alergijskih reakcij pojavlja vse večje povpraševanje po kozmetiki s pretežno naravnimi sestavinami. Naravne sestavine izkazujejo mnoge pozitivne lastnosti, kot so antioksidativno, protimikrobno in protirakavo delovanje, zaradi česar predstavljajo velik potencial za uporabo v kozmetičnih izdelkih. Formulacije z inkorporiranimi naravnimi bioaktivnimi učinkovinami so zaradi možnosti zagotavljanja večje obstojnosti kozmetičnih izdelkov, vključno z vzdrževanjem ustrezne mikrobiološke kakovosti še posebej pomembne na področju kozmetične industrije. Projekt se nanaša na uporabo biološko aktivnih učinkovin (AI) iz smilja (Helichrysum italicum), vzgojenega v Sloveniji, z namenom njihove formulacije in nadaljnje uporabe v največjem slovenskem kozmetičnem podjetju Kozmetika Afrodita d.o.o. v njihovih novih izdelkih in linijah za osebno nego.

Tako bo projekt razdeljen na pet delovnih sklopov:

DS1: Žlahtnjenje jadranskega smilja: genetsko, morfološko in agronomsko vrednotenje superiornih rastlin, pridobljenih z rekurentno selekcijo (UP FAMNIT)

DS2: Tehnike izolacije in (bio)kemijske analize (UM FKKT)

DSP3: In vitro in in silico testi zdravju koristnih substanc iz H. italicum (HI) (UM FKKT)

DS4: Formulacija bioaktivnih učinkovin iz smilja (UM FKKT)

DS5: Ocena citotoksičnosti in karakterizacija odziva transkriptoma na ekstrakte/destilate/izolirane bioaktivne molekule ali njihove formulacije (UP FAMNIT)

Projektna skupina:

UM FKKT

red. prof. dr. Maja Leitgeb

izr. prof. dr. Mateja Primožič

Pia Keršič, mag. kem.

red. prof. dr. Matjaž Finšgar

red. prof. dr. Urban Bren

dr. Veronika Furlan
 
doc. dr. Samo Lešnik
 
dr. Janez Konc
 
izr. prof. dr. Marko Jukič
 
dr. Mitja Mitrovič
 
Sebastjan Kralj, mag. biotehnol.
 
Tjaša Skarlovnik, mag. kem.

 

UP FAMNIT

red. prof. dr. Dušanka Janežič  
 
red. prof. dr. Dunja Bandelj
 
red. prof. dr. Urban Bren 
 
doc. dr. Matjaž Hladnik
 
doc. dr. Alenka Baruca Arbeiter
 
asist. dr. Marko Jukič
 
Urška Gerič, mag.

 

AFRODITA d.o.o.

Marjetka Gajšek, univ. dipl. inž. kem. teh.
 
Erika Žumer, univ. dipl. inž. kem. tehnol.
 
 
Bibliografske reference za obdobje 1. vmesnega poročanja:
 
Izvirni znastveni članek:

1. Hladnik, M.; Baruca Arbeiter, A.; Bandelj, D. Sequence Characterization of ITS Regions of Immortelle Helichrysum italicum (Roth) G. Don from the East Adriatic Coast. Genes 2023, 14, 480. https://doi.org/10.3390/genes14020480

2. Kupnik, K.; Primožič, M.; Kokol, V.;  KNez, Ž.; Leitgeb, M. Antibacterial Komagataeibacter hansenii nanocellulose membranes with avocado seed bioactive compounds. Cellulose 2024. https://doi.org/10.1007/s10570-024-05839-3

Pregledni znastveni članek:

3. Furlan, V.; Bren, U. Helichrysum italicum: From Extraction, Distillation, and Encapsulation Techniques to Beneficial Health Effects. Foods 2023, 12, 802. https://doi.org/10.3390/foods12040802

4. Kučuk, N.; Primožič, M.; Knez, Ž.; Leitgeb, M. Sustainable Biodegradable Biopolymer-Based Nanoparticles for Healthcare Applications. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 3188. https://doi.org/10.3390/ijms24043188

 

  • J7-4492: Napredni tehnološki procesi za recikliranje odpadne keratinske biomase in razvoj novih funkcionalnih bio-produktov na osnovi keratina (trajanje: 1.10.2022- 30.9.2025) (Nosilka: prof. dr. Mojca Škerget)

Tip projekta: temeljni-manjši

Financiranje: ARRS/ARIS

Arrs Logo

 

Projektni partnerji:

Povezava projekta na SICRIS: https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/20247

Glavni cilj projekta je razviti trajnostni integriran postopek za proizvodnjo funkcionalnih medicinskih pripomočkov in materialov (povoji za rane, dermalni in epidermalni nadomestki za zdravljenje kožnih ran) iz naravnih gradnikov, izoliranih iz odpadne biomase. Vzpostavljeni bodo novi napredni krožni procesi, ki naslavljajo problematične snovne tokove (perje, volna), ki se proizvajajo v precejšnjih količinah in se trenutno ne izkoriščajo, čeprav so bogati z dragocenim polimerom keratinom. Beljakovina keratin ima izjemen komercialni potencial za uporabo v medicini, npr. za celjenjem ran, preprečevanje razvoja biofilmov, medicinske membrane in filtre, kostne nadomestke, gele za injiciranje in dostavo zdravil. Vendar pa je do sedaj znanih le malo aplikacij na osnovi recikliranega keratina, kar je posledica škodljivih, dragih, dolgotrajnih in težko izvedljivih tehnologij za recikliranje keratina iz biomase. Poleg tega je z obstoječimi konvencionalnimi tehnologijami mogoče pridobiti keratin večinoma z nizkim izkoristkom, z omejeno topnostjo, čistoto ter z nizko molekulsko maso, kar močno otežuje njegovo širšo uporabo. Bioaktivnost in biokompatibilnost keratina namreč močno padata z nižanjem molekulske mase, razen tega je v primeru prenizke molekulske mase težko formirati nanovlakna.

V okviru projekta bomo razvili nov integriran postopek, ki bo vključeval več stopenj in sicer i) izolacijo keratina iz perja in odpadne volne, ii) kopolimerizacijo izoliranega keratina z drugimi funkcionalnimi bio-polimeri ter iii) pripravo nanovlakenskih struktur. V prvi stopnji bomo za ekstrakcijo keratina razvili novo trajnostno tehnologijo izolacije z uporabo pod-kritične vode, tj. hidrotermični postopek, ki bo ohranil molekulsko maso in funkcionalne lastnosti keratina. Izoliran keratin bomo v naslednji fazi kopolimerizirali z drugimi funkcionalnimi bio-polimeri pod pogoji, ki bodo primerni za pripravo koloidnih raztopin ali suspenzij ustrezne viskoznosti. V tretji stopnji bomo iz izoliranega keratina in pripravljenih kopolimerov na osnovi keratina, kot tudi z dodatkom naravnih polifenolov z elektropredenjem proizvedli nanovlakenske strukture, uporabne za napredno generacijo medicinskih pripomočkov z odličnimi antibakterijskimi in antioksidativnimi lastnostmi. Za zagotavljanje optimalne platforme za razvoj inovativnih medicinskih pripomočkov in materialov za zdravljenje ran in kožnih obolenj bo posebna pozornost namenjena preučevanju kvalitativnih in kvantitativnih korelacij med karakteristikami vlaken (velikost/premer, morfologija, bioaktivnost) ter procesnimi parametri (za vse procese, od hidrotermičnega postopka, kopolimerizacije in elektropredenja). V zadnji fazi bomo, ob upoštevanju ekonomičnosti, vplivov na okolje, porabe energije, investicije in kvalitete produktov v posamezni stopnji procesa, izvedli večkriterijsko analizo ter pripravili procesno shemo integriranega postopka. Projekt je transdisciplinaren in komplementaren in zajema področja kemijskega inženirstva, tekstilstva in okoljskega inženirstva. Pomembno bo prispeval k:

  • zmanjšanju količine bioloških odpadkov, krepitivi koncepta „nič odpadkov“ in vzpostavitvi novih naprednih konceptov krožnega gospodarstva;
  • okoljskemu inženirstvu z razvojem zelenih tehnologij za recikliranje bioloških odpadkov in proizvodnjo novih funkcionalnih bio materialov za pametne medicinske pripomočke;
  • novemu znanju na področju biopolimerov in biokompozitov ter njihove predelave, ki je ključnega pomena za uspešno pretvorbo odpadkov v homogeno, topno in varno, s keratinom obogateno surovino, ki je enostavna za nadaljnje procesiranje in ki jo lahko izkoristimo za pretvorbo v številne bio-materiale in bio-produkte z visoko dodano vrednostjo,
  • odprla se bodo nova možna področja uporabe razvitih biopolimerov in biokompozitov (npr. v medicini, farmacevtski, kozmetični, tekstilni, plastični in embalažni industriji).

 

Delo v okviru projekta bo potekalo v 6 delovnih sklopih:

DS1: Ekstrakcija keratina

DS2: Priprava keratinskih formulacij

DS3: Proizvodnja polimernih kompozitov iz izoliranih gradnikov

DS4: Priprava in karakterizacija nanovlaknatih kopren

DS5: Načrtovanje trajnostnega integriranega procesa in ocena varnosti

DS6: Vodenje in diseminacija

 

Projekt bo prispeval k novim znanjem na področjih Kemijsko inženirstvo, Okoljsko inženirstvo ter Tekstilna kemija in inženirstvo z razvojem okolju prijaznih procesov za recikliranje odpadne biomase in procesov za proizvodnjo bio-osnovanih in bio-razgradljivih polimerov/kompozitov, ter razvojem tekstilnih izdelkov z visoko dodano vrednostjo iz obnovljivih bio-polimerov. Nove rešitve ravnanja z odpadki iz perutninske in tekstilne industrije ter njihovo uvajanje v ne perutninsko industrijo bodo zagotovile pomemben prispevek k konceptu krožnega gospodarstva. Prispevajo lahko k vzpostaviti novih verig vrednosti, ki bi povezovale proizvajalce odpadkov, podjetja za ravnanje z odpadki, industrijske obrate z integriranimi zelenimi tehnologijami za pretvorbo odpadkov v dragocene izdelke, kot so trajnostni funkcionalni materiali, in potrošnike teh izdelkov. Pridobljena bodo nova temeljna znanja na področju reakcijskih mehanizmov z beljakovinami bogatih odpadkov v podkritični vodi, na področju biopolimerov/biokompozitov, ter priprave nanovlaken. Pridobljena bodo pomembna nova znanja o korelacijah med karakteristikami proizvedenih nano vlaken (strukturne, površinske, morfološke) in procesnimi parametri v vseh stopnjah procesiranja (izolacija, kopolimerizacija in elektropredenje). Na osnovi opisanega transdisciplinarnega pristopa bomo zagotovili optimalno platformo znanj potrebnih za razvoj funkcionalnih bio-osnovanih medicinskih pripomočkov in materialov za zdravljenje ran in kožnih obolenj. Osvojena znanja bodo odprla tudi nova možna področja uporabe razvitih biopolimerov in biokompozitov (npr. v medicini, farmacevtski, kozmetični, tekstilni, plastični in embalažni industriji). Znanstveni prispevek projekta bo objavljen v znanstvenih revijah z visokim faktorjem vpliva ter na mednarodnih in domačih znanstvenih konferencah.

 

  • Z2-4431 – Funkcionalni biokompoziti za biomedicinske in trajnostne aplikacije (trajanje: 2022-2024) (Nosilka: asist. dr. Katja Vasić)

Tip projekta: podoktorski raziskovalni projekt

Financiranje: ARIS

Arrs Logo

 

Glavni izziv predlaganega projekta je imobilizacija različnih terapevtskih encimov, kot so L-ASNaza, SOD ali lizocim, ki imajo potencial v biomedicinskih aplikacijah, pa tudi encimov, kot so peroksidaza, lakaza, lipaza, ADH in drugi (i) na različne nosilce, kot so modificirani in površinsko funkcionalizirani MNPs železovega oksida ali drugega kovinskega oksida, (ii) v MOFs, (iii) s postopkom enkapsulacije v alginat, hitozan ali pektin in karagenan in/ali (iv) v CLEAs, za izboljšanje njihove aktivnosti in stabilnosti.

Kljub trenutnemu napredku pri zdravljenju s terapevtskimi encimi, se še vedno soočamo z izzivi, kako najti popolno encimsko formulacijo za ustrezno terapevtsko administracijo. Trenutni izzivi se soočajo tudi s stabilnostjo in toksičnostjo z uporabo različnih inženirskih strategij, kot so na mestu usmerjena mutageneza, molekularna povezava in imobilizacija na ustrezne podpore. Ker je L-ASNase pomemben terapevtski encim, ki se uporablja kot kemoterapevtsko zdravilo za zdravljenje levkemije; ker je vloga SOD pomembna pri oksidativnem stresu in ker ima lizocim izjemen pomen v kliničnih okoljih, obstaja na področju raziskovanja še vedno prostor za izboljšane tehnike imobilizacije. Raziskave potekajo na področju različnih čiščenja odpadnih voda s posebnim poudarkom na uporabi encimov, kot so peroksidaza, lakaza, lipaza, ADH in b-galaktozidaza, ki se uporabljajo pri razgradnji in razstrupljanju onesnaževal. Kljub številnim študijam pa še vedno obstaja vrzel med vsemi raziskavami, ki se izvajajo, ter vključevanjem in izkoriščanjem izjemnih sposobnosti encimov za obsežno čiščenje odpadnih vod. Izboljšanje metod imobilizacije encimov v ta namen je zato učinkovit način za premagovanje ovir in širjenje uporabe encimov za izboljšanje okolja in zagotavljanje bolj zelenih tehnologij. S svojim znanjem o biokatalizi bomo imobilizirali encime na mikro- in nanostrukturirane materiale, pripravili kovinsko-organske okvire encimov in jih enkapsulirali v različne polisaharide, z namenom njihovega razvoja in uporabe v trajnostnih in biomedicinskih aplikacijah.

Projekt bo razdeljen na štiri glavne delovne sklope:

DS1: Priprava encimskih biokompozitov za biomedicinske in trajnostne aplikacije

DS2: Določevanje encimske aktivnosti in vsebnosti proteinov

DS3: Karakterizacija in študija stabilnosti imobiliziranih encimskih biokompozitov

DS4: Aplikacija encimskih biokompozitov v različne reaktorje

Rezultati raziskav bodo javno prestavljeni na domačih in mednarodnih konferencah ter v znanstveni periodiki s faktorjem vpliva. Pričakovane objave bodo obsegale teme na področju, kot so priprava nano-nosilca ter optimizacija posameznih parametrov v postopku sinteze; imobilizacija različnih encimov po različnih imobilizacijskih metodah na nano-nosilce ter optimizacija procesnih parametrov imobilizacije; uporaba pripravljenih visoko funkcionalnih encimskih biokompozitov v biomedicinske za trajnostne aplikacije.

Povezava projekta in projektne skupine na SICRIS: https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/20037

Raziskovalci: asist. dr. Katja Vasić

 

7. Okvirni program EU

  • Marie Curie Networks for Initial Training (ITN) – Training Program for the Design of Resource and Energy Efficient Products by High Pressure Processes (DoHip) (Nosilec: prof. dr. Željko Knez)

 

Bilateralni mednarodni projekti

  • Srbija – Slovenija – Izolacija in stabilizacija betalainov iz naravnih virov (Nosilka: izr. prof. dr. Maša Knez Marevci)

  • Hrvaška – Slovenija – Stabilizacija halohidrid dehalogenaze za uporabo v nekonvencionalnih medijih (Nosilka: prof. dr. Maja Leitgeb)

  • Turčija – Slovenija – Tehnike imobilizacije encimov za učinkovito odstranjevanje antibiotikov iz odpadnih vod (Nosilka: prof. dr. Maja Leitgeb)

  • Avstrija – Slovenija – Uravanavanje aktivnosti živilskih encimov z uporabo superkritične tehnologije (Nosilka: prof. dr. Maja Leitgeb)
  • Hrvaška – Slovenija – Imobilizacija encimov in njihova uporaba v proizvodnji kemikalij in čiščenju odpadnih voda (Nosilka: doc. dr. Mateja Primožič)
  • Srbija – Slovenija – Encimsko vodena izolacija bioaktivnih komponent iz rastlin za kozmetično industrijo (Nosilka: doc. dr. Mateja Primožič)

Po kreativni poti do znanja 2017–2020

  • Antimikrobno delovanje naravnih konzervansov za kozmetično industrijo (BioKOnZ) (Nosilki: prof. dr. Maja Leitgeb in doc. dr. Mateja Primožič)

  Partner: Afrodita, d.o.o., Rogaška Slatina

trajanje projekta: 1. 4. 2018 – 31. 8. 2018

Konzervansi so vključeni v kozmetične izdelke in izdelke za osebno nego z namenom, da preprečijo rast bakterij in gliv v času njihove uporabe, s čimer se izdelki zaščitijo pred sekundarno mikrobiološko kontaminacijo, ki se pojavi med transportom,  shranjevanjem in uporabo. Vsi  dovoljeni konzervansi in njihove dovoljene mejne koncentracije so navedeni v Evropski direktivi kozmetičnih izdelkov. Antimikrobno delovanje v kozmetičnih izdelkih imajo lahko tudi nekatere sestavine naravnega izvora, vendar je njihov učinek ponavadi bistveno slabši. Zaradi lastnosti, kot so širok spekter delovanja, učinkovitost v širokem pH območju, stabilnost (T, svetloba, pH), topnost v vodnem mediju, estetske lastnosti, hlapljivost, kompatibilnost z drugimi sestavinami v izdelku, toksičnost, itd., ki bi jih naj imel konzervans, pogosto obstajajo omejitve pri vgrajevanju le-teh v kozmetične izdelke.
Za potrebe kozmetične industrije (Afrodita d.o.o.) bomo preverjali antibakterijsko učinkovitost različnih komercialno dobavljivih sestavin (Dermosoft OMP, DERMOSOFT LP, LEXGARD NATURAL), kot tudi splošno znanih antibakterijskih sestavin (eterična olja  in ekstrakti citrusov in zelišč) v kozmetičnih izdelkih.

Prenos znanj, izkušenj in dobrih praks pedagoških mentorjev v  gospodarstvo in delovnih mentorjev v visokošolski zavod

19.6. 2018, ob 9.00 FKKT, UM (predavalnica A-107) – Marjetka Gajšek, univ. dipl. inž. kem. teh. (Afrodita d.o.o.)

13. 7. 2018 in 16. 7. 2018, ob 9.00 Afrodita d. o. o. – doc. dr. Mateja Primožič (FKKT, UM)

10. 8. 2018 in 31. 8. 2018, ob 9.00 Afrodita d. o. o. – prof. dr. Maja Leitgeb (FKKT, UM)

 

  • Antimikrobna učinkovitost modificiranih polimernih materialov (PoliAMic) (Nosilki: prof. dr. Maja Leitgeb in doc. dr. Mateja Primožič)

  Partner: Isokon d.o.o, Slovenske Konjice

trajanje projekta: 1. 3. 2019 – 31. 7. 2019

Dandanes je pri proizvajalcih proizvodov iz polimernih materialov vedno večja težnja po proizvodnji le-teh z antimikrobnimi učinki, predvsem za namene prehrambene industrije. S pravilnim vgrajevanjem določenih antimikrobnih sredstev v polimerne materiale lahko zagotovimo večji antimikrobni učinek določenega proizvoda. Antimikrobni polimerni materiali so torej tisti, ki imajo dodatek z antimikrobno aktivnostjo in s tem povečan antimikrobni učinek. Antimikrobna sredstva se delijo na anorganska in organska sredstva. Za slednje velja, da so največkrat pri visokih T in p manj stabilna kot anorganska sredstva. Vedno bolj so torej pomembna anorganska sredstva, ki so odporna na ostrejše pogoje, ki so zahtevani pri njihovih aplikacijah. Za nanodelce je značilno, da delujejo antimikrobno proti različnim patogenim bakterijam. Še posebej nanodelci ZnO imajo širok spekter antibakterijske aktivnosti proti različnim mikrobom. Za potrebe industrije polimerov bomo testirali antimikrobno učinkovitost modificiranih polimernih materialov, ki jih bomo pripravili v sodelovanju s podjetjem ISOKON d.o.o. Slovenske Konjice. Na FKKT, UM bomoi testirali vpliv različnih antimikrobnih sredstev, kot so npr. nano ZnO na antimikrobno učinkovitost v polimernih materialih. Antimikrobno učinkovitost bomo določevali po ISO standardu 22196. Izvedli bmo tudi karakterizacijo pripravljenih modificiranih polimernih materialov ter ovrednotili vpliv posameznih komponent modificiranih polimernih materialov na človeški organizem.

Prenos znanj, izkušenj in dobrih praks pedagoških mentorjev v gospodarstvo in delovnih mentorjev v visokošolski zavod

15. 5. 2019, ob 11.00, FKKT, UM (predavalnica A-103) – Iztok Kramaršek, univ. dipl. inž. kem. teh. (Isokon d.o.o.)

5. 6. 2019 in 12. 6. 2019, ob 15.00, Isokon d.o.o. – doc. dr. Mateja Primožič (FKKT, UM)

4. 7. 2019 in 5. 7. 2019, ob 15.00, Isokon d.o.o. – prof. dr. Maja Leitgeb (FKKT, UM)

 

  • Vpliv vrste steklene embalaže na obstojnost kozmetičnih izdelkov (ZelenKo) (Nosilki: prof. dr. Maja Leitgeb in doc. dr. Mateja Primožič)

  Partner: Steklarna Hrastnik d.o.o., Hrastnik

trajanje projekta: 1. 2. 2020 – 30. 9. 2020 (5 mesecev s prekinitvami)

Da zagotovimo optimalno trajnost kozmetičnih proizvodov, jih moramo shranjevati v primernih embalažah. Dandanes je pri proizvajalcih steklenih izdelkov vedno večja težnja po proizvodnji le-teh iz recikliranega stekla in katerih kakovost je zadovoljiva za najzahtevnejše kupce. Za stekleno embalažo za kozmetično industrijo je zelo pomembno, da ohranja prvotne lastnosti kozmetičnega izdelka čim dlje časa. S pravilno izbiro primernega stekla za embalažo lahko zagotovimo večjo obstojnost kozmetičnega izdelka. STEKLARNA HRASTNIK d.o.o. (SH) proizvaja stekleno embalažo, izdelano iz enega najčistejših stekel na svetu, ki ne vsebuje težkih kovin. Toksične težke kovine se lahko vežejo na vitalne celične komponente in dolgotrajna izpostavljenost organizma težkim kovinam lahko negativno vpliva na organizem.
Za potrebe steklarske industrije bi testirali antimikrobno učinkovitost dveh vrst stekla, ki ju uporabljajo kot embalažno steklo za kozmetične proizvode. SH bo priskrbela embalažno steklo iz njihove linije »zeleno steklo« ter embalažno steklo klasične proizvodnje. Na FKKT, UM bomo sintetizirali različne naravne kozmetične izdelke (kreme za roke z različnimi rastlinskimi dodatki), ki jih bomo nato skladiščili v stekleni embalaži podjetja SH. Proučevali bomo vpliv obeh vrst stekla na stabilnost kozmetičnih izdelkov (antimikrobna učinkovitost, peroksidno število, anisidinsko število itd.). Ovrednotili bomo tudi vpliv posameznih komponent steklene embalaže na človeški organizem.

Prenos znanj, izkušenj in dobrih praks pedagoških mentorjev v gospodarstvo in delovnih mentorjev v visokošolski zavod

17. 9. 2020 in 18. 9. 2020, ob 11.00 (na daljavo) – doc. dr. Mateja Primožič (FKKT, UM)

22. 9. 2020  ob 12.00 (na daljavo) – Sabina Žlindra, inž. kem. tehnol.  (Steklarna Hratnik d.o.o.)

24. 9. 2020 in 26. 9. 2020, ob 12.00 (na daljavo) – prof. dr. Maja Leitgeb (FKKT, UM)

Prijave za sodelovanje na predavanjih (pridobitev kode) prosim posredujte na naslov: mateja.primozic@um.si.

 

Projektno delo z negospodarskim in neprofitnim sektorjem – Študentski inovativni projekti za družbeno korist 2016–2020

  • Zdrava prehrana kot osnova za zdrav življenjski slog mladostnikov (FITKO) (Nosilki: prof. dr. Maja Leitgeb in doc. dr. Mateja Primožič)

       Partner: Zveza prijateljev mladine (ZPM), Maribor

trajanje projekta: 15. 6. 2018 – 15. 9. 2018

Dandanes je zdravo prehranjevanje mladine večkrat problematično. Namesto po zdravi hrani mladi raje segajo po nezdravi, hitro pripravljeni hrani oziroma po t.i. praznih kalorijah. V današnji družbi se zavedamo, kako pomembno je osveščanje mladine o zdravem načinu prehranjevanja kot osnovi za zdrav življenjski slog. S tem lahko veliko pripomoremo k preprečevanju nastanka bolezni sodobnega časa in privzgojimo zavedanje mladih o pomenu zdravega načina življenja. Zato bomo mladi populaciji v okviru delavnic na zanimiv način prikazali pomen in vlogo biokemijskih snovi v hrani, kot so ogljikovi hidrati, maščobe, vitamini, minerali itd. na človeški organizem. Pojasnili bomo povezavo med načinom prehranjevanja in boleznimi sodobnega časa. Predstavili bomo nekatere načine pridelave in predelave hrane, kjer bomo zajeli razliko med t.i. zdravo in nezdravo hrano. S pomočjo za mladino privlačnih jedi (od prigrizkov, solat do sladic) bomo prikazali možnosti zamenjave nezdravega načina prehranjevanja z zdravo hrano. Izdelali bomo brošuro z recepti za zdravo prehranjevanje, ki so privlačni za mladino in omogočajo pripravo z zelo malo predhodnega kuharskega znanja. Na delavnicah bodo lahko udeleženci sami pripravili zdrav obrok zase. Prav tako bomo demonstracijsko prikazali eksperimente, ki v živilih dokazujejo prisotnost določene kemijske snovi. S tem bodo udeleženci delavnic pridobili praktično znanje o prisotnosti kemijskih snovi (vitaminov, ogljikovih hidratov … ) v določeni hrani. Zdrava prehrana in zdravje otrok sta v rokah odraslih, zato bomo na delavnice povabili tudi starše. Njihova udeležba bi omogočila prenos zdravega načina prehranjevanja v domače okolje, kar pomeni dolgoročno osnovo zdravega načina življenja. V okviru delavnic bo poleg zdravega načina prehranjevanja pojasnjen tudi celovit pristop k zdravemu življenjskemu slogu, kot je npr. pomen gibanja, omejitev uporabe modernih tehnoloških naprav (telefon, računalnik, …) itd. ter pomen lokalno pridelane hrane.

Delavnice:

30. 8. 2018, ZPM, Maribor – Izvedba delavnice v okviru projekta »Zdrava prehrana kot osnova za zdrav življenjski slog mladostnikov«  – priprave zdravih obrokov za mladostnike in demonstracijski prikaza eksperimentov, ki v živilih dokazujejo prisotnost vitaminov v določeni hrani.

Na delavnici so člani projektne skupine delili tudi zloženko o zdravem načinu prehranjevanja, ki so jo pripravili v okviru projekta FITKO.

V okviru projekta smo izdali tudi brošuro z naslovom »Zdrava prehrana kot osnova za zdrav življenjski slog mladostnikov«.

 

  • Bioaktivne komponente iz gobe Pleurotus ostreatus (BIOKOM) (Nosilki: prof. dr. Maja Leitgeb in doc. dr. Mateja Primožič)

       Partner: Gobarsko društvo Lisička Maribor

trajanje projekta: 1. 3. 2020 – 31. 7. 2020

Odpadki naravnega izvora (biološki odpadki, ki so nastali pri pripravi oz. predelavi hrane ter zeleni odpadki, ki predstavljajo ostanke iz vrtov, nasadov, grmovnic, okrasnih rastlin ipd.) nastajajo v gospodinjstvih, v kmetijstvu, gozdarstvu in drugih proizvodnih dejavnostih. Njihova nadaljnja uporaba v smislu dodane vrednosti lahko služi tudi npr. za proizvodnjo energije ali tudi za gojenje gliv in posledično proizvodnjo biokatalizatorjev z visoko tržno vrednostjo. Zato v predlogu projekta navajamo raziskave, kjer bi gojili gobo bukov ostrigar (Pleurotus ostreatus) na odpadni rastlinski biomasi iz kmetijstva z namenom pridobivanja encimov, ki bi jih kasneje uporabili kot prehranski dodatek ali jih imobilizirali v stabilne nanostrukture za biokatalizo v različnih proizvodnih procesih. Zanimivo je predvsem gojenje medicinskih gob na bioloških odpadkih z namenom pridobivanja zdravilnih ekstraktov in pripravkov. Medicinskim gobam pogosto pripisujejo pozitiven vpliv na imunski sistem in protitumorno delovanje. Gobarsko društvo Lisička se ukvarja tudi z gojenjem medicinskih gob, tudi P. ostreatus. Trenutno se P. ostreatus goji predvsem na lesnih odpadkih in slami. V okviru projekta bomo gobe gojili na pšeničnih otrobih z namenom pridobitve čim večjega prirasta same gobe za prehrano kot tudi za potencialni vir encimov lakaze, celulaze, beta-galaktozidaze, alfa amilaze, poligalakturonaze z visoko katalitično aktivnostjo. Kot osnova se bodo uporabili pšenični otrobi, ki jim bomo dodali odpadni rastlinski material iz kmetijstva (jabolčne ali grozdne tropine, tropine hrušk, ostanke zelja, repe, koruze ipd.).

Delavnica:

25. 4. 2020, na daljavo, g. Slavko Šerod, predsednik Gobarskega društva Lisička Maribor

 

Projekt spodbujanje raziskovalcev na začetku kariere 2.1

        Partner: Hlebček d.o.o., Pragersko

trajanje projekta: 1. 4. 2019 – 31. 3. 2022

Pri nekaterih živilih je zaželena nizka aktivnost preostalega encima, saj se tako stabilizira kakovost izdelka. Primeri, kjer visoka vrednost aktivnosti preostalega encima škodljivo vpliva na kakovost hrane, so encimatsko rjavenje v zelenjavi in sadju, degradacija škroba v zrnih, in encimske reakcije, ki povzročajo rdečico in priokuse ter pri moki oksidacijske procese. Eden od glavnih problemov, ki vplivajo na uporabo polnozrnate moke, je krajši rok uporabnosti zaradi vsebnosti nekaterih encimov. Učinkovit način preprečevanja ali počasne degradacije je inaktiviranje lipolitičnih in drugih encimov, prisotnih v moki. Razvoj in vpeljava novega, človeku in okolju prijaznega postopka inaktivacije encimov v moki je rdeča nit izvedbe projekta. Uporabili bomo novo, trajnostno naravnano nekonvencionalno metodo inaktivacije encimov v moki.

 

Projekt »DEMO PILOTI II 2018«

        Partner: Kozmetika Afrodita d.o.o., Rogaška Slatina

trajanje projekta: 1. 4. 2019 – 31. 3. 2022

Cilj projekta je razvoj linije kozmetičnih izdelkov z naravno optimalno antioksidativno in antimikrobno zaščito, ki jim bomo dodali bioaktivne substance za vrhunsko delovanje kozmetičnega izdelka pri njegovi uporabi – ob uporabi naravnih sestavin, v katerih bo vgrajena edinstvena kombinacija (še nikoli uporabljena pri konkurenci v svetovnem merilu)  naravnih ekstraktov, ki bodo pridobljeni po edinstvenih metodah ekstrakcije. Ti ekstrakti bodo nadalje obdelani po posebnih tehnoloških inovativnih metodah, ki bodo prilagodile njihovo uporabo v kozmetičnih izdelkih za optimalno zaščito celotnega izdelka (posebej prilagojeno za posamezen izdelek).

Da bi dosegli glavni cilj projekta, bomo v okviru projekta dosegli tri specifične tehnološke cilje:

  • razvili bomo inovativno optimalno kombinacijo antioksidantov in antimikrobnih sestavin, ki bodo zagotavljale podaljšan rok uporabe specifičnih izdelkov ter bodo hkrati čim bolj naravne ter učinkovite za širok spekter izdelkov,
  • razvili bomo edinstveno metodo stabilizacije aktivnih sestavin, ki so občutljive na vsebnost vode in ostalih degradirajočih sestavin v formulacijah,
  • ohranitev prvotne aktivnosti aktivne snovi do konca roka uporabe izdelka.

Realizacija projekta za družbo Kozmetika Afrodita (KA) predstavlja transformacijo iz sledilca trendov v kozmetični industriji v nosilca trendov, poslovno pa bo realizacija projekta povečanje prodaje na obstoječih ter vstop na nove trge. Za FKKT, UM pa sodelovanje predstavlja izziv z vidika znanstvenoraziskovalnega dela, razvoj novih znanj na področju biokemijskega inženirstva, kar se bo posledično lahko uporabilo v študijskem procesu in predstavljalo razširitev kompetenc študentov.

Financiranje projekta: RS MGRT in EU iz Evropskega sklada za regionalni razvoj

PROJEKT JE BIL V LETU 2022 USPEŠNO ZAKLJUČEN.

 

Operacija se izvaja v okviru Prednostne naložbe: 1.2: »Spodbujanje naložb podjetij v raziskave in inovacije ter vzpostavljanje povezav in sinergij med podjetji, centri za raziskave in razvoj ter visokošolskim izobraževalnim sektorjem, zlasti s spodbujanjem naložb na področju razvoja izdelkov in storitev, prenosa tehnologij, socialnih in ekoloških inovacij, aplikacij javnih storitev, spodbujanjem povpraševanja, mreženja, grozdov in odprtih inovacij prek pametne specializacije ter podpiranjem tehnoloških in uporabnih raziskav, pilotnih linij, ukrepov za zgodnje ovrednotenje izdelkov, naprednih proizvodnih zmogljivosti in prve proizvodnje zlasti na področju ključnih spodbujevalnih tehnologij ter razširjanje tehnologij za splošno rabo«. (www.eu-skladi.si)