Bioaktivne, in situ modificirane, vlaknate membrane na osnovi bakterijske celuloze: procesiranje, karakterizacija in ocena uporabnosti v biomedicini

 

Šifra | J2–2487
Naziv projekta | BIOAKTIVNE, IN SITU MODIFICIRANE, VLAKNATE MEMBRANE NA OSNOVI BAKTERIJSKE CELULOZE: PROCESIRANJE, KARAKTERIZACIJA IN OCENA UPORABNOSTI V BIOMEDICINI
Nosilka projekta | dr. Selestina Gorgieva  

 

Raziskovalni projekt financira Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije

 

Trajanje projekta	1. 9. 2020 do 31. 8. 2023
Obseg financiranja	4,21 FTE (cenovna kategorija C)
Nosilka projekta	dr. Selestina Gorgieva
Koordinator projekta	dr. Selestina Gorgieva
Sodelujoče RO	Spletna povezava SICRIS
Sestava projektne skupine	Spletna povezava SICRIS

 

Povzetek projekta

Bakterijska celuloza (BC) je ultrafini, nanofibrilni material, katerega značilne proizvajalke so ocetnokislinske bakterije. BC 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 področja z visoko dodano vrednostjo, kot je medicina. A proizvodnja BC je zelo draga, glavni strošek pa predstavlja obdelava surovin za namnoževanje bakterij (okvirno 30 %). Druga pomembna pomanjkljivost BC je pomanjkanje bioaktivnosti, ki je bistvenega pomena za njeno uporabo v medicini.

V skladu z zgoraj navedenim je cilj projekta razvoj bioaktivnih, nanofibriliranih membran na osnovi BC in izdelava novih bio-tekstilij za medicinsko uporabo. Cilj bo dosežen z naslednjima delovnima sklopoma: 
i.    z izkoriščanjem odpadnih grozdnih tropin iz pridelave vina kot alternativnega vira ogljika, ter 
ii.    s pridobivanjem inovativnih bioaktivnih beljakovinsko-peptidnih konjugatov, pridobljenih z in situ (med gojenjem bakterij) postopkom.

Bioaktivni konjugat bo pripravljen s vezavo protimikrobnega sredstva nizina in beljakovine iz zunajceličnega matriksa (ECM), s čimer bo nastal stabilni beljakovinsko-peptidni konjugat s protimikrobno aktivnostjo v prosti obliki ali v obliki mikrodelcev. Medtem ko bo izbor beljakovin iz ECM zagotovil prvotni pozitiven odziv celic, je racionalnost uporabe nizina kot protimikrobnega peptida povezana z njegovo aktivnostjo proti patogenim ustnim bakterijam. Uporabnost protimikrobnih membran bo prikazana v regenerativni medicini za zdravljenje parodontalnih poškodb. Pri tem 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 ustrezno vključuje v nacionalne in mednarodne raziskovalne okvire:

1) v vsebine drugega stebra programa Horizon Evropa (obdobje 2021-2028), ki upošteva (bio)gospodarstvo 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. 

Interdisciplinarni projekt bo povezal strokovna znanja raziskovalnih skupin s 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 za namnoževanje učinkovitih sevov 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 institucionalni prepoznavnosti ter 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 konkurenčnost Slovenije.