Razvoj visokoobčutljive elektrokemijske metode na osnovi magnetnih polimernih nanokompozitov za določanje spojin antibiotikov v sledovih v okolijskih sistemih
Šifra | J1-4416
Naziv projekta | RAZVOJ VISOKOOBČUTLJIVE ELEKTROKEMIJSKE METODE NA OSNOVI MAGNETNIH POLIMERNIH NANOKOMPOZITOV ZA DOLOČANJE SPOJIN ANTIBIOTIKOV V SLEDOVIH V OKOLIJSKIH SISTEMIH
Nosilec projekta na UM FS | dr. Olivija Plohl
Raziskovalni projekt financira Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
| Trajanje projekta | 1. 10. 2022 do 30. 9. 2025 |
| Obseg financiranja | 3,86 FTE (cenovna kategorija C) |
| Nosilec projekta | dr. Olivija Plohl |
| Koordinator projekta | Fakulteta za strojništvo, Univerza v Mariboru |
| Sodelujoče RO | |
| Sestava projektne skupine |
Povzetek projekta
KRATEK POVZETEK: Povečanje protimikrobne odpornosti kot posledica odvajanja antibiotikov in določenih kemikalij v okolijske sisteme, je opredeljeno kot eno od trenutno najbolj perečih globalnih vprašanj, saj ogroža zdravje ljudi in hkrati predstavlja enormne ekonomske grožnje ter socialne težave. Trenutno obstajajo pomanjkljivi pogoji za monitoring antibiotikov. Koncentracije nekaterih antibiotikov, ki jih najdemo v okolijskih sistemih, škodujejo živalim in posledično vplivajo na zdravje ljudi, saj se lahko kopičijo in delujejo v zelo nizkih koncentracijah (v μg/L ali ng/L). Zato je nujno potreben razvoj analitske metode z nizko mejo zaznavnosti (LOD) za določanje antibiotikov v kompleksnih okolijskih vzorcih, kar pa predstavlja signifikantne analitske izzive. Iz navedenega je razvidno, da je detekcija in kvantifikacija antibiotikov v različnih matricah (okolijskih) izrednega pomena za prispevek k varstvu okolja hkrati pa ima neposreden vpliv na širjenje antimikrobne odpornosti. Konvencionalne metode, ki obstajajo za določevanje antibiotikov, so zamudne, drage in pogosto zahtevajo kompleksno predhodno pripravo vzorca. Za razliko od tega pa predstavljajo elektrokemijski senzorji z vpeljanimi novimi nanomateriali napreden pristop za izdelavo le-teh.
Glavni cilj tega projekta je priprava novih hibridnih nanokompozitov na osnovi polisaharidov (hitozan, polulan, karagen, dekstran, focuidan, chondroitin sulfate, itd. s tarčno funkcionalno skupino), skupaj z magnetnimi nanodelci (MNPs) prevlečenih s plastjo amorfnega silicijevega dioksida (MNPs@SiO2) s kontroliranimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi. Tako pripravljeni nanokompoziti bodo služili kot nanomateriali za nadaljnjo modifikacijo elektrokemijskih elektrod (od steklasto-ogljikove elektrode (GCE) do sito-tiskanih elektrod (SPE)). Analitska učinkovitost skrbno načrtovane elektrokemijske elektrode bo nato popolnoma validirana za zaznavanje izbranih (najbolj perečih) antibiotikov, ki se pogosto sproščajo v okolje (tj. sulfoamidi, tetraciklini, penicilini in fluorokinoloni). Pričakuje se, da bo načrtovan elektrokemijski senzor, ki temelji na nanokompozitih, izražal nižjo LOD, večjo občutljivost in širše linearno območje koncentracije v primerjavi s trenutno razpoložljivimi najsodobnejšimi elektrokemijskimi senzorji.
Razvit elektrokemijski senzor s pristopom napredne nanotehnologije bo omogočil razvoj visoko občutljive elektrokemijske metode za določitev antibiotikov v sledovih. Določitev antibiotikov ne bo izvedena le v modelnih raztopinah, temveč tudi v bolj kompleksnih matricah, kot so realni okolijski vzorci, na primer odpadne vode od bolnišnic in farmacevtskih podjetij itd. Zato elektrokemijski senzorji, ki temeljijo na nanomaterialih, obetajo prihodnje platforme za monitoring ostankov antibiotikov in bodo razviti v tem predlaganem projektu. Projekt bo z razvojem naprednih metod, ki omogočajo sledljivost onesnaževal, to je antibiotikov, pomembno vplival na pomembne discipline na področju varstva okolja.
Ključne besede: elektrokemijski senzor, določitev antibiotikov, magnetni nanokompoziti, polisaharidi, varstvo okolja
Slika 1: Celoten predlagan projektni pristop.
Slika 2: Splošna shema predlaganega projekta.