PROJEKTY EPS biotechnology

Technická univerzita v Liberci se v roce 2014 účastnila veřejné soutěže v programu Podpora aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje ALFA, jejímž poskytovatelem je Technologická agentura ČR. Uspěla s projektem nesoucím název „Mikrobiální kolonizace povrchu vláken pro analyticko - diagnostickou praxi a technické aplikace“. Společnost EPS, s.r.o. se stala spolupříjemcem podpory a spoluřešitelem projektu.

Projekt je zaměřen na nalezení nových aplikačních možností speciálně připravených nanovláken uspořádaných do vhodné finální struktury, která bude sloužit jako nosič biomasy pro rozdílné aplikace. Projektový záměr vychází z předpokladu, že současné materiálové inženýrství úzce spjaté s nanotechnologickými principy představuje vhodnou základnu pro cílenou přípravu a konstrukci systémů tvořených těmito materiály. Tyto materiály lze velmi efektivně využít mimo jiné i v následujících oblastech:

(1) analyticko-monitorovací oblast - jako prostředek pro kvantitativní a kvalitativní vzorkování biotechnologických i přirozených systémů s mikrobiálními společenstvy

(2) konzervace - specifické formy nosičů jako prostředek pro kultivaci konkrétního mikroorganismu za účelem jeho dlouhodobé konzervace pro technickou i diagnostickou praxi, s předpokládanou koncovkou v podobě lyofilizace

(3) technicko-technologická oblast - jako prostředek cílené konstrukce vhodných imobilizovaných mikrobiálních systémů aplikovaných v systémech biofiltrace (vzdušnin), tedy tam, kde předmětem zájmu je rozklad kontaminantů nebo eliminace chemických látek z plynné fáze. Konkrétně se jedná o biofiltry, scrubbery a trickling filtry.

Cílem projektu je nalezení nákladově optimálního řešení s vysokou přidanou hodnotou v podobě technické funkčnosti. Vyvinout tržně uchopitelné funkční vzorky s potenciálem vybudovat si stabilní pozici v sektorech environmentálního servisu i biotechnologie na širokém půdorysu s důrazem na uchovávání mikroorganismů. V neposlední řadě se prosadit v oblasti nabídky prostředků pro objektivní posouzení míry osídlení biotechnologického systému.

Účelem podpory je vyvolat pozitivní změnu v akceleraci všech tří výchozích ideí, a to na půdorysu hluboké zkušenosti v rovině materiálových nanotechnologií (TUL) a kvalitní aplikace technické mikrobiologie. Využitím efektivně navržené časové dotace, nezbytně nutné k dosažení cílů.

Rok 2014

V prvním roce řešení projektu se výzkum soustředil na systematické testování reologických vlastností nosičů v laboratorních systémech typu bioreaktory a kolony za účelem popsat, jak se prostorové uspořádání a kompozice nosičů promítají do jiných vlastností očekávaných od biotechnologických procesů pro čištění vzdušnin s kontaminací. Jedná se v prvé řadě i styk plynné a kapalné fáze, tokové charakteristiky, udržení ve vznosu, zatížení, rovnoměrnou distribuci v systému apod. Výzkumné práce byly zaměřeny především na nalezení dalších možností aplikace nanovláken v podobě vhodně zkonstruovaných nosičů. Nosiče jsou ve většině případů složené z konstrukčního prvku (lešení), na kterém je navinuta nit pokrytá nanovláknem. Pracovištěm TUL bylo dodáno několik typů nosičů, s různým prostorovým uspořádáním. Použitá nanovlákna byla dvojího druhu - menšího ovinu a většího ovinu.

Experimenty se v tomto roce řešení zaměřily na pozorování změn struktury vláken v různých podmínkách, jako jsou sterilizace, nízké teploty apod. Dalším zkoumaným aspektem bylo přirozené osídlení nosičů mikroorganismy a možnost jejich sterilizace za účelem vyhodnocení využitelnosti nosičů pro jednotlivé aplikace (analyticko-monitorovací prostředek, konzervační médium a technicko - technologický prostředek pro konstrukci imobilizovaných systémů). Na závěr byla ověřena afinita fluorescenčních barviv k dodaným nanovláknům. Důvodem těchto experimentů bylo ověření vhodnosti nosičů pro využití fluorescenční mikroskopie při monitoringu osídlení nosičů.

Rok 2015

Klíčovým úkolem výzkumného záměru byl posun v oblasti zdokonalení funkčních vlastností nosiče a jeho konfrontace s mikrobiálními populacemi tak, aby se odhalily případné nedostatky a potvrdily předpoklady stojící u základu řešení. Cílovým kritériem těchto přípravných prací byla minimální selektivita v mikrobiální adhezi. Na jejím základě byl vytvořen základní soubor vzorků vláken s taylor made efektem podle účelu použití (diagnostika, konzervace, biofiltry). Následně na základě designu a intergrace požadavků vznilk základní soubor nosičů ve formátu 3D, které jsou nezbytné pro navazující vývoj, testování a výzkum vlastností.

Společnost EPS zajistila, otestovala a zkontrolovala modelový soubor mikroorganizmů pro kolonizační testy. V rámci laboratorního propagátoru byla zajištěna produkce funkčních vzorků v dostatečném množství pro následující testy. Nedílnou součástí je dokumentace modelových kmenů. EPS zavedla metodu vizualizace vzniklého biofilmu, která se stala základem provozní kvantifikační metody s cílem plnit především kontrolní a bilanční funkci. Dále začalo testování souboru desorpčních metod s cílem kvantitativně uvolnit biofilm chemickou, fyzikální a mechanickou cestou. Vyhodnocení těchto testů se stalo podkladem pro uživatelský manuál potřebný v dalších částech řešení. Významným výsledkem této etapy je také komparační studie, která představuje ucelený přehled problematiky biofilmů důležitý pro zbývající aplikační výsledky.

Mikrobiální kolonizace povrchu vláken pro analyticko-diagnostickou praxi a technické aplikace

PODPORA PROJEKTU