POKROČILÉ ORGANICKÉ MATERIÁLY A BIOMATERIÁLY

biotechnologie biomaterialyLaboratoř Biotechnologie a biomateriály

 

Ferm2

Život a živé organismy jsou fascinující z mnoha důvodů. V naší laboratoři se věnujeme zejména výzkumu těch nejmenších tvorů – mikroorganismů a jejich mimořádných schopností. Tyto mikroskopické jednobuněčné organismy mohou fungovat jako dokonalé chemické továrny schopné celé řady unikátních procesů. Každá jedna buňka umí vyrobit široké spektrum různých typů chemických látek a biomateriálů, které potřebuje pro své přežití a za určitých okolností je může i hromadit. Naším cílem je vyvíjet postupy a technologie pro mikrobiální produkci průmyslově významných látek, jako jsou biomateriály, enzymy, vitaminy, pigmenty a další přírodní molekuly. U produkovaných chemikálií a materiálů pak vyvíjíme aplikace především v oblasti farmacie, péče o zdraví, potravinářství a kosmetiky. Souběžně se věnujeme také charakterizaci potenciálního účinku nejrůznějších materiálů a bioproduktů na živé buňky všeho typu (např. lidské, mikrobiální).

Spolupráce s průmyslem

Jako laboratoř zabývající se biotechnologiemi a také aplikací a charakterizací biomateriálů jsme otevřeni spolupráci s průmyslem, ať už na úrovni analytické podpory, přes optimalizaci dílčích procesních kroků až po spolupráci na vývoji inovativních koncepcí a technologií.

Jsme například původcem patentované biotechnologie Hydal (http://hydalbiotech.com), kde je odpadní fritovací olej pomocí bakterií přeměněn na bioplasty. Technologie byla patentována 2013, poté prodána do průmyslu a v současné době probíhá transfer do výroby. Tato technologie a její autorský tým získal řadu ocenění, z nichž uvádíme ty nejvýznamnější:

Ocenění

  • cena Česká inovace“ 2013, vítěz kategorie „Inovační nápad“ pro tým FCH VUT v Brně
  • Cena Města Brna za rok 2015 – Technické vědy (prof. Márová)
  • Prestižní mezinárodní cena „Frost and Sullivan Technology Innovation Award“ pro technologii HYDAL (PHA) – tzv. technologický Oskar“ 2015
  • Mezinárodní ocenění evropské komise „Seal of Excellence“ pro projekt č. 762484, „HYDAL-BIOTECH Biotechnology for the production of PHA biopolymer from waste cooking oil“ podané v rámci H2020 – 2016
  • Mezinárodní ocenění - zařazení do „TOP 10 produktů“ prezentovaných na nejprestižnějším čínském veletrhu China High Tech Fair 2016 v Shenzenu

Vybrané patenty a užitné vzory:

Patenty a užitné vzory

  • „Využití odpadního fritovacího oleje k produkci mikrobiálních bioplastů na bázi polyhydroxyalkanoátů“ – registrováno jako český patent PS3835CZ 31.10.2013, licence prodána průmyslovému partnerovi a rozšířena do zahraničí
  • „Polymerní vlákno a způsob jeho přípravy“... zapsáno jako patent v prosinci 2016 pod číslem 306448; podána PCT přihláška mezinárodního patentu
  • „Nanovlákenný sorpční materiál z obnovitelných zdrojů pro záchyt těžkých kovů“, zapsáno jako užitný vzor v červenci 2016 pod číslem 30069
  • „Biodegradabilní vlákenný filtrační materiál se sorpčními vlastnostmi“ – zaregistrovaná patentová přihláška na ÚPV

Základní přehled laboratorních činností, které mohou být předmětem spolupráce s aplikační sférou

  • Stanovené obsahu biologicky aktivních látek v nejrůznějších matricích
  • Stanovení aktivity enzymových a mikrobiologických preparátů
  • Stanovení biologického účinku
  • Stanovení antimikrobiální aktivity
  • Stanovení genotoxicity a cytotoxicity Enkapsulace biologicky aktivních látek
  • Optimalizace jednotlivých kroků biotechnologických procesů (up-stream procesy, kultivace, down-stream procesy)
  • Návrhy a vývoj možných strategií pro zhodnocení odpadních a vedlejších produktů nejen potravinářských výrob
  • Příprava materiálů na bázi nano/mikrovláken a nano/mikročástic pro široké spektrum aplikací

Smluvní aplikovaný výzkum - Hospodářská spolupráce

Osvědčenou platformou pro spolupráci s průmyslovými partnery je smluvní výzkum – tedy spolupráce na základě konkrétního zadání/objednávky průmyslového partnera na provedení předem odsouhlasených konkrétních experimentů a konzultací vedoucích často k odstranění problémů v technologii, případně k její optimalizaci. Další oblastí spolupráce je stanovení obsahu různých typů aktivních látek v přírodních matricích. Přehled hlavních partnerů je uveden v dalším textu.

Aplikovaný výzkum pro inovace - Inovační vouchery, GAČR, TAČR, OP PIK a další

Delší a rozsáhlejší projekty je výhodné řešit s využitím dotačních titulů, kde naše pracoviště zpravidla figuruje jako spoluřešitel nebo dodavatel (v případě inovačních voucherů).

Výběr řešených projektů za posledních 5 let:

Projekty

  1. TAČR GAMA "VUT Šance", TG01010054, dílčí projekt 1 - "Příprava a využití mikro- a nanovlákenných filtračních materiálů na bázi biopolymeru PHA"(2014-2016); dílčí projekt 2 - "Příprava monomeru a oligomerů 3-hydroxybutyrátu a jejich využití v potravinářství, kosmetice a farmacii" (2016-2018)
  2. GAČR - projekt GP15-206455 "Zapojení polyhydroxyalkanoátů ve stresové odezvě bakterií", 2015-2018
  3. COST-CZ LD15031 “Využití konceptu biorafinerie k valorizaci odpadní lignocelulózové dřevní biomasy”, 2015-2017
  4. TAČR Delta; " Transfer of Biotechnology Hydal to China", TF0200006, 2016-2018
  5. MPO – program Aplikace; „Vývoj aplikací PHA na úrovni low-end (zemědělské fólie) i high-end (nanovlákna - filtrace, nanočástice – kosmetika, 3D tisk), 2017-2018
  6. Mezinárodní projekt „Lipofungi“ č. 268305, “Bioconversion of low-cost fat materials into high-value PUFA-Carotenoid-rich Biomass, financovaný Research Council of Norway.
  7. Inovační vouchery - příklady:
    • Helvetia Pharma – „Identifikace antimikrobiálních vaječných peptidů a ověření jejich antimikrobiálních vlastností ve finálním přípravku – doplňku stravy“, 2013-2014
    • Dekonta – „Studium akumulace PHA u bakteriálních kmenů schopných degradace nafty“, 2014-2015
    • EVECO Brno, spol. s r.o. – „Možnosti neenergetického využití pyrolýzního oleje“, 2016-2017

V současné době spolupracujeme s celou řadou českých i zahraničních společností a institucí. Uvádíme výběr dlouhodobých průmyslových i výzkumných partnerů v ČR i v zahraničí:

SEZNAM SPOLUPRACUJÍCÍCH SPOLEČNOSTÍ

  • Nafigate Corporation s.r.o., strategický partner – technologie HYDAL a aplikace
  • Pharmaceutical Biotechnology – charakterizace probiotik
  • miniBPS s.r.o.
  • Dekonta, a.s. – biodegradace a dekontaminace
  • Photo Systems Instruments – optimalizace kultivace řas
  • EVECO Brno, spol. s r.o. – biodegradace odpadů
  • Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, a.s. – separační metody
  • CEITEC, PřF MU – genomika a proteomika
  • Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i. – spektroskopické a mikroskopické metody
  • Mikrobiologický ústav AV ČR, v.v.i., Praha, Třeboň – poloprovozní kultivace mikroorganismů
  • Ústav biotechnologie, Fakulta chemickej a potravinárskej technológie, Slovenská Technická Univerzita v Bratislavě – polosuché kultivace, analytické metody
  • Chemický ústav, Slovenská akademie věd, Bratislava, SR – taxonomie mikroorganismů
  • NMBU As, Norsko, společnost Norilia, Norsko – valorizace živočišných odpadů pomocí mikroorganismů
  • University of Sassari, Itálie – enzymové technologie
  • University of Huelva, Španělsko – metabolismus a využití řas, instrumentální metody
  • TU Graz, Rakousko – využití odpadů k produkci PHA

Odborné semináře a kurzy

Certifikovaný kurz senzorické analýzy potravin dle ČSN ISO 8589 pro analýzu potravin pomocí lidských smyslů

VĚDA A VÝZKUM

Vědecká práce a výzkum jsou bezesporu hlavní pracovní náplní laboratoře a představují nekonečný zdroj inspirace a znalostí, které se dále snažíme uplatnit jak při spolupráci s našimi průmyslovými partnery tak při naší projektové ale i pedagogické činnosti. Základní strategie naší výzkumné činnosti lze zařadit do několika hlavních oblastí:

  • Mikrobiální biotechnologie – kultivace, růst a produkční charakteristiky mikroorganismů
  • Izolace, purifikace a charakterizace biotechnologických produktů a jejich vlastností
  • Zpracování a následné využití přírodních molekul a biomateriálů pro aplikace v potravinářství, kosmetice, farmacii a dalších oblastech

Vybrané konkrétní vědecká témata řešená v naší laboratoři jsou:

  • Biotechnologická produkce bioplastů na bázi polyhydroxyalkanoátů, enzymů, provitaminů, karotenoidů a dalších metabolitů včetně obohacené mikrobiální biomasy
  • Valorizace odpadních substrátů potravinářského průmyslu, zemědělství a dalších výrob
  • Purifikace, extrakce a izolace biomolekul a biopolymerů z přírodních materiálů, molekulární charakterizace struktury těchto molekul pomocí moderních instrumentálních technik
  • Kultivace fotosyntetizujících mikroorganismů – řas a sinic pro produkci zdravé biomasy
  • Zapojení vybraných metabolitů do stresové odpovědi mikroorganismů
  • Fyziologie mikroorganismů a její regulace
  • Monitoring a optimalizace biotechnologických procesů, převod do průmyslového měřítka (up-stream)
  • Využití pokročilých technik k analýze životaschopnosti mikrobiálních buněk
  • Příprava, charakterizace a aplikace mikro/nanovláken a mikro/nanočástic z biomateriálů a využití těchto produktů
  • Využití mikroorganismů k biodegradačním procesům
  • Stanovení antimikrobiálních účinků přírodních látek na testovacích mikroorganismech
  • Stanovení potenciálních toxických účinků přírodních látek a nanomateriálů na lidské buňky (cytotoxicita) i buněčné systémy (př. DNA – genotoxicita) za účelem posouzení bezpečnosti jejich použití

Nedílnou součástí aktivit probíhajících v naší laboratoři je realizace bakalářských, diplomových a disertačních prací, v současné době se v naší laboratoři řeší přibližně 50 prací.

VÝZKUMNÝ TÝM

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

vedoucí laboratoře, biotechnologie, nanotechnologie
(head of laboratory
, biotechnology, nanotechnology)


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
TEL +420 541 149 351

doc. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D.

doc. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D.

výzkumník
(senior researcher)

klíčový pracovník - biotechnologie, technologie bioplastů PHA
(key worker – biotechnology, PHA bioplastics technology)


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
TEL +420 541 149 486

Ing. Andrea Hároniková, Ph.D.

Ing. Andrea Hároniková, Ph.D.

výzkumník
(senior researcher)

klíčový pracovník - biotechnologie, kosmetologie
(key worker – biotechnology, cosmetology)


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Ing. Eva Vítová, Ph.D.

Ing. Eva Vítová, Ph.D.

výzkumník
(researcher)

odborný pracovník - instrumentální metody, senzorická analýza
(specialist – instrumental methods, sensoric analysis)


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
TEL +420 541 149 353

Ing. Petra Matoušková, Ph.D.

Ing. Petra Matoušková, Ph.D.

výzkumník
(junior researcher)

klíčový pracovník - nanotechnologie, buněčné technologie, biotechnologie
(key worker – nanotechnology, cellular technologies, biotechnology)


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Mgr. Vojtěch Kundrát

Mgr. Vojtěch Kundrát

technik
(technician)

odborný pracovník - nanotechnologie
(specialist – nanotechnology)


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Ing. Martin Szotkowski

Ing. Martin Szotkowski

technik
(technician)

odborný pracovník - nanotechnologie
(specialist – nanotechnology)


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Kontaktní osoba

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

Vedoucí laboratoře
(head of laboratory)


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

TEL +420 541 149 351

Kontakty

Ing. et Ing. Pavel Indruch, MBA

manažer centra
(manager)


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
TEL +420 541 149 446

Mgr. Lucie Hrbková

finanční manažerka
(financial Manager )


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
TEL +420 541 149 482

Mgr. Zuzana Burešová

projektová manažerka
(project Manager )


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
TEL +420 541 149 814

Dagmar Terichová

kancelář
(office)


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
TEL +420 541 149 813

Marta Horáčková, DiS.

personalistka
(HR Specialist )


Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
TEL +420 541 149 314