LABORATOŘE centra materiálového výzkumu - Pokročilé organické materiály a biomateriály

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

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)
GAČR - projekt GP15-206455 "Zapojení polyhydroxyalkanoátů ve stresové odezvě bakterií", 2015-2018
COST-CZ LD15031 “Využití konceptu biorafinerie k valorizaci odpadní lignocelulózové dřevní biomasy”, 2015-2017
TAČR Delta; " Transfer of Biotechnology Hydal to China", TF0200006, 2016-2018
MPO – program Aplikace; „Vývoj aplikací PHA na úrovni low-end (zemědělské fólie) i high-end (nanovlákna - filtrace, nanočástice – kosmetika, 3D tisk), 2017-2018
Mezinárodní projekt „Lipofungi“ č. 268305, “Bioconversion of low-cost fat materials into high-value PUFA-Carotenoid-rich Biomass, financovaný Research Council of Norway.
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

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.