Schválené projekty 2014

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2014

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 50 638 tis.Kč

Z toho 2.5%  - 1 265 950 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakultapřidělená částka v tis. Kč
FBI  1 186
EKF  5 453
FAST  3 351
FS 11 385
FEI 12 892
HGF  5 937
FMMI  7 377
CNT  1 791
CELKEM 49 372

 

KódSP2014/90
Název projektuInkorporace biosyntetizovaných nanočástic ušlechtilých kovů do vlákenných nosičů
ŘešitelKratošová Gabriela Ing., Ph.D.
Školitel projektu
Období řešení projektu01.01.2014 - 31.12.2014
Předmět výzkumuProjekt se zaměřuje na biosyntézu nanočástic, zejm. zlata a stříbra, případně na syntézu obou kovů současně v jednom kroku. Takto připravené nanomateriály mají značný potenciál např v heterogenní katalýze a nebo v oblasti desinfekce. Pro biosyntézu nanočástic výzkumný tým používá několik let řasy s křemičitými strukturami, které mají již osvědčený potenciál bioredukovat nanočástice zlata a stříbra. Křemičité struktury řas po biosyntéze slouží zároveň jako nosiče bionanočástic. Jedná se o metodu přípravy nanočástic, která je levná a nevyžaduje náročnou instrumentaci a použití toxických chemikálií. Získané nanomateriály mohou mít díky interakci s biomolekulami často odlišné a unikátní vlastnosti (stabilita, biokompatibilita, optické vlastnosti v souvislosti s biosilikou, apod.). Jedinečnost bioredukce nanočástic s řasami s křemičitou strukturou je dána hlavně tím, že dochází k sorpci a ukotvení bionanočástic na silikátovou matrici mikroorganismu v jediném procesním kroku, což umožňuje snadnou izolaci získaného bionanokompozitu a další manipulaci s tímto materiálem nebo již ověřenou magnetickou modifikaci ferofluidy (viz. tuzemský patent č. 303046).

V poslední době se podařilo týmu z odd. Bionanotechnologií CNT, VŠB-TUO optimalizovat postup biosyntézy tak, že biosyntetizované nanočástice ušlechtilých kovů mají velikost pod 10 nm (oproti původní běžně dosahované velikosti 25 nm). V bakalářské práci Bc. Z. Konvičkové byl navíc potvrzen antimikrobiální účinek takto připravených nanomateriálů a bylo experimentálně prokázáno, že nanozlato v kombinaci se stříbrem má lepší antimikrobiální účinky než samotné stříbro. Proto budou navazující práce zaměřeny na potvrzení antibakteriálního účinku takto připravených nanočástic, studium mechanismu působení nanokovů na testované bioagens a následně na jejich kotvení do vlákenných systémů.

Výsledný systém obsahující kotvené bionanočástice by měl být tedy sestaven z krycí porézní vrstvy (textilie či Goretexu nebo jeho nápodoby), záchytné vrstvy (filtrační) na které bude dostatek času pro likvidaci a která bude zadržovat určitou vlhkost (např. z potu nebo po filtraci z vodního roztoku). Poslední vrstva (spodní) by rovněž měla být prodyšná a pevná, aby zabránila poškození prostřední (nanovlákenné) a případnému vydrolování aktivní složky (bionanočástic). Jinými slovy, prostřední vrstva by měla fungovat na principu hepa filtru s velikostí pórů pod 200 nm a hlavním cílem projektu bude připravit právě takový účinný systém a testovat jeho antimikrobiální účinky proti vybraným patogenům.

Antibakteriální činidla nebo např. i sorbenty jsou tedy uzavřeny v síti nanovláken, aniž by byly navíc fixovány dalším pojivem. Připravené nanotextilie s kotvenými nanočásticemi fungují např. jako filtry bakterií z odpadních vod a zároveň uchycené bioagens likvidují (usmrcují). V současnosti je jednou z praktických otázek rovnoměrné nanášení studované látky do nanotextilie.

Kotvení biosyntetizovaných nanočástic do vlákenných systémů bude realizováno ve spolupráci s následujícími partnery:
- Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Katedra netkaných textilií a nanovlákenných materiálů, Studentská 2, Liberec,
- Pardam s.r.o., Soškova 1562 , Nové Město na Moravě.

Antimikrobiální testování připravených kompozitních materiálů a koordinace experimentů kotvení do nanovlákenných nosičů bude realizováno ve spolupráci se Státním ústavem jaderné, chemické a biologické ochrany, v. v. i. Brno (Ing. Jiří Slabotinský CSc., Mgr. Kateřina Rosenbergová, PhD.). Chryzomonády pro biosyntézu nanočástic kovů budou kultivovány ve spolupráci s PřF UK v Praze (Doc. Y. Němcová).

Současně s přípravou kompozitních nanosystémů s antimikrobiálním efektem budou průběžně prováděny charakterizace a chemické analýzy s využitím dostupných analytických metod. Metody elektronové mikroskopie (SEM i TEM) budou využity pro charakterizaci mikro- a nanostruktur bionanokompozitu i vlákenných systémů po inkorporaci, lokalizaci nanočástic a ověření krystalické struktury nanokovů (EBSD) ve spolupráci s ELÚ SAV v Bratislavě nebo 1. LK UK Praha. Metoda AES-ICP (na CNT VŠB – TUO) pak bude využita pro stanovení obsahu biosyntetizovaných kovů v práškovém kompozitu, případně v koloidu.

Členové řešitelského týmuIng. Zuzana Konvičková
Ing. Gabriela Kratošová, Ph.D.
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Biosyntézou lze efektivně produkovat bionanokompozit s antimikrobiálními vlastnostmi. V poslední době se nároky na antimikrobiální aplikace zvyšují, a to z důvodu zvyšujícího se počtu druhů bakterií rezistentních vůči rozsáhlé škále antibiotik. Tyto bakterie se označují jako tzv. multi-drug resistant (MDR) bakterie. Testování biosyntetizovaných kovů, především zlata a stříbra, se ukazuje jako velice účinné nejen proti běžným patogenním druhům bakterií, ale rovněž proti MDR bakteriím a v některých případech proti virům.
Nanočástice zlata a stříbra budou syntetizovány jmenovitě s využitím těchto řas – Diademis gallica (rozsivky) a Mallomonas kalinae (chryzomonády). V prvním případě (Diadesmis gallica) jde především o přípravu, testování a kotvení vzniklého kompozitního materiálu, tvořeného schránkami rozsivek a nanočásticemi Ag nebo současně Ag/Au. Kompozit lze pro kotvení využít buď ve formě suchého prášku, nebo ve formě suspenze. Cílem projektu bude mimo jiné zjistit, která forma je pro kotvení do nanotextilií vhodnější. Ve druhém případě (Mallomonas kalinae) půjde o kotvení z koloidního roztoku a opět ověření a testování nejvhodnějšího způsobu kotvení do vlákenných systémů. Konkrétní cíle projektu jsou následující:
1. Příprava bionanokompozitu a koloidů s nanočásticemi stříbra a zlata pomocí řas s křemičitými strukturami.
2. Zakotvení biosyntetizovaných nanočástic do vlákenných nosičů ve spolupráci s TU Liberec a Pardam s. r. o. - získání biomateriálu využitelného pro aplikace v oblasti desinfekce a likvidace bioagens např. z vod, vojenské aplikace a bezpečnost.
3. Testování antimikrobiálních vlastností jednak samotných bionanočástic, jednak bionanočástic zabudovaných v nanotextiliích proti vybraným patogenním druhům (např. Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Streptococcus agalactiae) ve spolupráci se SÚJCHBO v. v. i.
4. Charakterizace bionanočástic i textilních kompozitů dostupnými analytickými metodami.
5. Podpora experimentální stránky diplomové práce, která je tematicky zaměřena
v souladu se zněním projektu; časový rámec projektu je navržen tak, aby bylo možno provést většinu experimentů v průběhu řešení SGS a poskytuje tak dostatek času na zpracování údajů a vlastní tvorbu diplomové práce v roce následujícím.
6. Podpora výuky progresivního směru bionanotechnologického výzkumu, aktualizace studijních plánů a náplně laboratorních cvičení vzhledem k aplikacím biosyntetizovaných nanočástic v desinfekci a propojení s metodami kotvení do vlákenných nosičů, demonstrace nových konkrétních aplikací.
7. Publikace výsledků v mezinárodních vědeckých časopisech (např. Nanoscale Research Letters, Biotechnology Letters).
8. Prezentace výsledků na vědeckých konferencích (např. NANOCON 2014, 5.-7. 11. 2014 Brno) případně na studentských workshopech.
9. V případě pozitivních výsledků testů antimikrobiálních vlastností bionanočástic kotvených v nanotextiliích zde bude silný podnět pro vytvoření funkčního vzorku.

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia12000,-12000,-
3. Materiálové náklady20000,-20344,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-0,-
5. Služby20000,-19653,-
6. Cestovní náhrady20000,-20003,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory8000,-8000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady80000,-
Uznané náklady80000,-
Celkem běžné finanční prostředky80000,-80000,-