Laboratorij za žive inženirske materiale v InnoRenew CoE

Vrhunska raziskovalna oprema, ki je namenjena za delo v devetih laboratorijih raziskovalnega inštituta InnoRenew CoE, omogoča mednarodni interdisciplinarni ekipi inštituta narediti velik preskok v slovenskem, evropskem in svetovnem raziskovalnem prostoru. Investicijo v raziskovalno opremo je so-financiralo Ministrstvo za izobraževanje, znanost in šport iz Evropskega sklada za regionalni razvoj in Evropska komisija v okviru projekta ARCHI-SKIN.

Med raziskovalnimi laboratoriji je tudi laboratorij za žive inženirske materiale, kjer raziskovalci uporabljajo biomimetična načela za razvoj novih materialov in postopkov modifikacije obstoječih materialov. Ta laboratorij je nastal v okviru ERC projekta ARCHI-SKIN (#101044468). V laboratoriju raziskovalci snujejo, izdelujejo in karakterizirajo “pametne”, aktivne ali večnamenske materiale, ki so v celoti ali delno sestavljeni iz živih celic. Različni mikroorganizmi (bakterije, glive) so lahko vključeni kot žive in bioaktivne komponente, kot glavnina materiala ali pa sestavljajo njegovo ogrodje.

Laboratorij je opremljen z dvema rastnima komorama, v katerih je možno nadzorovati temperaturo, svetlobo in vlažnost. Avtomatiziran števec kolonij omogoča visoko zmogljivo analizo plošč z mikrobnimi kolonijami, vključno z razlikovanjem glede na barvo, velikost in obliko. Mešalni mlin omogoča suho in mokro mletje v majhnih količinah, uporablja pa se tudi za razbijanje celic v procesu ekstrakcije nukleinskih kislin ali beljakovin. Bralnik mikroplošč se lahko uporablja za meritve absorpcije, fluorescence in luminiscence, ki se uporabljajo pri različnih testih. Prenosni mikrobni vzorčevalnik zraka se uporablja za odkrivanje mikroorganizmov v zraku ter omogoča vzorčenje v zaprtih prostorih in na prostem. Fotobioreaktor je primeren za rast različnih mikroorganizmov (vključno s fototrofnimi organizmi). Ima popolnoma odstranljiv svetlobni modul, ki omogoča uporabo kot tradicionalni fermentor/bioreaktor. Mikrobne kulture se shranjujejo v zamrzovalniku z zelo nizko temperaturo, ki omogoča zanesljivo in učinkovito zaščito temperaturno občutljivih vzorcev.

Raziskave, ki trenutno potekajo v laboratoriju, so povezane z razvojem večnamenskega premaznega sistema, ki temelji na biološko navdihnjenem konceptu za zaščito materialov, kar predstavlja nekonvencionalno alternativo tradicionalnim premazom. Koncept temelji na uporabnem, nadzorovanem in optimiziranem oblikovanju biofilma, ki učinkovito ščiti površine substrata, zagotavlja optimalno življenjsko dobo in različne funkcionalnosti, vključno s samozdravljenjem. Razvite formulacije premazov so optimizirane za tri vrste podlag: bio porozne (npr. les, lesni kompoziti), anorganske porozne (npr. beton, kamen, opeka) in neporozne (plastika in jeklo) ter so zasnovane za učinkovito delovanje v različnih podnebnih razmerah. Živi premazi, razviti v laboratoriju, so v celoti na biološki osnovi ter ne vsebujejo biocidov in sestavin na fosilni osnovi. Njihov razvoj spodbuja inovacije za varne in trajnostne kemikalije v skladu z dolgoročno strategijo EU za podnebno nevtralno Evropo do leta 2050. Uporaba razvitega premaza v velikih mestih bi lahko potencialno prispevala k zmanjšanju onesnaženosti zraka, saj imajo glive prisotne v tem premazu tudi sposobnost bioremediacije. Izboljšanje učinkovitosti zaradi funkcije samopopravljanja bo izboljšalo vpliv na okolje in zmanjšalo stroškovno breme prezgodnje okvare pri obratovanju in vzdrževanju.

Dejavnost laboratorija za žive inženirske materiale lahko podpira industrijske partnerje pri oblikovanju nekonvencionalnih materialov, kjer je potrebna inovativna metodologija. Cilj tega pionirskega pristopa za zaščito materialov je premikati meje tradicionalnih konceptov materialov v smeri razvoja materialov, ki so sposobni medsebojnega delovanja, prilagajanja in odzivanja na okoljske spremembe. Z dodajanjem živih mikrobnih celic v sam material ali na njegovo površino želimo preseči pomanjkljivosti običajnih gradbenih materialov in hkrati zagotoviti, da bodo nove funkcionalnosti dolgotrajne.