Laboratoř biotechnologie a biomateriálů
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. Naším cílem je vyvíjet postupy a technologie pro mikrobiální produkci průmyslově významných látek, jako jsou biopolymery, enzymy, vitaminy, pigmenty a další přírodní molekuly. U produkovaných chemikálií a materiálů pak vyvíjíme aplikace především v oblasti farmacie, péče o zdraví, potravinářství, výživy a kosmetiky. Souběžně se věnujeme také testování účinku nejrůznějších materiálů a bioproduktů na živé buňky všeho typu (např. lidské, mikrobiální).
-
Výzkumné zaměření
- 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 a řas.
- Zapojení vybraných metabolitů do stresové odpovědi mikroorganismů.
- Fyziologie mikroorganismů a její regulace.
- Monitoring a optimalizace biotechnologických procesů, převod do průmyslového měřítka (up-scale, down-scale).
- Isolace a identifikace průmyslově využitelných mikroorganismů z přírodních zdrojů.
- Využití extrémofilních mikroorganismů v biotechnologiích.
- 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.
-
Řešené projekty
- Aktuální:
- Lignin Upgrading Economy: CE0100306
- Multifunctional high-value fungal biomass from the Norwegian agriculture supply chain by-products - RZ1621S01001
- Vývoj přírodních UV filtrů s využitím nosičů na bázi PHA - SR16759235
- Úspěšně dokončené:
- Bioconversion of low-cost fat materials into high-value PUFA-Carotenoid-rich Biomass – RZ167SO2
- Biocompatible and biodegradable 3D scaffolds originated from coffee and winery waste - SoMoPro 6SA18032
- Aplikace biopolymeru PHB - SR16759235
- Smluvní výzkum - dokončené projekty:
-
Vybrané publikace
- OBRUČA, S.; DVOŘÁK, P.; SEDLÁČEK, P.; KOLLER, M.; SEDLÁŘ, K.; PERNICOVÁ, I.; ŠAFRÁNEK, D. Polyhydroxyalkanoates synthesis by halophiles and thermophiles: towards sustainable production of microbial bioplastics. BIOTECHNOLOGY ADVANCES, 2022, roč. 58, č. 9, s. 1-28. ISSN: 0734-9750.
- PERNICOVÁ, I.; KOUŘILOVÁ, X.; NOVÁČKOVÁ, I.; SEDLÁČEK, P.; OBRUČA, S. Production of P(3HB-co-4HB) copolymer by new thermophilic isolate Aneurinibacillus sp. H1 in batch, repated-batch and fed-batch cultivation modes of cultivation. Biotechnology and Biotechnological Equipment. 2021. s. 1 (1 s.). ISSN: 1314-3530.
- DZURENDOVÁ, S.; SHAPAVAL, V.; TAFINTSEVA, V.; KOHLER, A.; BYRTUSOVÁ, D.; SZOTKOWSKI, M.; MÁROVÁ, I.; ZIMMERMANN, B. Assessment of Biotechnologically Important Filamentous Fungal Biomass by Fourier Transform Raman Spectroscopy. Microorganisms, 2021, roč. 22, č. 13, s. 1-23. ISSN: 2076-2607.
- SZOTKOWSKI, M.; HOLUB, J.; ŠIMANSKÝ, S.; HUBAČOVÁ, K.; SIKOROVÁ, P.; MARINIČOVÁ, V.; NĚMCOVÁ, A.; MÁROVÁ, I. Bioreactor Co-Cultivation of High Lipid and Carotenoid Producing Yeast Rhodotorula kratochvilovae and Several Microalgae under Stress. Microorganisms, 2021, roč. 9, č. 6, s. 1-23. ISSN: 2076-2607.
- BYRTUSOVÁ, D.; SZOTKOWSKI, M.; KUROWSKA, K.; SHAPAVAL, V.; MÁROVÁ, I. Rhodotorula kratochvilovae CCY 20-2-26-The Source of Multifunctional Metabolites. Microorganisms, 2021, roč. 9, č. 6, s. 1-18. ISSN: 2076-2607.
- SLANINOVÁ, E.; RUBANOVÁ, B.; ČERNAYOVÁ, D.; NOVÁČKOVÁ, I.; HAVLÍKOVÁ, M.; MRÁZOVÁ, K.; SEDLÁČEK, P.; OBRUČA, S. Study of aeration and light/dark conditions on production of polyhydroxyalkanoates in bacteria Rhodospirillium rubrum. 2022. s. 1 (1 s.).
- SLANINOVÁ, E.; ČERNAYOVÁ, D.; ŠEDRLOVÁ, Z.; MRÁZOVÁ, K.; SEDLÁČEK, P.; NEBESÁŘOVÁ, J.; OBRUČA, S. Instrumental characterization of Cyanobacteria as Polyhydroxybutyrate Producer. World Academy of Science, Engineering and Technology. 2021. s. 75-75. ISSN: 1307-6892.
- ČERNAYOVÁ, D.; SÚKENÍK, M.; SLANINOVÁ, E.; SEDLÁČEK, P.; OBRUČA, S. Generation of New Bio-Inoculants Using Self-encapsulation of Plant-growth Promoting Bacteria Azotobacter vinelandii. The Biomania Student Scientific Meeting. 1st. Brno, Czech Republic; 1st edition 2022: Masaryk University Press, 2022. s. 112-112. ISBN: 978-80-280-0040-0.
- OBRUČA, S.; DVOŘÁK, P.; SEDLÁČEK, P.; KOLLER, M.; SEDLÁŘ, K.; PERNICOVÁ, I.; ŠAFRÁNEK, D. Polyhydroxyalkanoates synthesis by halophiles and thermophiles: towards sustainable production of microbial bioplastics. BIOTECHNOLOGY ADVANCES, 2022, roč. 58, č. 9, s. 1-28. ISSN: 0734-9750.
- KOVALČÍK, A.; PERNICOVÁ, I.; OBRUČA, S.; SZOTKOWSKI, M.; ENEV, V.; KALINA, M.; MÁROVÁ, I. Grape winery waste as a promising feedstock for the production of polyhydroxyalkanoates and other value-added products. FOOD AND BIOPRODUCTS PROCESSING, 2020, roč. 124, č. 1, s. 1-10. ISSN: 0960-3085.
- Další články
-
Patenty a užitné vzory
- MÁROVÁ, I.; OBRUČA, S.; PŘIKRYL, R.; VUT v Brně: Způsob produkce polyhydroxyalkanoátů (PHA) na olejovém substrátu. 304183, patent. (2013)
- OBRUČA, S.; PERNICOVÁ, I.; KUČERA, D.; NOVÁČKOVÁ, I.; SEDLÁČEK, P.; Vysoké učení technické v Brně, Brno, CZ: Způsob výroby polyhydroxyalkanoátů pomocí isolátu termofilního bakteriálního kmene Aneurinibacillus sp. H1. 308626, patent. (2021)
- MÁROVÁ, I.; KUNDRÁT, V.; VUT v Brně: Způsob rozpouštění biodegradabilních polyesterů. 308735, patent. (2021)
- MÁROVÁ, I.; POSPÍŠIL, L.; KUNDRÁT, V.; VUT v Brně: Polymerní vlákno a způsob jeho přípravy. 306448, patent. (2016)
- HÁRONIKOVÁ, A.; MÁROVÁ, I.; KOSTOVOVÁ, I.; Vysoké učení technické v Brně: Suchá biomasa karotenogenních kvasinek druhu C.capitatum CCY10-1-2 pro krmivářské účely. 28679, užitný vzor. (2015)
-
Možnosti spolupráce a smluvního výzkumu
-
Návrh a vývoj biotechnologického procesu
a) Volba vhodného mikrobiálního producenta, optimalizace složení médií.
b) Aplikace odpadních substrátů a principu cirkulární ekonomiky.
c) Optimalizace již zavedeného procesu. - Komplexní analýza mikrobiálních vzorků.
-
Standartní analýzy biologických matric:
a) Vitamíny i provitamíny - vitamíny skupiny B, C, A, D, E, K, karotenoidy, steroly,...
b) Fenolické látky
c) Lipidy - komplexní analýza, celkový obsah lipidů, profil mastných kyselin, zastoupení SFA/MUFA/PUFA.
d) Sacharidy - analýza mono, oligosacharidů, stanovení β a α-glukanů.
e) Proteiny. - Testování antioxidační a antimikrobiální aktivity.
- Testování vzorků na lidských buněčných liniích.
- Návrh kosmetických formulí s obsahem přírodních látek.
-
Návrh a vývoj biotechnologického procesu
Laboratoře biotechnologie a biomateriálů:
