Visegrad Grant – Közép-európai hálózat az elektrosztatikusan előállított nanoszálak szélesebb körű alkalmazására

A nanoszálak egy újonnan fejlődő területet képviselnek, amelyek alkalmazási lehetőségei a szűrésben és a gyógyszeriparban jelennek meg (különösen sebkötözők, intelligens implantátumok és gyógyszerhordozó rendszerek formájában). A projekt célja, hogy a V4-országokban kiemelkedő intézmények és ipari partnerek bevonásával kiválósági hálózatot hozzon létre a nanoszálak területén. A tervezett tevékenységek között szerepel egy konferencia és egy workshop ipari szakértők részvételével, valamint kutatói mobilitási program a három ország (Lengyelország, Csehország és Magyarország) között.

Ezt a projektet a Visegrádi Alap támogatja (projektazonosító: 223110110).

Lab-on-a-chip platformok fejlesztése fehérje–ligandum kölcsönhatások vizsgálatára

A biomedicinális és gyógyszerészeti kutatások jelentős része egyre növekvő számú és sokféle vegyület előállítására törekszik annak érdekében, hogy mélyebb megértést nyerjenek a fehérjék és enzimek fiziológiai működéséről, illetve azok befolyásolási és szabályozási lehetőségeiről. A fehérjék, valamint sok esetben a potenciális ligandumok csak korlátozott mennyiségben állíthatók elő, ezért kulcsfontosságú olyan módszerek és eszközök fejlesztése, amelyek kis mintamennyiségekből is gyors analízist tesznek lehetővé. A kutatás célja egy Lab-on-a-chip (LOC) alapú eszköz kifejlesztése két, a gyógyszerkutatás szempontjából fontos fehérje – a humán tirozin-hidroxiláz (TH) és a humán szérumalbumin (HSA) – ligandumkötődési vizsgálatára. A folyamatos áramlású LOC reaktorok kiküszöbölik a hagyományos laboratóriumi módszerek hátrányait, mint például a nagyszámú manuális művelet, a magas reagensigény vagy a zavaró komponensek izolálása. A TH enzim esetében potenciális inhibitor- és szubsztrátmolekulákat vizsgálunk, míg a HSA fehérjénél a gyógyszerhatóanyagok és bioaktív segédanyagok kötődési egyensúlyát, valamint a HSA enzimatikus funkcióját jellemezzük. A fehérje–ligandum kölcsönhatások LOC-alapú reaktorba történő integrálása új lehetőséget kínál a fehérjék funkcionális tulajdonságainak feltárására.

Ezt a kutatást a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal támogatja (pályázati szám: FK-137582).

Nanostrukturált katalizátorrendszerek fenntartható biotranszformációkhoz

Az enzimek természetes vagy rekombináns formában magas szubsztrát-specifitással és szelektivitással rendelkeznek, így enzimkatalizátorokkal hatékonyan állíthatók elő optikailag aktív vegyületek. Ugyanakkor katalitikusan aktív és enantioszelektív állapotuk érzékeny lehet a reakciókörülményekre. Emellett a biokatalizátorok nehezen vonhatók ki a homogén reakcióközegből. Ezek a hátrányok komoly technológiai kihívást jelentenek a natív enzimek katalizátorként való alkalmazásában. Ahogy az enzimkatalizált folyamatok köre bővül, egyre összetettebb reakciókörülményekre és reaktorrendszerekre van szükség. A szilárd, nanostrukturált enzimhordozók egyedi előnye, hogy nagy felülettel és magas stabilitással rendelkeznek, fiziko-kémiai tulajdonságaik pedig finoman hangolhatók és az enzimkatalízis igényeihez igazíthatók. A rekombináns enzimek és fehérjék növekvő jelentősége miatt e biotechnológiai termékek utófeldolgozása több technológiai nehézséget okoz. A projekt eredményeként egy új hordozócsalád és metodika jöhet létre, amely lehetővé teszi az enzimek párhuzamos izolálását, stabilizálását és immobilizálását, így közvetlenül alkalmazható biokatalizátorokat biztosít.

Ezt a kutatást a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal támogatja (pályázati szám: PD-131467).

Önösszeálló több-rétegű enzimhálózat áramlásos biokatalízishez

A kis léptékű áramlásos reaktorok egyre nagyobb figyelmet kapnak az akadémiai és ipari körökben, mivel a hagyományos szakaszos eljárásokhoz képest hatékonyabb szintéziseket tesznek lehetővé. Ezek a reaktorok egyenletes tartózkodási időt, jól meghatározható áramlási mintázatot és precíz reakciókontrollt biztosítanak. Ugyanakkor a legtöbb eddigi alkalmazás a szerves szintetikus kémiára koncentrált, hagyományos (nemesfém alapú) katalizátorok felhasználásával. A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, a Ljubljanai Egyetem és a KU Leuven közös projektjében egy új típusú mikroreaktor kerül fejlesztésre áramlásos biokatalízishez, vagyis enzimkatalizált reakciókhoz. Ezekben a mikroreaktorokban az enzimek rétegenként épülnek be, nanorészecskékkel keresztkötött, háromdimenziós hálózatot alkotva. A projektben minden partner saját szakértelmét adja hozzá: a felületfunkcionalizálás és a több-rétegű enzimhálózat létrehozása a BME-n történik, a Ljubljanai Egyetem modellezési megközelítéssel ad alapvető betekintést az enzimek és nanorészecskék térbeli elrendeződésébe, míg a KU Leuven a reaktorok karakterizálását végzi (porozitás, keveredési tulajdonságok meghatározása). A kifejlesztett reaktorokat transzaminálási reakciókban alkalmazzák. A projekt befejezésével egy új mikroreaktor-eszköz jön létre, amely lehetővé teszi az áramlásos biokatalízist.

Ezt a kutatást a Central Europe Leuven Strategic Alliance, CELSA támogatja (pályázati szám: CELSA-20-243).

Nanohordozó rendszerek fejlesztése automatizált és skálázható katalitikus szintézisek optimalizálására

A kutatás célja olyan nanostrukturált (szilárd részecskék, csövek, rostos anyagok, valamint nanopórusos mátrixok) hordozócsaládok fejlesztése, amelyek felületének tudatos szintézisével és finomhangolásával katalizátorok immobilizálhatók. A hordozók fiziko-kémiai tulajdonságai jól illeszthetők a katalizátorhoz, így annak működése, stabilitása és kezelhetősége jelentősen javítható. A fixált katalizátorok (nemesfém-, illetve fém-porfirin alapú) kis mintamennyiséggel és könnyű szeparálhatósággal hatékonyan és gazdaságosan integrálhatók nagy értékű finomvegyszerek (például biológiailag aktív anyagok, intermediereik és metabolitjaik) előállítási folyamataiba.

Ezt a kutatást a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal támogatja a „Vegyipari technológiák intenzifikálása” projekt keretében (pályázati szám: BME-TKP-NKA-05).