Search the digital library catalog

Abstract: Naraščajoč problem protimikrobne rezistence (AMR) zahteva iskanje novih, alternativnih ter varnih protimikrobnih sredstev, pridobljenih iz naravnih virov, ki bi z različnimi mehanizmi omogočili učinkovito zaviranje rasti mikroorganizmov. V ta namen smo se v sklopu doktorske disertacije sprva osredotočili na pridobivanje protimikrobno učinkovitih ekstraktov iz koščic avokada (ASE), ki so neužitne ter jih tretiramo kot odpadno biomaso, po drugi strani pa predstavljajo bogat vir biološko aktivnih spojin. Ker ekstrakcijska metoda ter topilo izjemno vplivata na vsebnost ter encimsko, antioksidativno in protimikrobno aktivnost pridobljenih ASE, smo primerjali učinkovitost ultrazvočne (UE) ter Soxhlet (SE) ekstrakcije, z bolj zeleno in trajnostno naravnano ekstrakcijo s superkritičnimi fluidi (SFE). Visoke vsebnosti izbranih fenolnih spojin v ASE so pripomogle k dobremu antioksidativnemu ter protimikrobnemu potencialu testiranih ASE, ki so zavirali rast kar 13 od 15 testiranih mikroorganizmov z izjemno nizkimi vrednostmi minimalnih inhibitornih koncentracij (MIC). ASE, pridobljen s SFE, je izkazal najvišjo vsebnost totalnih fenolov in proteinov, vseboval je 12 od 14 izbranih fenolnih spojin. Vseboval je tudi vse proučevane encime z visoko aktivnostjo ter bil najbolj učinkovit pri zaviranju rasti testnih mikroorganizmov. Za nadaljnjo uporabo ASE je pomembna tudi njihova inkorporacija v biokompatibilen, netoksičen ter mehansko primeren nosilec, ki omogoča nadzorovano in trajno sproščanje biološko aktivnih spojin. Nanoceluloza (NC) s svojimi lastnostmi predstavlja velik potencial kot funkcionalni nosilec, zato je v nadaljevanju doktorske disertacije predstavljena sinteza NC materialov in njenih hibridov s protibakterijskim delovanjem. Z optimizacijo postopka biosinteze iz bakterij rodu Komagataeibacter smo pripravili bakterijsko nanocelulozo (BNC) v obliki membran in kroglic ter proučili njihovo morfologijo ter kemijsko sestavo. Ugotovljeno je bilo, da tako izbor bakterijskega seva kot pogoji gojenja pomembno vplivajo na produktivnost, obliko, lastnosti in kakovost BNC. K. xylinus predstavlja sev bakterij, ki zagotavljajo hitro (3 dni) in visoko produktivnost (do 518,4 g/L) kristalinične (80,56 %) BNC v obliki membran in kroglic. Sledila je priprava funkcionaliziranih nanoceluloznih hibridov z ASE za namene protibakterijskega delovanja in možne uporabe sintetiziranih hibridov kot oblog pri celjenju ran. V ta namen so bili ASE inkorporirani v dva različna tipa NC materialov, BNC in nanofibrilirano celulozo (CNF). Proučevana je bila njihova morfologija, kemijska sestava ter sproščanje ASE iz NC nosilcev. Izvedli smo tudi študijo protibakterijske učinkovitost nanoceluloznih hibridov z ASE proti Escherichia coli in Staphylococcus aureus, bakterijama povezanima s kožnimi boleznimi in AMR. Določitev hidrodinamične velikosti delcev, zeta potenciala ter indeksa polidisperznosti ASE je omogočila dodatno razlago možnih mehanizmov protibakterijske aktivnosti. Biohibrid BNC, modificirana z ASE, je izkazala odlično bakteriostatično in baktericidno aktivnost, s sposobnostjo adsorpcije visokih koncentracij ASE (do 72,89 mg na kroglico in do 46,61 mg na 1 cm2 membrane). Biohibridi BNC/ASE predstavljajo sinergistični sistem, v katerem BNC zagotavlja ustrezen desorpcijski kinetični profil, da omogoči sproščanje protibakterijskih učinkovin ASE. Prav tako pa visoka stopnja nabrekanja in lastnost zadrževanja vode izkazujeta primernost biohibridov za različne aplikacije povezane z regenerativno medicino kože in celjenjem ran. CNF, modificirana z ASE (do 14,2 mg na 1 cm2 filma), je prav tako izkazala izjemne protibakterijske lastnosti (do 100 % redukcija z log R do 5,64), primerljive s CNF filmi, modificiranimi z antibiotikom klindamicinom (do 100 % redukcija z log R do 6,50). Študija kinetike sproščanja ASE je prikazala odzivnost CNF filmov na različna pH okolja (pH 7,4 in 5,5), kar izkazuje dodaten potencial ter možen pozitiven učinek pri celjenju ran.
Keywords: avokado, ekstrakcija, nanoceluloza, protimikrobna aktivnost, dostava zdravil
Published in DKUM: 30.09.2024; Views: 0; Downloads: 56
Full text (5,28 MB)

Abstract: Biocompatible, mechanically stable, highly hydrophilic/swellable and safe antibacterial biomaterials are crucial for wound dressing and other applications in the health sector. Therefore, this study was conducted for the development of bacterial nanocellulose membranes, which were, for the frst time, enriched with bacteriostatic and bactericidal efective avocado seed extracts prepared by diferent extraction techniques (ultrasonic, Soxhlet, high pressure with supercritical carbon dioxide). First, the production process of bacterial nanocellulose membranes from Komagataeibacter hansenii bacteria was optimized related to the fermentation media composition and culture conditions, resulting in bacterial nanocellulose membranes with up to 83% crystallinity and 54.5 g/L yield. The morphological structure of the membranes was varied further by using air- and freeze-drying processes. The Soxhlet and high pressure with supercritical carbon dioxide avocado seed extracts with the most charge negative surface (-33 mV) and smallest hydrodynamic size (0.1 µm) thus resulted in 100% reduction of both Gram-negative Escherichia coli and Gram-positive Staphylococcus aureus with up to log reduction of 2.56 and up to 100% bactericidal efficacy after 24 h of exposure, and at 14 mg/g of avocado seed extracts integrated in the bacterial nanocellulose membranes homogeneously. The high swelling (up to 600%) and water retention ability of avocado seed extracts enriched bacterial nanocellulose membranes, with a biocidal release up to 2.71 mg/mL, shows potential for antibacterial applications in the biomedicine, cosmetics, and pharmaceutical industries.
Keywords: bacterial nanocellulose membrane, avocado seed extracts, extraction, swelling, release, antibacterial activity
Published in DKUM: 23.08.2024; Views: 70; Downloads: 15
Full text (1,80 MB)
This document has many files! More...

Keywords: amino acids, peptides, supercritical fluids chromatography
Published in DKUM: 05.04.2024; Views: 202; Downloads: 46
Full text (4,37 MB)

Abstract: Namen diplomskega dela je bil pripraviti aktivne zamrežene encimske skupke (CLEAs) in magnetne zamrežene encimske skupke (mCLEAs) iz encima β-galaktozidaze ter pri tem doseči čim višjo učinkovitost imobilizacije in preostanek aktivnosti encima β-galaktozidaze. Pri tem smo optimirali parametre, da smo prišli do čim boljših rezultatov. Priprava CLEAs in mCLEAs je bila sestavljena iz postopka obarjanja in zamreženja. Pri obarjanju smo med drugim preučevali, katera organska topila so se izkazala kot najboljši obarjalni reagenti. Zamreženje pa smo optimirali s spreminjanjem časa in temperature. Ugotovili smo, da so najboljši obarjalni reagenti za pripravo CLEAs etanol, aceton, 1-propanol in 2-propanol, za pripravo mCLEAs pa etanol, 1-propanol in 2-propanol. Optimalni pogoji za pripravo CLEAs in mCLEAs so koncentracija encima β-galaktozidaze 50 mg/ml in 2-urno zamreženje pri 10°C ob dodatku 1,5% (v/v) mrežnega povezovalca glutaraldehida (GA). Ugotovili smo tudi, da so CLEAs in mCLEAs pri 2-urni izpostavljenosti na 50°C še stabilni, medtem ko pri izpostavljenosti na 70°C njihova aktivnost upade.
Keywords: β-galaktozidaza, zamreženi encimski skupki, mrežni povezovalec, obarjanje, zamreženje, imobilizacija
Published in DKUM: 04.10.2016; Views: 1851; Downloads: 272
Full text (1,99 MB)