Projektid

Antibiootikumidega saastatud vee puhastamine uudsete magnetiliste nanomaterjalidega (ANTIBIO), 1.01.2022 – 31.12. 2023.

Kogurahastus CNR’ilt: 189 332 Eur. KBFI rahastus: 40 800 Eur.

Koordinaator: Dr. Giuliana Impellizzeri (IMM-CNR, Catania, Italy)

KBFI poolsed põhitäitjad: Anne Kahru (KBFI PI), Irina Blinova, Villem Aruoja, Mariliis Sihtmäe

Projektis sünteesitakse uudsed anorgaanilised (TiO2, ZnO) ja orgaanilised polümeerid antibiootikumidega saastatud vee puhastamiseks. Fe3O4 lisamine materjalidele võimaldab neid peale magnetiga eemaldamist korduvkasutada ja materjalidele seondatud antibiootikumide lagundamine aktiveeritakse nähtava valgusega. Mudelantibiootikumid: Amoksitsilliin, tsiprofloksatsiin ja asitromütsiin. Sünteesitud materjalide keskkonnaohutust hinnatakse KBFI Keskkonnatoksikoloogia Laboris, kasutades OECD/ISO teste bakteritega Vibrio fischeri, vesikirpudega Daphnia magna ja vetikatega Raphidocelis subcapitata.

---

Uudsed antibakteriaalsed nanoosakesed ja nende rakendamine haavasidemetes: kontseptsiooni tõestamine, 1.01.2021-31.12.2022.

KBFI arengufondi grant

Projektijuht: Dr. O. Bondarenko

KBFI põhitäitjad: Dr. A.-L. Kubo, G. Vasiliev, M.D.

Hõbedal (Ag) põhinevaid nanoosakesi tuntakse aastast 1911 ning need on seni pretsedenditult efektiivseim ja kasutatavaim nanoosakestel põhinev lahendus erinevates antibakteriaalsetes toodetes nagu näiteks antibakteriaalsed kateetrid, haavasidemed, õhu- ja veelfiltrid. Meie teadusrühm on aastast 2008 uurinud Ag nanoosakeste antimikroobseid omadusi ja molekulaarseid toimemehhanisme. Aastal 2019 töötasime välja tehnoloogiat Ag nanoosakeste antimikroobse toime võimendamiseks. Käesoleva projekti raames on plaanis uurida selle tehnoloogia efektiivust erinevate bakterite vastu ning luua uudseid antimikroobseid haavaravi tooteid. Kuigi sellised antibakteriaalsed tooted võivad olla väga erinevad, otsustasime keskenduda kontseptsiooni tõestamiseks antibakteriaalsetele haavasidemetele, kuna haavasideme puhul on olemas kindel meditsiiniline problem (infitseeritud haavad) ja lahendamata küsimus (bakteriinfektsioon viib amputatsioonini 14 – 24%-l juhtudest, kuna olemasolevad hõbedal põhinevad haavasidemed ei ole piisavalt efektiivsed). Projekti tulemuseni saadakse uusi teadmisi Ag toimemehhanismidest bakteritele ja luuakse uudse toote prototüüp – senistest tõhusam bakterivastane haavaside.

---

Professionaalsed keskkonna keemilise riski hindajad – PRORISK, 1.04.2020−31.03.2024.

EC Horizon 2020, H2020-MSCA-ITN-2019-859891

Projekti juht KBFIs: Dr. A. Kahru
KBFI põhitäitjad: Dr. V. Aruoja, Dr. M. Heinlaan, Dr. I. Blinova

Kasusaajad: Masaryk University (Tšehhi), Stichting VU (Holland), Norwegian Institute for Water Research (Norra), University of Girona (Hispaania), Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut (Eesti), Spanish National Research Council – Center for Advanced Studies of Blanes (Hispaania), Aarhus University (Taani), Sheffield University (Suurbritannia), Technical University of Denmark (Taani), Consulteco s.r.o. (Tšehhi), Environmental Institute s.r.o. (Slovakkia)

Projekti PRORISK visioon on luua uudne platvorm alustavate teadlaste koolitamiseks keskkonnariski hindamise (KRH) valdkonnas. KRH muutub tänapäeval kiiresti, liikudes lihtsustatud kirjeldavatelt laboratoorsetelt testidelt järjest enam mehhanismipõhiste, ökoloogiliste ja sotsiaalmajanduslike protsessidega seotud teabe kaasamisele. See toob murrangu riskihindamises, muutes selle üha põhjalikumaks ja realistlikumaks, võttes arvesse ka muid moduleerivaid mõjusid, nagu mittekeemilised stressorid või globaalsete muutuste mõju. PRORISKi alustavad teadlased omandavad oskusi, et tegelda selle muutusega riskihindamise paradigmas. Nad töötavad tulevaste ekspertidena ökosüsteemide ja tervise säästva kaitse põhikontseptioonidega – s.o. kahjuliku toime radade (Adverse Outcome Pathway) ja ökosüsteemi teenustega. PRORISKi noored teadlased arendavad ja integreerivad mehhanistlikke arusaamu keemiliste ja bioloogiliste vastasmõjude ning ökosüsteemide toimimisega. Nad suudavad hakkama saada üha keerukamate andmetega. Samuti on nad võimelised kriitiliselt hindama riskihinnagute usaldusväärsust ja keskkonnakahjustuste sotsiaal-majanduslikke kulusid. PRORISK võimaldab alustavatel teadlastel arendada kriitilist võimet sünteesida protsesse erinevatel bioloogilise mitmekesisuse tasemetel, kasutades erinevaid mehhanistlikke, ökosüsteemi- ja sotsiaalmajanduslikke kontseptsioone. See annab neile võimekuse kujundada tulevasi regulatiivseid missioone, mis kaitsevad ökosüsteemide teenuseid ja seega tagavad ökosüsteemi teenuste jätkusuutlikkuse ja heaolu ka pärast käesolevat projekti.

---

Antimikroobsed kitosaani nanokomposiidid biomeditsiinilisteks rakendusteks: efektiivsus ja ohutus, 2020-2024.

Personaalne uurimistoetus, PRG749

Juht: Dr. K. Kasemets

Nanotehnoloogiad võimaldavad sünteesida uudseid antimikroobsete omadustega nanoosakesi erinevateks biomeditsiinilisteks rakendusteks (näiteks haavaplaastrid ja implantaadid), et vähendada infektsioonide ja antibiootikumi-resistentsete tüvede teket ja levikut. Antud projektis (i) sünteesitakse sünergilise toimega nanokomposiidid (NK), mis koosnevad antimikroobsete omadustega Ag või CuO nanoosakestest ja immuun-moduleeriva omadustega kitosaanist, (ii) testitakse NK antimikroobset mõju patogeensetele bakteritele (Staphylococcus aureus, S. epidermidis, Pseudomonas aeruginosa ja Escherichia coli) ja seentele (Candida sp), sh antibiootikumi-resistentsetele tüvedele, (iii) hinnatakse NK ohutust fibroblastide, keratinotsüütide ja endoteeli ning makrofaagi rakkudele, neist tsütokiinide vabanemist ja makrofaagide fagotsütoosi aktiivsust in vitro ning (iv) otsitakse seost NK füüsikalis-keemiliste omaduste ja biomõjude vahel, leidmaks biomeditsiiniliselt tõhusaid kuid samas ebasoovitavate kõrvaltoimeteta nanokomposiite. Biomeditsiiniliselt kõige sobivamate nanokomposiitide täpne struktuur tuvastatakse tuumamagnetresonantsiga (NMR) ja ohutus EpiDerm 3D in vitro nahamudelil.

---

Nanocomposite Engineered Particles for Phosphorus Recovery and Toxicological Risk Assessment for the Aquatic Environment, 1.09.2020−31.12.2022

H2020-MGA-MSCA-IF-867457

Vastutav täitja: Dr. A. Drenkova-Tuhtan

Juhendaja KBFIs: Dr. A. Kahru
Osalejad KBFIs: MSc H. Vija, Dr V. Auoja, Dr M. Sihtmäe, Dr I. Blinova

Phosphorus (P) is an essential nutrient and a key element for agriculture and global food security. Phosphate rock, however, is a finite resource included in the list of critical raw materials for the European Union. Moreover, the remaining reserves have an increasing content of toxic impurities and are concentrated only in a few countries worldwide, leading to a strong import dependency for the nations with resource deficits. Nevertheless, large quantities of phosphorus are present in wastewater and agricultural runoff, representing an untapped secondary source of the valuable nutrient. Engineered nanostructured materials, predominantly metal oxide/hydroxide particles, have been frequently reported as excellent adsorbents for phosphorus in wastewater. However, the uncertainty regarding possible ecotoxicological hazards arising from the application of these materials has opened new research gaps. The main goal of the EU-funded project NanoPhosTox is to test the ecological impact of several promising new nanocomposite P-absorbent particles and optimize their composition to exclude any environmental risks. The potential ecotoxicological hazards will be assessed following OECD and ISO test protocols for ecotoxicity, such as Vibrio fischeri, Algae and Daphnia assays. Ensuring that the materials and their precursors are environmentally friendly will help progress towards commercial application of these promising new P-adsorbents.

---

UV-kiirguse toimel mikroplastist vette leostuvate ainete ohtlikkus veeorganismide (UV-PLASTOX), 2020-2022.

Mobilitas Pluss järeldoktoritoetus, projekt MOBJD509

Juht: Dr. A. Khosrovyan

Mikroplasti (<5 mm ) ohtlikkust keskkonnale teadvustatkse üha enam ning peamiselt veesaastuse võtmes. Samas on hoiatavalt vähe teada UV-kiirguse toimel ‘tavaplasti’ ja bioplasti osakestest vette leostuvate ainete ohtlikkusest veekogude planktilistele ja setteorganismidele. Eriti napib andmeid pikaajaliste ökotoksikoloogiliste mõjude kohta ja nanoplasti osas andmed praktiliselt puuduvad. Antud projektis (i) kohandatakse EU JP Oceans projektis WEATHER MIC välja töötatud laboratoorset seadet UV-kiirguse mõjul pisiplastist vette leostuvate ainete ohtlikkuse uurimiseks KBFI KTL tingimustes; (ii) võrreldakse ‘tava’- ja biolaguneva plasti osakeste leostuskäitumist sh. toksikantide eraldumist; (iii) saadakse uut teavet eritüübiliste ja -suurusega pisiplasti ohtlikkusest mere- ja magevee loomhõljumile ja bakteritele; (iv) otsitakse seoseid plasti koostise, leostuvate ainete ja leotiste ökotoksikoloogilisuse vahel.

---

Erineva toimemehhanismiga keskkonnamürkide mõju vetikakooslustele, 2019-2022.

Stardigrant PSG311

Juht: Dr. V. Aruoja

Kemikaalide riski hindamine põhineb toksilisuse testidel mis viiakse läbi sünteetilises katsekeskonnas kasutades korraga üht liiki. Sellised katsed on kemikaalide võrdlemiseks kasulikud, kuid neist saadud tulemusi ei ole lihtne üle kanda loodusesse, kus on korraga palju liike ja muid lisanduvaid faktoreid. Veekeskkonda käsitlevate toksilisuse testide ennustusjõudu saab suurendada, kasutades looduslikku vett ja liikide kooslusi. Selline lähenemine on tavaline ökoloogias mis käsitleb liigirikkust, funktsionaalset mitmekesisust ning koosluste vastupanuvõimet välisele survele. Käesolev projekt ühendab need kaks valdkonda, võimaldades realistlikumat lähenemist keskkonnamõjudele mis lähtuvad kolme erineva toimemehhanismiga saasteainete rühma esindajatest: orgaanilised kemikaalid, pestitsiidid ja nanoosakesed.

---

Functional Glyconanomaterials for the Development of Diagnostics and Targeted Therapeutic Probes (GLYCONanoPROBES), 2019-2023.

COST CA18132

Juhtkomitee liige: Dr. K. Kasemets

Rohkem infot COST-ist.