Mikroobide ja materjalide vastasmõjude uurimisgrupp

27.09.2023

Mikroobidevastased materjalid ja pinnakatted, nende vastasmõju mikroobidega
Antimikroobsuse mehhanismid ning täppisrakendused

Märksõnad

nanomaterjalid
pinnakatted
materjaliteadus
antimikroobsus
viirusvastasus

Antimikroobsete lahenduste ja pinnakatetega on grupi liikmed koostöös materjaliteadlastega tegelenud alates 2015. aastast. Esimene antimikroobseid materjale ning pinnakatteid puudutav projekt, milles osalesime, puudutas mikroobivastaseid nanomaterjale ("In vitro toksikoloogilisete meetodite arendamine uute antimikroobsete nanomaterjalide eesmärgipäraseks disainiks”) ning selle tulemusel valisime välja sobivaimate mikroobivastaste omadustega materjalid, mida saaks kasutada efektiivseimate mikroobivastaste toodete, nt plastid valmistamisel. Projekti tulemuste tutvustus.
Antimikroobsete pinnakatete uurimist jätkasime kahe arendusgrandi raames, mille fookus oli pinnakatete valmistamise rakenduslikumatel aspektidel. Projekti "Uudsed mikroobidevastased pinnakatted” raames testisime sobivaid maatrikseid antimikroobsete nanoosakeste kandmiseks kõvadele pindadele. Projekti "Antimikroobsete reaalelu oludes testitud pinnakatete arendamine katsetootmise faasi” vältel arendame mikroobivastaseid nanoosakesi sisaldavate maatriksite valmistamist edasi tööstuslikule tasemele.
Lisaks mikroobivastaste materjalide ja pindade arendamisele oleme ka huvitatud nende materjalide ja pinnakatete mõjumehhanismide ning nende poolt bakteritele põhjustatud stressitingimuste väljaselgitamisest.
Alates 2020. aastast oleme seoses projektiga "Universaalne töötlusmeetod viirusvastase toime saavutamiseks raskesti puhastatavatel pindadel” seotud ka viirusvastase toimega materjalide ja pindade uurimisega.

2021. aastal käivitus Euroopa Horisondi projekt “Patogeensete mikroobide levik pindadel“, mille raames tegeleme edasi võimalikult efektiivsete ning kasutamiseks ohutute mikroobivastaste kattematerjalide väljatöötamise ja testimisega. Teiselt poolt oleme huvitatud antimikroobsetel pindadel kujunevate bakterite stressivastuste, adaptatsiooni ning resistentsuse kujunemise uurimisega (vaata projekti “Bakterite stressivastused ja adaptatsioon antimikroobsetel pindadel ning nende roll antibiootikumiresistentsuse kujunemisel”).

Uurimisgrupp on 2024. aasta septembrist kaasatud EL rahastatud koostööprojekti “Twinning on functional antimicrobial surfaces testing and evaluation for real-world performance and sustainability”, mille partnerid on Oulu Ülikool Soomest, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Saksamaalt ja Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology Šveitsist. Projekti peamine eesmärk on uute teadmiste ja kogemuste omandamine valgusaktiveeritavate pinnakatete valmistamisel ja testimisel. Alates 2024. aastast osaletakse ka ühisprojektis Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudiga “Sünergial põhinevad antimikroobsed pinnakatted - innovatiivsed rakendused tervishoius”.

Uurimisgrupp on seotud ka kolme EL teaduskoostöövõrgustikuga COST: EURO-MIC, Searching for Nanostructured or pOre fOrming Peptides for therapY ja Building Consensus on Biofilm Regulatory Decision Making.”

Töögrupil on tihe koostöö TÜ füüsika instituudi röntgenspektroskoopia laboratooriumiga materjalide sünteesi ning iseloomustamise osas.

Päises kasutatud pildi autor: Aleksandr Käkinen

Mohan, Mahendra K.; Kaur, Harleen; Rosenberg, Merilin; Duvanova, Ella; Lukk, Tiit; Ivask, Angela; Karpichev, Yevgen (2024). Synthesis and Antibacterial Properties of Novel Quaternary Ammonium Lignins. ACS Publications. https://doi.org/10.1021/acsomega.4c06000

Rosenberg, Merilin; Park, Sandra; Umerov, Sigrit; Ivask, Angela (2024). Experimental evolution of Escherichia coli on solid silver, copper, stainless steel, and glass surfaces. BioRxiv. https://doi.org/10.1101/2024.06.06.597739

Kook, Mati; Kaur, Harleen; Danilian, Dmytro; Rosenberg, Merilin; Kisand, Vambola; Ivask, Angela (2024). Durability of photocatalytic ZnO-based surface coatings and preservation of their antibacterial effect after simulated wear. Journal of Coatings Technology and Research. https://doi.org/10.1007/s11998-023-00868-2

Nefedova, Alexandra; Svensson, Fredric G; Vanetsev, Alexander S; Agback, Peter; Agback, Tatiana; Gohil, Suresh; Kloo, Lars; Tätte, Tanel; Ivask, Angela; Seisenbaeva, Gulaim A; Kessler, Vadim G (2024). Molecular Mechanisms in Metal Oxide Nanoparticle-Tryptophan Interactions. Inorganic Chemistry, 63 (19), 8556−8566. http://dx.doi.org/10.1021/acs.inorgchem.3c03674

Danilian, Dmytro; Bundruck, Franziska Maria; Kikas, Arvo; Kaambre, Tanel; Mandar, Hugo; Lehner, Sandro; Gogos, Alexander; Kozlova, Jekaterina; Kook, Mati; Kiisk, Valter; Link, Joosep; Stern, Raivo; Ivask, Angela; Kisand, Vambola; Parna, Rainer (2024). Reusable magnetic mixture of CuFe2O4-Fe2O3 and TiO2 for photocatalytic degradation of pesticides in water. RSC Advances, 14 (18), 12337−12348. http://dx.doi.org/10.1039/d4ra00094c

Nefedova, A., Rausalu, K., Zusinaite, E., Kisand, V., Kook, M., Smits, K., Vanetsev, A., Ivask, A. (2023) Antiviral efficacy of nanomaterial-treated textiles in real-life like exposure conditions. Heliyon. 9(9):e20067. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e20067

Kaur, H., Rosenberg, M., Kook, M., Danilian, D., Kisand, V., Ivask, A. (2023) Antibacterial activity of solid surfaces is critically dependent on relative humidity, inoculum volume and organic soiling. BioRxiv 2023.03.28.534510; https://doi.org/10.1101/2023.03.28.534510

Ivask, A., Ahonen, M., Kogermann, K. (2022) Antimicrobial Nano Coatings. Nanomaterials 12(23), 4338. http://dx.doi.org/10.3390/nano12234338

Qiao, R., Mortimer, M., Richter, J., Rani-Borges, B., Yu, Z., Heinlaan, M., Lin, S., Ivask, A. (2022). Hazard of polystyrene micro-and nanospheres to selected aquatic and terrestrial organisms. Science of The Total Environment, 158560. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158560

Rani-Borges, B., Meitern, R., Teesalu, P., Raudna-Kristoffersen, M., Kreitsberg, R., Heinlaan, M., Tuvikene, A., Ivask, A. (2022) Effects of environmentally relevant concentrations of microplastics on amphipods. Chemosphere, 309P1, 136599. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.136599

Nefedova, A., Rausalu, K., Zusinaite, E., Vanetsev, A., Rosenberg, M., Koppel, K., Lilla, S., Visnapuu, M., Smits, K., Kisand, V., Tätte, T., Ivask., A. (2022) Antiviral efficacy of cerium oxide nanoparticles. Scientific Reports, 12 (18746). http://dx.doi.org/10.1038/s41598-022-23465-6

Kisand, V., Visnapuu, M., Rosenberg, M., Danilian, D., Vlassov, S., Kook, M., Lange, S., Pärna, R., Ivask, A. (2022) Antimicrobial Activity of Commercial Photocatalytic SaniTise™ Window Glass. Catalysts, 12 (2), 197. http://dx.doi.org/10.3390/catal12020197

Kuku raadio saade “Kuue samba taga: Mis on nanomaterjalid?”
Loodusteadlased kestlikust arengust: mis värvi on tulevik? (18.11.2022, järelvaadatav alates kl 11:40, ettekanne Worksup platvormil)
Novaator: Mikroobivastaste pindade katsetused jäävad ohtlikult eluvõõraks
Pealtnägija: koroonaviiruse uurimiseks sobiv tipplabor seisab Eestis juba aastaid tühjalt
Nutikas: Siret Rutiku ja Angela Ivask. Koroonaviirusega seotud uuringud
Intervjuu: Viiruse pärssimise uuring
Forte: Tartu teadlased asuvad hõbedaga koroonat tapma?
Novaator: Liikurrobotist plasmani: Eesti teadlased otsivad koroonarohtu mitmel rindel
Tervis Pluss: Viirustega võitlemisel tulevad appi mikroobe tapvad metallpinnad
Tartu Ülikooli koroonakonverents: Arukas kohanemine koroonaviirusega
Novaator: Valgelibled aitavad inimestel nanohõbeda mürgisust taluda

Antimikroobsete pinnakatete jätkusuutlikkus ning toimivus reaalelukasutuses
01.09.2024–31.08.2027
Rahastamine: 941 977 EUR
Vastutav täitja: Angela Ivask
Number: 101159721
Rahastaja: Euroopa Komisjon
Asutus: Tartu Ülikool, Loodus- ja täppisteaduste valdkond, molekulaar- ja rakubioloogia instituut

Sünergial põhinevad antimikroobsed pinnakatted - innovatiivsed rakendused tervishoius
01.01.2024–31.12.2028
Vastutav täitja: Mariliis Sihtmäe
Number: TemTA55
Rahastaja: Eesti Teadusagentuur
Asutus: Tartu Ülikool, Loodus- ja täppisteaduste valdkond, molekulaar- ja rakubioloogia instituut

Patogeensete mikroobide levik pindadel
01.09.2022–31.08.2026
Rahastamine: 399 950 EUR
Vastutav täitja: Angela Ivask
Number: 101057961
Rahastaja: Euroopa Komisjon
Asutus: Tartu Ülikool, Loodus- ja täppisteaduste valdkond, molekulaar- ja rakubioloogia instituut

Bakterite stressivastused ja adaptatsioon antimikroobsetel pindadel ning nende roll antibiootikumiresistentsuse kujunemisel
01.01.2022–31.12.2026
Rahastamine: 487 625 EUR
Vastutav täitja: Angela Ivask
Number: PRG1496
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Asutus: Tartu Ülikool, Loodus- ja täppisteaduste valdkond, molekulaar- ja rakubioloogia instituut

Teadusgrupp pakub mitmesuguseid uurimistöö teemasid bakalaureuse- ja magistriüliõpiastele.

- Puuteülekande testi optimeerimine pindade antimikroobse aktiivsuse hindamisel

- Bakterite evolutsioon antimikroobse stressi tingimustes

- Antimikroobsete ühendite põhjustatud stressivastused bakterites

- Horisontaalne geeniülekanne bakterites antimikroobse stressi tingimustes

- Kliiniliselt relevantsete bakteritüvede tundlikkus antimikroobsetele ühenditele

Huvi korral võta kontakti uurimisgrupiga.