Dosežki

Večji projekti zadnjih desetih let, ki so tudi tržno zanimivi ali pa so bili izvedeni z ali ekskluzivno za industrijske partnerje, so sledeči:

1986-1990 in 1999-2008, čiščenje tehnične fosforne kisline do prehrambene kvalitete in razvoj postopkov za proizvodnjo čiste fosforjeve (V) kisline ter njenih soli iz nevodnih medijev;

Razvojno raziskovalni projekt (pod vodstvom prof. dr. Viktorja Grilca), delno sofinanciran s strani države, je predstavljal dolgoročno sodelovanje s Tovarno kemičnih izdelkov (TKI), Hrastnik (predstavnika dr. Franc Kaluža in mag. Ladislav Krašovec) pri razvoju postopka čiščenja tehnične fosforjeve kisline za živilsko uporabo in v nadaljevanju pridobivanja čistih soli ortofosforjeve (V) kisline.

Solventna ekstrakcija fosforne kisline v pilotni »Quickfit« pulzni koloni s perforiranimi ploščami (KI).

2004 -2013, Nova vodotopna oblika koencima Q10; Odsek za prehrambeno kemijo

Na podlagi podeljene licence za patentirani postopek, je bila licenčnemu partnerju omogočena prodaja izdelkov z dodanim koencimom Q10 v več državah.

 

Zgoraj od leve proti desni: dr. Andrej Šmidovnik, dr. Alenka Golc Wondra, dr. Mirko Prošek, dr. Monika Vidmar Stražišar, prof. dr. Janko Žmitek, dr. Maja Milivojević Fir in dr. Samo Andrenšek. Spodaj: izdelki v katere je bila vgrajena nova vodotopna oblika koencima Q10.

Pomen izuma se kaže v gospodarskih učinkih: samo v letu 2012 je bilo prodanih okrog 6,5 milijona kosov izdelkov z vodotopnim koencimom Q10 v skupni vrednosti 7,5 milijona €. Skupen neposredni učinek izuma za Kemijski inštitut pa je bil 580.000 €. Raziskovalna skupina pa ni bila uspešna samo z vidika gospodarskih učinkov, ampak je prijavila in pridobila tudi več domačih in tujih patentov ter objavila 15 znanstvenih in 6 strokovnih člankov, ter za svoje dosežke dobila Zlati priznanji za inovacijo Gospodarske zbornice Slovenije (maj in junij 2006) ter Puhovo priznanje 2013 (najvišje priznanje RS za inovacije).

2006 -2013, Asorbio – zeolit za zmanjševanje emisij v industriji in kmetijstvu;

Razvojno raziskovalni projekt NASIL – Napredni AlumnoSILikati. Rezultat sedemletnega projekta (pod vodstvof prof. dr. Slavka Kaučiča), osredotočenega na raziskovanje in razvoj materialov za zmanjšanje emisij škodljivih plinov v okolje.

foto: Damjan Makuc

Desno: Asorbio izdelek v maloprodaji in levo: utrinki iz predstavitve projekta (od leve proti desni: dr. Andrej Horvat, prof. dr. Nataša Zabukovec Logar, Branko Ravnik, Jadranka Jezeršek Turnes).

Asorbio je trajnosten in ekološki adsorbent na osnovi zeolita, ki je zaradi dobre vpojnosti vonjav, vlage, različnih plinov in težkih kovin ter filtracijskih sposobnosti primeren za uporabo v kmetijstvu in industriji ter hkrati dostopen široki potrošnji z visokim potencialom na globalnem trgu. Predstavljeni razvojni dosežek je dokaz, da timsko delo vrhunskih znanstvenikov in razvojnih skupin iz industrije omogoča ustvarjanje sodobnih, potrošniku in okolju prijaznih izdelkov. Rezultati projekta in izdelek Asorbio lahko učinkovito prispevajo k uresničevanju Gothenburškega protokola, ki od Slovenije zahteva zmanjševanje emisij v zraku, ter omogočajo ohranjanje čistega okolja in spodbujajo konkurenčnost slovenske industrije. Produkt je bil od leta 2012 dostopen tudi v maloprodaji. 

2010 -2012, Premazi: Sol-gel antikorozijska zaščita absorberskih površin pripravljenih po postopku fizikalnega naparevanja in Spektralno selektivni premazi z aminosilani modificiranimi pigmenti

Sol-gel antikorozijska zaščita absorberskih površin pripravljenih po postopku fizikalnega naparevanja (WO2010112481) omogoča antikorozijsko zaščito Alanodovega produkta na trgu. Stranka si je z nakupom patenta zagotovila tehnologijo antikorozijske zaščite za obstoječ produkt. Nov produkt tako omogoča daljšo življenjsko dobo absorberjev sončne svetlobe v območjih z višjo stopnjo korozije (vlažna in vroča okolja).

Spektralno selektivni premazi z aminosilani modificiranimi pigmenti (EP2432835) Se izdeluje v podjetju Helios. Helios patentiran produkt dobavlja v Alanod za potrebe njihove nove proizvodnje linije. Prednosti omenjenega patenta so, cenejša in hitrejša proizvodnja absorberske pločevine z veliko boljšo antikorozijsko zaščito kot jo nudi absorberska pločevina izdelana po postopku fizikalnega naparevanja.

(http://www.solarthermalworld.org/content/germany-coil-coating-line-solar-applications).

Selektivni premaz z modrim odtenkom (WO2013158049) razvit na željo kupca, predstavljen na sejmu Intersolar 2012. Premaz omogoča izdelavo vizualno in optično podobnega izdelka, kot ga podjetje izdeluje po postopku fizikalnega naparevanja.

Absorber s premazom kupljenim 2010 (levo) in absorber s selektivnim premazom z modrim odtenkom (desno) predstavljeno na sejmu Intersolar München 2012.

2011-2016, Premazi za koncentratorske sončne elektrarne;

Z izraelsko podjetje Brightsource Energy smo v projektu, ki je trajal dobrih pet let, pripravili preko 400 formulacij premazov z visoko sončno absorptivnostjo kot tudi selektivnih premazov. Ti premazi se bodo v bližnji prihodnosti uporabljali na absorberskih površinah elektrarn kot je Ivanpah (http://www.ivanpahsolar.com/).

Za omenjeno podjetje smo testirali tudi premaz, ki sedaj daje energijo več sto tisoč domovom v Kaliforniji. Poleg razvoja premazov smo aktivni tudi na področju ocene življenjske dobe premazov »Life-time assessment projekt«, v katerem smo poleg eksperimentalnega dela pripravili tudi model za oceno življenjske dobe premaza za elektrarno, ki je v izgradnji v Izraelu (Ashalim project, http://en.wikipedia.org/wiki/Ashalim_power_station).

Preko 200 m visok stolp z absorberji na vrhu obkrožen z 50000 ogledali, ki koncentrirajo sončno svetlobo na absorber katerega delovna temperatura je okrog 600 °C (projekt Ivanpah med izgradnjo).

V okviru projekta smo pripravili tudi večjo količino premaza (scale up) za tri tonski pilotni absorber, ki je sedaj postavljen v Izraelu. Pri nanašanju in utrjevanju premaza smo sodelovali s podjetji: Chemcolor – Sevnica, Steber – Ravne in Metal – Ravne, kjer je bil premaz absorberja utrjen in nato poslan nazaj v podjetje AlstomPower, ki je izdelalo t.i. »molten salt« absorber. Omenjeni projekti močno vplivajo na zmanjšanje emisij plinov v ozračje, kar je tudi osnovno sporočilo pariške konference (2015 United Nations Climate Change Conference).

2004 -2016, Mg akumulatorji; sodelovanje s podjetjem HONDA

Gre za raziskovalni projekt na področju modernih baterijskih sistemov, katerega namen je pregledati možne tehnologije Mg akumulatorjev in predstaviti "proof of concept" na koncu projekta. Projekt se izvaja pod vodstvom prof. dr. Roberta Dominka na Kemijskem inštitutu. Dodatno pri projektu sodelujeta še Chalmers Univerza v Goeteburgu, Švedska ter Univerza v Varšavi. Je 100 % financiran s strani podjetja HONDA.

 

Mg akumulatorji predstavljajo naslednjo generacijo sodobnih akumulatorskih sistemov, ki naj bi omogočali uporabo kovinskega Mg kot negativne elektrode in s tem imeli podobno energijsko gostoto kot litij ionski akumulatorji. Naslednja prednost Mg akumulatorjev sta cena in dostopnost Mg, ki je razširjen po celotni zemeljski obli, medtem ko so nahajališča litija predvsem v Južni Ameriki. Projekt je usmerjen k razvoju pozitivne elektrode (bodisi organske ali anorganske) in razvoju brezvodnega elektrolita.

2014-2016, Sodelovanje z nanobiotehnološkim podjetjem Oxford Nanopore Technologies pri raziskavah bioloških nanopor

Odsek za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo od leta 2014 sodeluje z angleškim nanobiotehnološkim podjetjem Oxford Nanopore Technologies v raziskavah bioloških nanopor. Nanopore se uporabljajo v modernih aplikacijah senzorike za detekcijo snovi ali določanje zaporedja molekul DNA. Biološke nanopore nastanejo na površini lipidnih membran tako, da se več molekul naravnega toksina poveže v oligomerno strukturo, ki je izredno stabilno. Obstaja majhno število znanih bioloških nanopor. V sodelovanju s podjetjem Oxford Nanopore Technologies smo sodelovali pri temeljnih raziskavah lastnosti nanopor proteina lizenina, ki ga najdemo v telesni tekočini deževnikov, in učinkovito tvori nanopore na lipidnih membranah, ki vsebujejo lipid sfingomielin. Lizenin je zelo podoben bakterijskim proteinom, ki tvorijo pore, in je zato pomemben modelni sistem za razumevanje delovanja bakterijskih toksinov. V letu 2016 smo uspeli objaviti znanstveni članek v reviji Nature Communications (Podobnik M, Savory P, Rojko N, Kisovec M, Wood N, Hambley R, Pugh J, Wallace EJ, McNeill L, Bruce M, Liko I, Allison TM, Mehmood S, Yilmaz N, Kobayashi T, Gilbert RJ, Robinson CV, Jayasinghe L, Anderluh G. (2016) Crystal structure of an invertebrate cytolysin pore reveals unique properties and mechanism of assembly. Nature Communications 7:11598), kjer smo opisali strukturo nanopore lizenina, ki ima potencial za razvoj senzorjev za detekcijo majhnih molekul v nanobiotehnoloških aplikacijah.

Zgradba nanopore toksina lizenina. 

1996-2016, Sodelovanje s podjetjem Lek pri razvoju podobnih bioloških zdravil

Sodelovanje Kemijskega inštituta s podjetjem Lek je en najlepših primerov, kako lahko slovenska industrija v tesni navezavi z akademskimi inštitucijami razvije moderne in inovativne produkte, ki se lahko prodajajo po vsem svetu. Začetki sodelovanje Kemijskega inštituta s podjetjem Lek segajo v 60. leta in so bili takrat omejeni na raziskave naravnih produktov, kot npr. ergot alkaloidov ali klavulanske kisline. Tesno sodelovanje s podjetjem Lek d.d. pri razvoju podobnih bioloških zdravil se je pričelo konec devetdesetih let prejšnjega stoletja. Leta 1996 so se pričele raziskave različnih sistemov za kloniranje in izražanje granulocitne kolonije spodbujajočega dejavnika (G-CSF), ki se v medicini uporablja za spodbujanje nastajanja in dozorevanja krvnih celic. Leta 1997 pa so se pričele aktivnosti za lastno pridobivanje eritropoetina (EPO). To je pripeljalo do ojačitve raziskovalne skupine, ki se je ukvarjala z razvojem podobnih bioloških zdravil. Mešana skupina raziskovalcev podjetja Lek d.d. in raziskovalcev Laboratorija za biosintezo in biotransformacijo (zdaj Odseka za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo) je v naslednjih letih uspela razviti inovativen tehnološki postopek za pridobivanje G-CSF (filgrastim) v bakteriji Escherichia coli in ga uspela prenesti v večje merilo. Postopek je celovito zajel vse stopnje razvoja in je vključeval načrtovanje optimiziranega gena za izražanje v bakteriji, ustrezne postopke biosinteze in čiščenja do kvalitete potrebne za farmacevtske formulacije. Po prehodu Leka v skupino Sandoz (Novartis) se je mešana raziskovalna skupina intenzivno vključila v razvoj skupnega postopka, ki v veliki meri temelji na postopku razvitem na Kemijskem inštitutu. Skupina je bila tudi intenzivno vključena pri prenosu postopka v proizvodno merilo. Industrijska proizvodnja poteka od leta 2009. Sandozovo podobno biološko zdravilo filgrastim je v sredini 2013 postalo prvo podobno biološko zdravilo, ki je prehitelo porabo svojega referenčnega produkta (Neupogen® originatorja Amgen) na evropskem trgu in je danes največkrat dnevno predpisan G-CSF v Evropi, hkrati pa tudi največkrat predpisano podobno biološko zdravilo G-CSF na svetu. Leta 2015 ga je ameriška Agencija za hrano in zdravila (FDA) odobrila tudi za prodajo na ameriškem trgu.

Mešana raziskovalna skupine se je na Kemijskem inštitutu po letu 2004 ukvarjala z razvojem farmacevtskih proteinov druge generacije, z namenom razvoja farmacevtskih proteinov, ki so boljša in predvsem bolniku bolj prijazna zdravila. Največ uspehov so dosegli s pegilacijo, ki je izboljšala stabilnost in farmakološke lastnosti proteinov. Različne vrste pegilacijskih metod so bile preizkušene na različnih proteinih. V sklopu teh raziskav je bil razvit postopek za pridobivanje pegfilgrastima, za katerega so pred kratkim v Leku uspešno prestali kontrolo FDA. Tudi zaradi odličnega znanja slovenskih raziskovalcev na področju modifikacije proteinov je bil Lek Mengeš izbran kot lokacija za klinično in komericalno proizvodnjo pegilirane oblike filgrastima za podjetje Sandoz.

Za dosežke na področju razvoja pridobivanja podobnih bioloških zdravil je bila mešana raziskovalna skupina večkrat nagrajena. Leta 2003 je prejela Zlato priznanje Gospodarske zbornice Slovenije za inovacije za postopek pridobivanja G-CSF. Leta 2014 pa je mešana raziskovalna skupina prejela Puhovo priznanje za razvoj podobnih bioloških zdravil filgrastim in pegfilgrastim. Sodelovanje Kemijskega inštituta s podjetjem Lek d.d. je izjemen primer tesnega in dobrega sodelovanja akademskih inštitucij z visoko tehnološkimi podjetji. Dolgoletno in tesno sodelovanje je pripeljalo do prenosa skupnih raziskovalno-razvojnih dosežkov v industrijsko merilo. Vsa leta je bila mešana raziskovalna skupina tudi valilnica kadrov za potrebe slovenske farmacevtske industrije. Danes mešana raziskovalna skupina na inštitutu ne obstaja več, saj so v okviru Lekove Biofarmacevtike Mengeš zrasli številni odlično opremljeni novi laboratoriji in proizvodni obrati in so se Lekovi raziskovalci preselili v Mengeš. Vendar kljub temu sodelovanje med Kemijskim inštitutom in Lekom se uspešno nadaljuje tudi danes.

Mešana raziskovalna skupina Kemijskega inštituta in podjetja Lek je leta 2014 prejela Puhovo priznanje za razvoj podobnih bioloških zdravil filgrastim in pegfilgrastim.