Skoči na vsebino
DomovPredmetiBioprocesno inženirstvo bioloških makromolekul, virusov in celic

Bioprocesno inženirstvo bioloških makromolekul, virusov in celic

Vrsta predmeta: teoretični

Število kreditnih točk: 5

Semester izvajanja: Celoletni

Opis predmeta

Predstavljeni bodo sodobni inženirski trendi pridobivanja in izolacije bioloških makromolekul (kot so encimi, monoklonska protitelesa, plazmidna DNA), virusov (bakteriofagov in humanih virusov) in celic (matične celice) ter biokatalitskih procesov, ki so in bodo pomembni na podočju varnosti, prehrane in zdravja. Podrobno bodo predstavljene sodobne tehnike pridobivanja bioloških makoromolekul, virusov in celic, ter biokatalitskih procesov z encimi in celicami s povdarkom na mikroreaktorjih in kontinuirnih procesih. Glavni poudarek predmeta bo na različnih tehnikah izolacije obravnavanih bioproduktov na osnovi obarjanja, kristalizacije, ekstrakcije, različnih membranskih separacij in kromatografije, ter sodobni trendi kot so kontinuirna ekstrakcija in kromatografija. Študentje bodo seznanjeni z osnovami načrtovanja eksperimentov s poudarkom na QbD (Quality by Design), regulatornimi aspekti pridobivanja farmacevtskih učinkovin npr. PAT (Process Analytical Technology) in s tem povezano specifično analitiko. Poseben sklop bodo tehnologije za enkratno uporabo (angl. single use ali disposable) ter integrirani procesi in razlogi za njihovo uporabo. Predstavljeni bodo tudi konkretni primeri procesov.

 

Ker je predmet izrazito aplikativno naravnan, bodo znaten del predmeta predstavljale laboratorije vaje v obliki delavnice, ki bodo soorganizirane s centrom odličnosti COBIK in farmacevtskimi podjetji iz Slovenije in tujine. Namen je, da bo vsak študent praktično izvedel procese izolacije bioloških makromolekul, virusov ter celic z različnimi tehnikami in se tako seznanil s ključnimi praktičnimi izzivi.

Cilji in kompetence

  • Razumevanje teoretičnih principov tehnologij uporabljenih pri pridobivanju in izolacijah bioloških makromolekul, virusov in celic
  • Razumevanje koncepta kontinuirnih procesov in mikroreaktorjev
  • Razumevanje načrtovanja in vodenja biokatalitskih procesov
  • Razumevanje regulatornih konceptov
  • Razumevanje tehnologij za enkratno uporabo ter integriranih procesov

Metode poučevanja in učenja

  • predavanja
  • seminarji (v obliki rednih seminarskih predstavitev z diskusijami)
  • praktične laboratorijske vaje v sodelovanju s strokovnjaki iz farmacevtskh podjetij ter znanstvenih institucij iz Slovenije in tujine

 

Predvideni študijski rezultati

  • Sposobnost vključevanja pridobljenega znanja v projektu
  • Izkazano doseganje izobraževalnih ciljev

Reference nosilca

  1. Aleš Podgornik, Vida Smrekar, Peter Krajnc, Aleš Štrancar, "Estimation of methacrylate monolith binding capacity from pressure drop data", J. chromatogr., A, vol. 1272, str. 50-55, 11. Jan. 2013, doi: 10.1016/j.chroma.2012.11.057. [COBISS.SI-ID 16493846]
  2. Vida Smrekar, Franc Smrekar, Aleš Štrancar, Aleš Podgornik, "Single step plasmid DNA purification using methacrylate monolith bearing combination of ion-exchange and hydrophobic groups", J. chromatogr., A, vol. 1276, str. 58-64, 2013, doi: 10.1016/j.chroma.2012.12.029. [COBISS.SI-ID 4199288]
  3. Urh Černigoj, Urška Vidic, Miloš Barut, Aleš Podgornik, Matjaž Peterka, Aleš Štrancar, "A multimodal histamine ligand for chromatographic purification of plasmid DNA", J. chromatogr., A, vol. 1281, str. 87-93, 2013, doi: 10.1016/j.chroma.2013.01.058. [COBISS.SI-ID 4263544]
  4. Claire S. Burden, Jing Jin, Aleš Podgornik, Daniel G. Bracewell, "A monolith purification process for virus-like particles from yeast homogenate", Journal of chromatography. B, Analytical technologies in the biomedical and life sciences, vol. 880, str. 82-89, 2012, doi: 10.1016/j.jchromb.2011.10.044. [COBISS.SI-ID 4112760]
  5. Nika Lendero Krajnc, Franc Smrekar, Aleš Štrancar, Aleš Podgornik, "Adsorption behavior of large plasmids on the anion-exchange methacrylate monolithic columns", J. chromatogr., A, vol. 1218, iss. 17, str. 2413-2424, 2011, doi: 10.1016/j.chroma.2010.12.058. [COBISS.SI-ID 3940984]
  6. Franc Smrekar, Mateja Ciringer, Aleš Štrancar, Aleš Podgornik, "Characterisation of methacrylate monoliths for bacteriophage purification", J. chromatogr., A, vol. 1218, iss. 17, str. 2438-2444, 2011, doi: 10.1016/j.chroma.2010.12.083. [COBISS.SI-ID 3940728]
  7. Franc Smrekar, Mateja Ciringer, Janez Jančar, Peter Raspor, Aleš Štrancar, Aleš Podgornik, "Optimization of lytic phage manufacturing in bioreactor using monolithic supports", J. sep. sci., vol. 34, issue 16/17, str. 2152-2158, 2011. [COBISS.SI-ID 3942008]
  8. Franc Smrekar, Aleš Podgornik, Mateja Ciringer, Sandra Kontrec, Peter Raspor, Aleš Štrancar, Matjaž Peterka, "Preparation of pharmaceutical-grade plasmid DNA using methacrylate monolithic columns", Vaccine, str. 2039-2045. [COBISS.SI-ID 3772280]
  9. NOVAK, Uroš, ŽNIDARŠIČ PLAZL, Polona. Integrated lipase-catalyzed isoamyl acetate synthesis in a miniaturized system with enzyme and ionic liquid recycle. Green processing and synthesis, ISSN 2191-9542. [Print ed.], 2013, vol. 2, no. 6, str. 561-568, ilustr. http://www.degruyter.com/view/j/gps.2013.2.issue-6/gps-2013-0082/gps-2013-0082.xml?format=INT, doi: 10.1515/gps-2013-0082. [COBISS.SI-ID 1656111]
  10. NOVAK, Uroš, POHAR, Andrej, PLAZL, Igor, ŽNIDARŠIČ PLAZL, Polona. Ionic liquid-based aqueous two-phase extraction within a microchannel system. Sep. purif. technol., 2012, vol. 97, no. 1, str. 172-178, doi: 10.1016/j.seppur.2012.01.033. [COBISS.SI-ID 35736325]
  11. TIŠMA, Marina, ŽNIDARŠIČ PLAZL, Polona, VASIĆ-RAČKI, Đurđa, ZELIĆ, Bruno. Optimization of laccase production by Trametes versicolor cultivated on industrial waste. Appl. biochem. biotechnol., 2012, vol. 166, no. 1, 36-46, doi: 10.1007/s12010-011-9401-1
  12. MARQUES, M. P. C., FERNANDES, P., CABRAL, Joaquim M. S., ŽNIDARŠIČ PLAZL, Polona, PLAZL, Igor. Continuous steroid biotransformations in microchannel reactors. New biotechnology, 2012, vol. 29, no. 2, 227-234, doi: 10.1016/j.nbt.2011.10.001.
  13. CVJETKO, M., VORKAPIĆ-FURAČ, Jasna, ŽNIDARŠIČ PLAZL, Polona. Isoamyl acetate synthesis in imidazolium-based ionic liquids using packed bed enzyme microreactor. Process biochem., 2012, vol. 47, no. 9, 1344-1350, doi: 10.1016/j.procbio.2012.04.028
  14. STOJKOVIČ, Gorazd, ŽNIDARŠIČ PLAZL, Polona. Immobilization of yeast cells within microchannels of different materials. Acta chimica slovenica, ISSN 1318-0207. [Tiskana izd.], 2010, vol. 57, no. 1, str. 144-149. http://acta.chem-soc.si/57/57-1-144.pdf. [COBISS.SI-ID 33807877],
  15. LIU, Mingqiang, NOVAK, Uroš, PLAZL, Igor, FRANKO, Mladen. Optimization of a thermal lens microscope for detection in a microfluidic chip. International journal of thermophysics, ISSN 0195-928X, 12 str., doi: 10.1007/s10765-013-1515-y. [COBISS.SI-ID 2895867]
  16. SKUBIC, Blaž, LAKNER, Mitja, PLAZL, Igor. Sintering behavior of expanded perlite thermal insulation board : modeling and experiments. Industrial & engineering chemistry research, ISSN 0888-5885. [Print ed.], 9. jul. 2013, vol. 52, no. 30, str. 10244-10249, ilustr. http://pubs.acs.org/doi/ipdf/10.1021/ie400196z, doi: 10.1021/ie400196z. [COBISS.SI-ID 1604399]
  17. ŽNIDARŠIČ PLAZL, Polona, PLAZL, Igor. Development of a continuous steroid biotransformation process and product extraction within microchannel system. Catal. today., 2010, vol. 157, no. 1/4, 315-320, doi: 10.1016/j.cattod.2010.01.042.
  18. MARQUES, M. P. C., FERNANDES, P., CABRAL, Joaquim M. S., ŽNIDARŠIČ PLAZL, Polona, PLAZL, Igor. On the feasibility of in-situ steroid biotransformation and product recovery in microchannels. Chem. eng. j., 2010, vol. 160, 708-714, doi: 10.1016/j.cej.2010.03.056.
  19. ŽNIDARŠIČ PLAZL, Polona, PLAZL, Igor. Modelling and experimental studies on lipase-catalyzed isoamyl acetate synthesis in a microreactor. Process biochemistry, ISSN 1359-5113, 2009, vol. 44, no. 10, str. 1115-1121, doi: 10.1016/j.procbio.2009.06.003. [COBISS.SI-ID 3054541]
  20. TIŠMA, Marina, ZELIĆ, Bruno, VASIĆ-RAČKI, Đurđa, ŽNIDARŠIČ PLAZL, Polona, PLAZL, Igor. Modelling of laccase-catalyzed L-DOPA oxidation in a microreactor. Chem. eng. j., 2009, vol. 149, no. 1/3, 383-388, doi: 10.1016/j.cej.2009.01.025.

Temeljni viri in literatura

Izbrana poglavja iz Carta G., Jungbauer A. Protein Chromatography: Process Development and Scale-Up, Wiley-VCH, Weinheim, 2010

Izbrana poglavja iz Subramanian G. (Eds.). Biopharmaceutical production technology. Weinheim: Wiley-VCH, 2012

Izbrana poglavja iz Hessel, V., Renken, A., Schouten, J.C., Yoshida, J.-I. (2009) editors, Micro Process Engineering: A Comprehensive Handbook, Vol. 1-3, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany

Izbrana poglavja iz Buchholz K., Kasche V., Bornscheuer U.T. (2012) Biocatalysts and Enzyme Technology, 2nd Edition

 

Znanstveni članki  iz tekoče znanstvene perodike.

Bodi na tekočem

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Tržaška cesta 25, 1000 Ljubljana

E:  dekanat@fe.uni-lj.si T:  01 4768 411

Vprašajte nas