MARIE SKŁODOWSKA-CURIE ACTION ITN BIOCLEAN H2020 MSCA
BIOCLEAN
Biofilms cause over 2 million infections annually, resulting in an estimated US$11B in additional patient healthcare costs. Hospital acquired infections cost US$1.8B annually with urinary catheter use associated with up to 90% of these infections. Bacteria will stick to almost any surface in an industrial or household system and produce a slimy matrix composed of cells and polysaccharides, universally known as biofilm. Today the majority of efforts to tackle issues caused by biofilms are based on antimicrobial agents. However, when microorganisms attach to a surface and grow as biofilm, they become less susceptible to chemically diverse biocides and disinfectants.
Even in cases where existing cleaning and sanitisation has broadly met the needs of society and industry, there continues to be increased pressure for sustainable approaches, bio-friendly products and cost and manufacturing efficiency. This requires us to fundamentally better understand the biology, chemistry and physical properties of biofilms and redefine the remediation and management of these systems from purely a chemical cleaning to a biological loosening and/or physical adhesion/cohesion cleaning approach. This requires us to train a new generation of supra-disciplinary researchers who understand the biology and chemistry of the system, real time, under process conditions and are able to model the removal of biofilms from surfaces in an engineering sense, allowing us to better characterise the cleaning problem and potential solutions.
The Bioclean network addresses the urgent need to fill the gap in Europe and beyond of highly skilled young scientists trained in chemistry, engineering and experimental wet lab microbiology who can effectively manage biofilms. Bioclean will provide ESR training through a broad multi-disciplinary research approach, which in turn will create a new generation with unique insights and skill sets combined with a solid industrially relevant foundation in managing bacteria and cleaning through the biofilm prevention and effective removal.
Objectives
These are the research objectives of BioClean:
BIOMIMETIC
The BIO-MIMETIC project will generate a new class of bio-inspired polymers via extraction of natural compounds from renewable resources.
These polymers with novel properties will be produced through a new biological transformation route, involving environmentally friendly enzymatic processes, inspired by polymerisation processes in nature
The novel BIO-MIMETIC process-route will use renewable resources.New enzymes will be developed to transform
bio-mass into bio-based polymers that can be conjugated or cross-linked into novel polymeric structures for consumer products.
BIO-MIMETIC project (GA n° 282945) is co-funded by the FP7 of the European Commission, under the funding scheme Cooperation-ENVIRONMENT THEME [ENV.2011.3.1.9-1] [Eco-innovation!]
http://www.biomimetic-eu-project.eu/
Biofilms cause over 2 million infections annually, resulting in an estimated US$11B in additional patient healthcare costs. Hospital acquired infections cost US$1.8B annually with urinary catheter use associated with up to 90% of these infections. Bacteria will stick to almost any surface in an industrial or household system and produce a slimy matrix composed of cells and polysaccharides, universally known as biofilm. Today the majority of efforts to tackle issues caused by biofilms are based on antimicrobial agents. However, when microorganisms attach to a surface and grow as biofilm, they become less susceptible to chemically diverse biocides and disinfectants.
Even in cases where existing cleaning and sanitisation has broadly met the needs of society and industry, there continues to be increased pressure for sustainable approaches, bio-friendly products and cost and manufacturing efficiency. This requires us to fundamentally better understand the biology, chemistry and physical properties of biofilms and redefine the remediation and management of these systems from purely a chemical cleaning to a biological loosening and/or physical adhesion/cohesion cleaning approach. This requires us to train a new generation of supra-disciplinary researchers who understand the biology and chemistry of the system, real time, under process conditions and are able to model the removal of biofilms from surfaces in an engineering sense, allowing us to better characterise the cleaning problem and potential solutions.
The Bioclean network addresses the urgent need to fill the gap in Europe and beyond of highly skilled young scientists trained in chemistry, engineering and experimental wet lab microbiology who can effectively manage biofilms. Bioclean will provide ESR training through a broad multi-disciplinary research approach, which in turn will create a new generation with unique insights and skill sets combined with a solid industrially relevant foundation in managing bacteria and cleaning through the biofilm prevention and effective removal.
Objectives
These are the research objectives of BioClean:
- To characterise biofilms by developing new methodologies for studying adhesion and cohesion of biofilms (chemically and physically) including cell-to-cell and cell-to-surface forces
- Iteratively apply data from the first objective to understand the relationship between properties of existing and novel surface and deposition of molecules promoting bacterial attachment and detachment
- To characterise changes in bacterial cells and biofilm from inside and out, chemically, physically and structurally in response to the approaches being investigated. This will advance understanding of biofilm management
- Integration of current real life industrial knowledge to and use of outputs from the previous objectives. This will develop real life applications for controlling/ managing biofilms and their introduction in an optimal way in industry/societal relevant environments and substrates
- Create a lasting network of combined chemistry, biology, engineering experts in biofilm management that will expose the ESRs and their individual project research findings to a broad geographical, cross discipline and cross-sectoral audience. Through the successful implementation of this network, new research findings will be integrated into the current knowledge base
BIOMIMETIC
The BIO-MIMETIC project will generate a new class of bio-inspired polymers via extraction of natural compounds from renewable resources.
These polymers with novel properties will be produced through a new biological transformation route, involving environmentally friendly enzymatic processes, inspired by polymerisation processes in nature
The novel BIO-MIMETIC process-route will use renewable resources.New enzymes will be developed to transform
bio-mass into bio-based polymers that can be conjugated or cross-linked into novel polymeric structures for consumer products.
BIO-MIMETIC project (GA n° 282945) is co-funded by the FP7 of the European Commission, under the funding scheme Cooperation-ENVIRONMENT THEME [ENV.2011.3.1.9-1] [Eco-innovation!]
http://www.biomimetic-eu-project.eu/
EFFEBioeta2
Bioetanolo di II generazione da biomasse italiane: qualità del feedstock, efficienza di conversione e ottimizzazione d’uso dei residui.
Il progetto ha lo scopo di produrre nuove conoscenze scientifiche, e di carattere pre-competitivo nel settore della produzione di bioetanolo di seconda generazione a partire da biomasse disponibili in Italia come sottoprodotto del sistema viticolo o che possono essere prodotte con colture arboree a ciclo breve. Punto focale del progetto è l’ipotesi, finora inesplorata in ambito internazionale, che si possa aumentare la qualità del materiale ligno-cellulosico (MLC) da destinare alla produzione di bioetanolo, incrementando il suo contenuto di carboidrati non strutturali, che sono facilmente fermentescibili. Altro aspetto di rilievo del progetto è che coordina le attività di tre gruppi fortemente interdisciplinari, con un approccio di integrazione verticale delle competenze, in modo da svolgere ricerche che nell’insieme puntano ad ottimizzare l’uso della biomasse nel suo complesso, non solo per la parte da avviare alla fermentazione, per i processi di depolimerizzazione e fermentazione, ma anche per la parte residua, la lignina di cui si valuteranno le caratteristiche di base, le modifiche indotte dai processi a monte (pretrattamenti e depolimerizzazione delle componenti fermentescibili della parete) e la suscettibilità alla funzionalizzazione con coupling ossidativo, per favorirne l’uso in materiali compositi. Questo aspetto è molto rilevante perché volto alla utilizzazione completa delle biomasse per usi sostitutivi del petrolio, (bioetanolo e materiali), questo da un lato dovrebbe permettere la migliore redditività economica del processo, dall’altro dovrebbe garantire una maggiore validità in termini di risparmio di emissioni di CO2.
La struttura organizzativa e le competenze delle UO coinvolte permettono inoltre di prevedere la produzione di conoscenze applicative che siano trasferibili non solo al sistema agro-forestale ma anche a quello agro-industriale e industriale. Le UO hanno esperienza i questo ambito e collaborano anche in altre attività di ricerca collegate con partners industriali di primo piano. Le attività previste consentono di aprire orizzonti applicativi collaterali e connessi a quello principale e questo concorre a dare valore al progetto in termini di ricadute potenziali. In questo ambito ci si aspetta un impatto dei risultati sul settore del vivaismo forestale, biotecnologico, ingegneristico e della chimica
Il progetto è principalmente orientato verso la valutazione della potenzialità d’uso dei residui della coltivazione della vite. Questa coltura occupa estensioni importanti in Italia e nelle regioni meridionali d’Europa(nell’insieme l’area di coltivazione della vite intorno al bacino mediterraneo è dell’ordine dei 3,5 milioni di ettari) produce intorno ai 20 quintali di residui di potatura la cui utilizzazione fino ad ora è stata scarsa e non riveste particolare importanza per la fertilità del terreno. Il settore è gia organizzato in forme associative che potrebbero essere attori di rilievo nello sviluppo di una filiera del bioetanolo con i residui di questa coltura. Questi aspetti potrebbero essere importanti per un rapido trasferimento applicativo dei risultati qualora il progetto ottenga quelli sperati.
Il progetto ha lo scopo di produrre nuove conoscenze scientifiche, e di carattere pre-competitivo nel settore della produzione di bioetanolo di seconda generazione a partire da biomasse disponibili in Italia come sottoprodotto del sistema viticolo o che possono essere prodotte con colture arboree a ciclo breve. Punto focale del progetto è l’ipotesi, finora inesplorata in ambito internazionale, che si possa aumentare la qualità del materiale ligno-cellulosico (MLC) da destinare alla produzione di bioetanolo, incrementando il suo contenuto di carboidrati non strutturali, che sono facilmente fermentescibili. Altro aspetto di rilievo del progetto è che coordina le attività di tre gruppi fortemente interdisciplinari, con un approccio di integrazione verticale delle competenze, in modo da svolgere ricerche che nell’insieme puntano ad ottimizzare l’uso della biomasse nel suo complesso, non solo per la parte da avviare alla fermentazione, per i processi di depolimerizzazione e fermentazione, ma anche per la parte residua, la lignina di cui si valuteranno le caratteristiche di base, le modifiche indotte dai processi a monte (pretrattamenti e depolimerizzazione delle componenti fermentescibili della parete) e la suscettibilità alla funzionalizzazione con coupling ossidativo, per favorirne l’uso in materiali compositi. Questo aspetto è molto rilevante perché volto alla utilizzazione completa delle biomasse per usi sostitutivi del petrolio, (bioetanolo e materiali), questo da un lato dovrebbe permettere la migliore redditività economica del processo, dall’altro dovrebbe garantire una maggiore validità in termini di risparmio di emissioni di CO2.
La struttura organizzativa e le competenze delle UO coinvolte permettono inoltre di prevedere la produzione di conoscenze applicative che siano trasferibili non solo al sistema agro-forestale ma anche a quello agro-industriale e industriale. Le UO hanno esperienza i questo ambito e collaborano anche in altre attività di ricerca collegate con partners industriali di primo piano. Le attività previste consentono di aprire orizzonti applicativi collaterali e connessi a quello principale e questo concorre a dare valore al progetto in termini di ricadute potenziali. In questo ambito ci si aspetta un impatto dei risultati sul settore del vivaismo forestale, biotecnologico, ingegneristico e della chimica
Il progetto è principalmente orientato verso la valutazione della potenzialità d’uso dei residui della coltivazione della vite. Questa coltura occupa estensioni importanti in Italia e nelle regioni meridionali d’Europa(nell’insieme l’area di coltivazione della vite intorno al bacino mediterraneo è dell’ordine dei 3,5 milioni di ettari) produce intorno ai 20 quintali di residui di potatura la cui utilizzazione fino ad ora è stata scarsa e non riveste particolare importanza per la fertilità del terreno. Il settore è gia organizzato in forme associative che potrebbero essere attori di rilievo nello sviluppo di una filiera del bioetanolo con i residui di questa coltura. Questi aspetti potrebbero essere importanti per un rapido trasferimento applicativo dei risultati qualora il progetto ottenga quelli sperati.
Collaborations with private companies
-Testing samples using techniques such as nuclear magnetic resonance (NMR) in particular with relation to bleach containing products
Procter & Gamble 01/12/2006-05/2007
-Testing samples using techniques such as nuclear magnetic resonance (NMR) in particular with relation to bleach containing products
Procter & Gamble 26/06/2009-26/06/2010
-Samples of lignin-based capsules containing perfume for proof-of-concept experiments of their suitability in P&G consumer products.
Procter & Gamble 07/2010 -01/2011
-Supported laccase and peroxidase in textile bleaching
Huntsman 2009 09-03/2010 – 09-06/2010
Procter & Gamble 01/12/2006-05/2007
-Testing samples using techniques such as nuclear magnetic resonance (NMR) in particular with relation to bleach containing products
Procter & Gamble 26/06/2009-26/06/2010
-Samples of lignin-based capsules containing perfume for proof-of-concept experiments of their suitability in P&G consumer products.
Procter & Gamble 07/2010 -01/2011
-Supported laccase and peroxidase in textile bleaching
Huntsman 2009 09-03/2010 – 09-06/2010