Oznaka poročila: ARRS-RPROJ-ZP-2015/104 ZAKLJUČNO POROČILO RAZISKOVALNEGA PROJEKTA A. PODATKI O RAZISKOVALNEM PROJEKTU 1.Osnovni podatki o raziskovalnem projektu □ii| .yia;:!i!|-5| H&ilHf Šifra projekta L2-4124 Naslov projekta Procesiranje polimerov z uporabo trajnostnih tehnologij Vodja projekta 2619 Željko Knez Tip projekta L Aplikativni projekt Obseg raziskovalnih ur 8427 Cenovni razred B Trajanje projekta 07.2011 - 06.2014 Nosilna raziskovalna organizacija 794 Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo Raziskovalne organizacije -soizvajalke 334 Univerzitetni klinični center Maribor 795 Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo 2113 HELIOS Tovarna barv, lakov in umetnih smol Količevo, d.o.o. 2334 Univerza v Mariboru, Medicinska fakulteta 2434 INŠTITUT ZA OKOLJE IN PROSTOR 2731 HELIOS, sestavljeno podjetje za kapitalske naložbe in razvoj, d.d. Raziskovalno področje po šifrantu ARRS 2 TEHNIKA 2.02 Kemijsko inženirstvo 2.02.02 Separacijski procesi Družbenoekonomski cilj 06. Industrijska proizvodnja in tehnologija Raziskovalno področje po šifrantu FOS 2 Tehniške in tehnološke vede 2.04 Kemijsko inženirstvo B. REZULTATI IN DOSEŽKI RAZISKOVALNEGA PROJEKTA 2.Povzetek raziskovalnega projekta1 slo Visokotlačne tehnologije in procesi z uporabo superkritičnih fluidov (SCF) omogočajo trajnostni razvoj ter predstavljajo veliki potencial uporabe v najrazličnejše namene. Kot prijavitelj raziskovalnega projekta si laboratorij v okviru tega zastavlja nove cilje, t.j. razviti: - nove trajnostne tehnologije za procesiranje polimerov in - nove polimerne produkte z visoko dodano vrednostjo po meri uporabnika. Polimere najdemo na vsakem koraku v vsakdanjem življenju; večina izdelkov je v celoti ali vsaj deloma izdelana iz polimerov. Prav zaradi svojih različnih mehanskih lastnosti (krhki, trdi, elastični, gumijasti, ...) imajo zelo široko področje uporabe. V okviru projekta bomo s trajnostno tehnologijo s SCF razvijali polimere za aplikacije v: - industriji barv in lakov (polimerne mikrokroglice, mikrokapsule, kompoziti), - medicini (nosilci aktivnih učinkovin, porozne strukture in membrane za tkivni inžinering), - industriji izolacijskih materialov (polimerne pene). Z ustrezno izbiro tujih partnerjev (Inštitut za procesno tehniko in transportne pojave Univerze v Bochumu, VTP in Fraunhofer Inštitut za tehnologijo okolja, varnosti in energetiko - UMSICHT, Oberhausen), vodilnih v zvezni republiki Nemčiji na področju razvoja in načrtovanja visokotlačnih mikronizacijskih procesov, zagotavljamo kritično maso in znanje za uspešen razvoj trajnostnih tehnologij in procesov za pridobivanje novih polimernih produktov. Tuji partnerji bodo omogočili prenos samih procesov v pol- in industrijsko merilo. Pri tem bo aktivno vključen tudi domač gospodarski partner Helios d.d. Rezultati projekta bodo pripomogli k: - načrtovanju obrata za pridobivanje novih polimernih produktov z visoko dodano vrednostjo, ki bi povečal konkurenčnost domačega gospodarskega partnerja (Helios d.d.) in prispeval k uresničevanju njegove vizije, da se uvrsti med prvih deset vodilnih izdelovalcev barv in lakov v Evropi; potencialno uvesti nov proizvodni program v Heliosu d.d. - pridobitvi novih znanj na področju procesiranja polimerov za namene medicine kar bo omogočilo aktivno sodelovanje z Univerzitetnim kliničnim centrom Maribor (UKC) in Medicinsko fakulteto Univerze v Mariboru (MF). Rezultati vseh opravljenih raziskav na področju polimerov bodo prispevali k boljšemu povezovanju in sodelovanju slovenskih in tujih inštitucij znotraj prednostnega področja raziskav in tehnološkega razvoja: kompleksni sistemi in inovativne tehnologije. Rezultati raziskav bodo prispevali tudi k doseganju strateških ciljev na področjih: napredni (novi) sintetični kovinski in nekovinski materiali in nanotehnologije, zdravje in znanost o življenju, tehnologije za trajnostno gospodarstvo. ang High-pressure technologies and processes with the use of supercritical fluids (SCF) enable sustainable development and represent high potential of use for various purposes. As an applicant of the research project the laboratory in setting new goals within this scope, that is to develop: - new sustainable technologies for polymer processing, - new tailor made polymer products with high added value. Polymers can be found everywhere in our daily life; most of the products are entirely or at least partially made of polymers. Due to their variety of mechanical characteristics (fragile, solid, elastic, rubbery, etc.) they can be used for many purposes. Within this project we will use sustainable technology with SFC to develop polymers for applications in: - paint and varnish industry (polymer micro beads, microcapsules, composites), - medicine (active substance carriers, porous structures and tissue engineering membranes), - isolation material industry (polymer foam). With an appropriate selection of foreign partners (Institute for process technology and transport processes at University of Bochum -VTP and Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT in Oberhausen), leading in the Federal Republic of Germany in the development and planning of high-pressure micronization processes, we assure the critical mass and know-how for successful development of sustainable technologies and processes for acquiring new polymer products. Foreign partners will enable transfer of the processes into the semi-industrial and industrial scale, with a local business partner Helios d.d. actively participating. The project results will contribute to: - planning a plant for producing new high added value products to increase the competitiveness of the local business partner (Helios d.d.) and to contribute to the realization of their vision to rank at the top ten of the leading paint and varnish producers in Europe. Potentially introduce new production program in Helios d.d. - the acquisition of new knowledge in the field of polymer processing for medical purposes, which will bring to the active cooperation with the University Clinical Center Maribor (UKC-) and the Faculty of Medicine at the University of Maribor (MF). The results of the performed research in the field of polymers will contribute to better connectivity and cooperation of Slovene and foreign institutions within the preferential area of research and technological development: complex systems and innovative technologies. The research results will also contribute to the achievement of strategic goals in the following areas: advanced (new) synthetic metal and nonmetal materials and nanotechnology, health and life science, technologies for sustainable economy. 3.Poročilo o realizaciji predloženega programa dela na raziskovalnem projektu2 V okviru raziskovalnega projekta smo se ukvarjali z razvojem novih tehnologij pridobivanja polimerov za uporabo v: - Industriji barv in lakov (polimerne mikrokroglice, mikrokapsule, kompoziti); - Medicini (nosilci aktivnih učinkovin, porozne strukture in membrane za tkivni inženiring). Razvoj novih trajnostnih tehnologij pridobivanja polimernih produktov s superkritičnim ogljikovim dioksidom (SC CO2) ima številne prednosti pred klasičnimi postopki. Nova tehnologija omogoča večjo produktivnost, boljšo kvaliteto in homogenost produkta. Vse to omogoča pridobivanje novih polimernih produktov z visoko dodano vrednostjo po merilih končnega uporabnika. Ugotovljeni rezultati: 1. POLIMERI ZA UPORABO V INDUSTRIJI BARV IN LAKOV: V začetni fazi projekta je sofinancer izvedel primerjalno analizo produktov na tržišču s področja barv in lakov, ki jih ponujajo konkurenti tako v Sloveniji kot drugod po Svetu. Na podlagi vseh zbranih informacij, je projektna skupina izbrala primerne polimere za pridobivanje mikrodelcev/kompozitov s PGSS postopkom (polietilen, poliesteri), definirala lastnosti in oblike polimernih produktov. Za izbralne polimere smo določili lastnosti v sub- in superkritičnih fluidih in ugotovili, ali jih je možno procesirati in formulirati v praškaste produkte z želenimi lastnostmi z uporabo visokotlačnih mikronizacijskih tehnik. Delo je obsegalo: i) merjenje topnosti CO2 v polietilenih različnih gostot (polietilenih nizke in visoke gostote) s pomočjo magnetne suspenzijske tehtnice; ii) merjenje tališč polietilenov različnih gostot v ogljikovem dioksidu in propanu s pomočjovisokotlačne optične celice; iii) šaržne mikronizacije poliesterskih smol z visokotlačno PGSS (Particle from Gas Saturated Solution) metodo s superkritičnim CO2. Rezultati so pokazali, da so fizikalne lastnosti praškastih produktov dobljenih z novim postopkom ob uporabi SC CO2 in kvaliteta premazov podobne ali boljše kot pri produktih pridobljenih s klasičnimi postopki. Raziskali smo sintezo biorazgradljivega polimera poli(propilen fumarata), ki smo ga sintetizirali po konvencionalni metodi. Pravtako smo polimer poskusili sintetizirati v superkritičnem mediju s CO2 pri različnih temperaturah in različnih tlakih. Nastali produkt sinteze smo analizirali na aparaturi FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) in SEC (Size exclusion chromatography). V okviru raziskav smo določili tudi fazna ravnotežja reaktantov propilen glikol, dietil fumarat in etanol v CO2. Eden izmed ciljev je bil ovrednotiti uporabljeno tehnologijo za procesiranje polimerov z vidika varovanja okolja in ekonomike procesov. V ta namen so se zbirali podatki za izvedbo analize življenjskega cikla (life cycle analysis LCA) procesiranih produkov. Pri tem so se opravile naslednje dejavnosti: - Pregled standardov ISO 14001; - Pregled sheme EMAS (ECO Management and Audit Scheme); - EcoLabel - znak za okolje; - SWOT analiza. 2. POLIMERI ZA UPRABO V MEDICINI 2.1. Porozne strukture in membrane za tkivni inženiring V sodelovanju z Univerzitetnim Kliničnim Centrom Maribor smo definirali lastnosti, ki jih mora imeti polimer za uporabo v ortopedski kirurgiji. Pri enostavnih tipih zlomov je zaželjeno, da polimer v obliki gela ali pene "in situ" daje zadostno oporo, zapolni ter poveže prizadeta mesta, ki so posledica nastale travme. V primeru, ko se nadomeščajo kostni deli odstranjeni med operativnim postopkom zaradi preprečevanja nastanka morebitnih infekcij, so v uporabi poroznih polimerni vsadki, ki jih osteocite (kostne celice) s časoma prerastejo. Na podlagi opisanih željenih lastnostih končnega produkta se je naredila izbiro polimerov: polilaktid (PLA), poli(laktidkoglikolid) (PLGA), polikaprolakton (PCL) in poli (propilen fumarat) (PPF). Opravile so se meritve faznih ravnotežij ter obnašanja polimerov ob prisotnosti SC CO2. Topnost in difuzivnost SC CO2 v polimerih je bila izmerjena z magnetno suspenzijsko tehtnico Ugotovili smo, da je topnost plina zelo visoka v izbranih polimerih in da se viskoznost polimera občutno zmanjša v prisotnosti SC CO2. Z rezultati ugotavljamo, da obstaja možnost procesiranja teh polimerov pri zmernih temperaturah, kar omogoča, da na/v polimere vključimo občutljive bioaktivne komponente (zdravila in proteine) brez strahu, da bi se le ti termično uničili. Analizirali smo vpliv CO2 na tališče in kristaliničnost polimerov, pridobljene eksperimentalne podatke o topnosti in difuzivnosti plina v polimerih smo korelirali s pomočjo Sanchez-Lacombe enačbe in PC-SAFT modela. Poskuse penjena polimerov smo izvedli z CO2 brez dodanih organskih topil. Za polimera PLGA in PCL smo dobili obetavne rezultate, saj smo dobili pene s porami primernih velikosti in gostote. Predhodno pridobljeni tremodinamični podatki so bili uporabljeni v namen optimizacije lastnostih polimernih poroznih materialov procesiranih z penjenjem ob uporabi SC CO2. Opravili smo študije kako izbrani procesni parametri (temperature, tlak) in topnost plina v polimeru vplivata na morfologijo nastalih pen. Namen je bil, najti povezavo med obnašanjem sistema (polimer - SC CO2) in končno strukturo procesiranega polimera, kar nam omogoča, da z izbiro ustreznih procesnih parametrov kontroliramo lastnosti produkta. Ker končna struktura produkta mora ustrezati aplikacijam v tkivnem inženiringu, smo v ta namen opravili analize procesnih parametrov z namenom optimizacije lastnostih produktov. Kvantificirali smo vpliv procesnih parametrov na dimenzijo por ter smo opazili, da smo po procesiranju pridobili višjo stopnjo poroznosti. Pomemben faktor za uporabo poroznega polimernega produkta v tkivnem inženiringu je visoka stopnja notranjih povezav med porami. Le te omogočajo boljše povezovanje celic kot tudi pretok hranil do novo formiranih tkiv. Zamreženje je bilo izvedeno na polimerih poli(propilen fumarat), z namenom določiti optimalno količino agenta za zamreženje (Nvinilpirolidon) in iniciatorja (benzoil peroksid). Za polimere, izbrane za uporabo v medicinske namene, in njihove kompozite z hidroksiapatitom (HA), smo izvedli "in vitro" teste v sodelovanju z Medicinsko fakulteto Univerze v Mariboru. Na različnih polimerih smo gojili primarno celično kulturo humanih osteoblastov. Po petih dneh gojenja celic na polimeru smo izvedli test proliferacijske aktivnosti WST8. S poskusi smo dobli obetavne rezultate za vzorce PLLA, PCL in njihove kompozite. 2.2. Nosilci aktivnih učinkovin Izvedli smo sintezo multimembranskih sferičnih alginatnih biorazgradljivih aerogelov in jih uporabili kot nosilce modelnih substanc nikotinske kisline in teofilina. Izvedli smo raziskavo na področju kontroliranega sproščanja modelnih substanc. Najprej smo sintetizirali alginatne sferične multimembranske hidrogele s solgel postopkom z različnim številom membran in izvedli sušenje s pomočjo (SC CO2). Z eksperimeti raztapljanja smo spremljali sproščanje modelnih substanc iz nosilca v odvisnosti od časa. Ugotovili smo, da je bilo z našim eksperimentalnim delom z višanjem števila membran možno pripraviti nosilce z želeno vsebnostjo substance ter linearno kinetiko sproščanja aktivne substance. Takšne oblike formulacij namreč predstavljajo idealni model podaljšanega sproščanja aktivnih substanc. Sintetizirali smo tudi pektinske aerogele za potencialne aplikacije v farmacevtski industriji. V farmakologiji se čedalje bolj uporablja princip kontroliranega sproščanja učinkovin, saj je za pacienta sprejemljivejši, učinkovitejši in varnejši. Za kontrolirano sproščanje so primerni aerogeli zaradi njihovih izjemno visokih specifičnih površin, v katerih je možno zadržati več učinkovine in jo kasneje nadzorovano sproščati. Polisaharidi so izjemno zanimivi za dostavo zdravil, ker so biorazgradljivi, biokompatibilni, cenovno dostopni in niso toksični. Pektin ima poleg tega pozitivne učinke na zdravje saj znižuje holesterol in glukozo v krvi. Priprava aerogelov poteka po solgel metodi, ki ji sledi superkritično sušenje s CO2. Sinteza pektinskih aerogelov lahko poteka po dveh metodah; difuzijski, pri katerih dobimo sferične gele, in notranji vgrajevalni metodi, pri kateri dobimo monolite. Karakterizacija pripravljenih aerogelov je potekala z adsorpcijo dušika, s katero se določi specifična površina, velikost in volumen por. Pri pektinskih aerogelih so bile doslej uporabljene tri modelne učinkovine, teofilin, nikotinska kislina in diklofenak. Zaradi dobre topnosti vseh treh substanc v vodi, se le te dodajo pektinski raztopini med solgel procesom. Sproščanje aktivnih učinkovin poteka na USP II napravi v fosfatnem pufru. Matematični modeli služijo za določitev kinetike sproščanja. Pridobljeni rezultati v okviru projekta so bili predstavljeni v številnih znanstvenih člankih, na konferencah, kot poglavja v knjigah, na vabljenih predavanjih, itd. Prav tako je bila organizirana delavnica v okviru katere so se uspešno prenesla pridobljena znanja in rezultati zunanjim interesentom (dodiplomskim in podiplomskim študentom, potencialnim partnerjem, itd.). Sodelovanje z mednarodnimi inštituti in univerzami: - Inštitut za procesno tehniko in transportne pojave Univerze v Bochumu, VTP - Fraunhofer Inštitut za tehnologijo okolja, varnosti in energetiko - UMSICHT v Oberhausnu - Elettra Sincrotrone, Trieste Italija, - end station XRD1, FELMI, TU Graz, - IJS, Ljubljana, - UL NTF, Ljubljana - Fraunhofer, Gesellschaft, Development Center for Xray Technology, Nemčija. 4.Ocena stopnje realizacije programa dela na raziskovalnem projektu in zastavljenih raziskovalnih ciljev3 Zastavljeni cilji v okviru projekta "Procesiranje polimerov z uporabo trajnostnih tehnologij" so bili v celoti realizirani s časovnim planom. Doseženi so bili vsi mejniki zastavljeni v delovnih sklopih prijave. Pridobljeni so bili številni podatki, ki so bili objavljeni /predstavljeni v številnih izvirnih znanstvenih člankih, prispevkih na mednarodnih konferencah, na vabljenih predavanjih, kot poglavja v knjigah, itd. Sodelovali smo s številnimi tujimi raziskovalnimi inštitucijami, v okviru mobilnosti raziskovalcev smo poskrbeli za promocijo pridobljenega znanja. V raziskovalni proces so bili vključeni tudi številni dodiplomski in podiplomski študenti, iz Slovenije in drugod; preko katerih in njihovih zaposlitev se bo pridobljeno znanje tudi preneslo v industrijo. 5.Utemeljitev morebitnih sprememb programa raziskovalnega projekta oziroma sprememb, povečanja ali zmanjšanja sestave projektne skupine4 V sestavi projektne skupine so se zgodile naslednje spremembe - L2-4124: Ker raziskovalna organizacija Helios Sestavljeno podjetje za kapitalske naložbe in razvoj d.d. (šifra ARRS 2731), ki je bil soizvajalec na raziskovalnem projektu formalno od 1.1.2014 ni več obstajala, je njene pogodbene obveznosti in tudi registrirane raziskovalce prevzela raziskovalna organizacija Helios TBLUS (šifra ARRS 2113). S tem so se spremenile nekatere pogodbene obveznosti in sicer: - 352 ur na projektu za leto 2014, ki so bile dodeljene v skladu z dogovorom (dne 30.6.2011) je tako prevzela nova raziskovalna organizacija znotraj istega holdinga Helios TBLUS (šifra ARRS 2113); - raziskovalne ure se je v celoti dodelilo raziskovalcu dr. Bogdanu Znoju (ARRS šifra 16371), ki je od samega začetka sodeloval kot raziskovalec na projektu. Ni bilo sprememb v programu raziskovalnega projekta. 6.Najpomembnejši znanstveni rezultati projektne skupine5 Znanstveni dosežek 1. COBISS ID 15347734 Vir: COBISS.SI Naslov slo Procesiranje polimernih biomaterialov ob uporabi superkritičneka CO2 ang Processing polymeric biomaterials using supercritical CO2 Opis slo Pregledna študija obravnava potencial uporabe superkritičnega (sc) CO2 kot topila ali plastifikatorja za procesiranje polimernih materialov. Rezultati kažejo na uspešno uporabo sc CO2 pri procesiranju biomaterialov saj ima izvrstne lastnosti, dobro topnosti in plastificirni učinek na polimere. ang The potential of supercritical (SC) CO2 as solvent or plasticizer for the processing of polymeric materials is reviewed in this study. The results suggest that SC CO2 due to its excellent properties, good solubility and plasticizing effect in polymers can be successfully used in processing biomaterials. Objavljeno v Wiley-VCH; Chemie Ingenieur Technik; 2011; Vol. 83, no. 9; str. 13711380; Impact Factor: 0.589;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 1.785; WoS: II; Avtorji / Authors: Knez Željko, Markočič Elena, Novak Zoran, Knez Hrnčič Maša Tipologija 1.02 Pregledni znanstveni članek 2. COBISS ID 15819286 Vir: COBISS.SI Naslov slo Sinteza in uporaba organskih biorazgradljivih aerogelov kot nosilcev aktivnih substanc ang Synthesis and use of organic biodegradable aerogels as drug carriers Opis slo Aerogeli iz naravnih polisaharidov imajo oboje, biolastnosti po polisaharidih; kot so dobra biološka kompatibilnost in celično ali encimsko razgradnjo, in pa lastnosti aerogelov kot sta velika poroznost in specifična površina. Zaradi tega so zelo atraktivni za dostavljanje aktivnih substanc. Biorazgradljive alginatne aerogele smo sintetizirali s pomočjo solgel sinteze. V tem prispevku smo za pripravo alginatnih monolitnih in sferičnih hidrogelov uporabili dve metodi ionskega zamreženja, ki jih lahko kasneje pretvorimo v aerogele z veliko specifično površino. Dobljene aerogele smo nato uporabili kot nosilce aktivnih substanc. Proučevali smo vpliv procesnih parametrov kot sta začetna koncentracija in viskoznost alginatne raztopine na sproščanje modelne substance nikotinske kisline. Rezultati so pokazali, da se z uporabo notranje vgrajevalne metode ionskega zamreženja nikotinska kislina sprošča počasneje. Monolitni aerogeli so se tudi manj krčili kot v drugih objavljenih znanstvenih prispevkih. Prav tako smo tudi z naraščanjem koncentracije alginata pri obeh tipih zamreženja dobili bolj kompaktne in zamrežene aerogele. ang Aerogels of natural polysaccharides possess both biocharacteristics of polysaccharides, such as good biological compatibility and cell or enzyme-controlled degradability, and aerogel characteristics, such as very high porosity and specific surface areas that makes them highly attractive in drug delivery. Biodegradable alginate aerogels were synthesized via a solgel process. In the present work two methods of ionic cross-linking were used to prepare alginate hydrogels as monoliths and spheres, which can be further easily converted to high surface area aerogels. The aerogels obtained were further used as drug carriers. We investigated the effect of process parameters, such as starting concentration and viscosity of alginate solution, on synthesis products and on model drug (nicotinic acid) release. The results indicate that by using the internal setting cross-linking method for obtaining monolithic aerogels nicotinic acid was released in a more controlled manner. The aerogels thus obtained also exhibited smaller volume shrinkage than the ones described in other publications. However, with increasing alginate concentration in both types of synthesis more compact and cross-linked aerogels were formed. Objavljeno v VSP; Journal of biomaterials science, Polymer edition; 2012; Vol. 23, no. 7; str. 873-886; Impact Factor: 1.700;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 2.005; WoS: IG, QE, UY; Avtorji / Authors: Veronovski Anja, Novak Zoran, Knez Željko Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek 3. COBISS ID 17407254 Vir: COBISS.SI Naslov slo Vpliv temperature in tlaka na obnašanje poli(e-kaprolakton)a ob prisotnosti superkritičnega ogljikovega dioksida ang Effect of temperature and pressure on the behavior of poly (e-caprolatone) in the presence of supercritical carbon dioxide Opis slo Poli(e-kaprolakton) se uporablja v biomedicinske namene zaradi dobre biokopatibilnosti in biorazgradljivosti. Njegovo procesiranje s superkritičnim ogljikovim dioksidom predstavlja alternativo klasičnim metodam, ki zahtevajo uprabo toksičnih in nevarnih organskih topil. Opravila se je študija obnašanja poli(e-kaprolakton)a ob prisotnosti superkritičnega CO2. Analiziral se je vpliv superkritičnega CO2 na tališče in kristaliničnost polimera, merila se je topnost in difuzivnost plina v poli (e-kaprolakton)u ter se je opravila korelacija pridobljenih eksperimentalnih podatkov ob uporabo Sanchez-Lacombe enačbe stanja in PC SAFT modela. Superkritični CO2 se je nadalje uporabil uporabili za penjenje poli(e-kaprolakton)a v produkt za uporabo v tkivnem inženiringu ter so se opravile študije vpliva procesnih parametrov (temperatura, tlak) in topnosti plina v polimeru na njegovo morfologijo. ang Poly(e-caprolactone) is used for biomedical applications due to its biocompatibility and biodegradability. Its processing with supercritical carbon dioxide represents a sustainable alternative to the classical methods involving toxic and environmentally hazardous organic solvents. In the presentwork, the behavior of poly(e-caprolactone) in the presence of supercritical CO2 has been studied. The influence of CO2 on the melting point and crystallinity content of the polymer was analyzed, the solubility and diffusivity of gas into poly(e-caprolactone) was measured, and the experimental data were correlated using Sanchez-Lacombe equation of state and PC SAFT model. Supercritical CO2 was then used for foaming poly (e-caprolactone) to obtain tissue engineering scaffolds, and the connection between process parameters (temperature, pressure), gas solubility in the polymer, and foam morphology was studied. Objavljeno v American Chemical Society; Industrial & engineering chemistry research; 2013; Vol. 52, iss. 44; str. 15594-15601; Impact Factor: 2.235;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 1.798; WoS: II; Avtorji / Authors: Markočič Elena, Škerget Mojca, Knez Željko Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek 4. COBISS ID 16830998 Vir: COBISS.SI Naslov slo Fazna ravnotežja in difuzivnost zgoščenih plinov v različnih polietilenih ang Phase equlibiria and diffusivity of dense gases in various polyethylenes Namen raziskave je bil, da se raziščejo lastnosti polietilenov (PE) različnih gostot (nizka gostota, visoka gostota) pod tlakom CO2 in propana. Raziskali smo fazna ravnotežja za PE različnih gostot v prisotnosti CO2 in propana v odvisnosti od tlaka in temperature. Fazni prehod za PE pri atmosferskem tlaku smo izmerili z diferenčno dinamično kalorimetrijo (DSC). Fazne Opis slo prehode polimerov v prisotnosti plinov smo določili z visokotlačno optično celico v tlačnem območju od 1 do 90 MPa. Ugotovljeno je bilo, da temperatura tališča za polietilen nizke gostote LDPE pada v prisotnosti CO2 oz. propana. Temperatura tališča za polietilen visokoe gostote (HDPE) v prisotnosti propana pada, medtem ko v prisotnosti CO2 temperatura tališča z naraščajočim tlakom narašča. Temperatura tališča za LDPE in HDPE se v prisotnosti propana zmanjša v povprečju za 1020 K, medtem ko se v prisotnosti CO2 tališče za oba polimera nizke gostote zmanjša za cca. 5-10 K. Topnost in difuzivnost v superkritičnem CO2 za oba polimera nizke gostote (LDPE) in za polimer visoke gostote (HDPE) smo merili pri konstantni temperaturi 373 K v tlačnem območju od 2 do 30 MPa s pomočjo magnetne suspenzijske tehtnice (MSB). Podatke o topnosti smo uporabili za izračun binarnih difuzivnostnih koeficientov. Topnosti CO2 v polimerih naraščajo z višanjem gostote CO2. Difuzijski koeficient kaže močno osdvisnost od gostote in topnosti CO2. Vrednost difuzijskega koeficienta začne padati z naraščajočo gostoto in topnostjo CO2. ang The aim of this work was to investigate the properties of polyethylenes (PE) of various densities (low-density and high-density) under pressure of CO2 and propane. The phase equilibria of PE of different density in presence of CO2 and in presence of propane in dependence of pressure and temperature were investigated. The phase transitions of PE at atmospheric pressure were determined by differential scanning calorimetry (DSC). Furthermore, phase transitions of polymers under pressure of gases were measured by using an optical high pressure cell. Measurements of phase transition were performed in range of pressure of 1-90 MPa. The results show that melting points of LDPE decreased in presence of CO2 and in presence of propane. For high-density polyethylene (HDPE) the melting point decrease was observed only in presence of propane, while in presence of CO2 melting point increases with increasing pressure. The melting points of LDPE and HDPE decrease in average for 10-20 K in presence of propane, while in presence of CO2 the melting point decrease for both LDPE was lower (5-10 K). Solubility and diffusivity of supercritical CO2 in two low-density polyethylenes (LDPE) and in high-density polyethylene (HDPE) were measured at temperature 373 K and pressures up to 30 MPa using a magnetic suspension balance (MSB). The solubility data were used for estimating the binary diffusion coefficients. The solubilities increased with increasing density. The diffusion coefficient shows strong CO2 density and CO2 solubility dependence. Diffusion coefficient starts to decrease with increasing density and solubility of CO2. Objavljeno v PRA Press; The Journal of supercritical fluids; 2013; Vol. 78; str. 54-62; Impact Factor: 2.571;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 1.798; A': 1; WoS: EI, II; Avtorji / Authors: Čuček Denis, Perko Tina, Ilić Ljiljana, Znoj Bogdan, Venturini Peter, Knez Željko, Škerget Mojca Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek 5. COBISS ID 18495766 Vir: COBISS.SI Naslov slo Matematično modeliranje faznih ravnotežij za superkritični CO2 in polietilen glikole z različnimi molekulskimi masami ang Mathematical modelling of phase equilibria for supercritical CO2 and polyethylene glycol of various molecular weights Opis slo Za modeliranje faznega ravnotežja za sisteme polietilen glikol-CO2 smo uporabili Sanchez-Lacombe enačbo stanja in Statistical Associating Fluid Theory. Ob uporabi programske opreme Aspen Plus smo raziskli polietilen glikole z različnimi molekulskimi masami. Rezultate modeliranja smo primerjali s predhodno pridobljenih eksperimentalnimi vrednostmi topnostnih parametrov. Izračunali smo fazo ravnotežje pri temperaturi 343 K, v območjih tlaka 10-30 MPa za polietilen glikole z molekulsko maso od 1000 do 100.000 g / mol. Da bi dobili najboljše prilagajanje za modele med izračunanimi in eksperimentalnimi topnostnimi podatki, smo optimirali parametre binarnih interakcij. Rezultati so pokazali, da sta oba modela zanesljiva za opis faznega ravnotežja sistemov polietilen glikol-CO2 pri predlaganih pogojih. Poleg tega smo opazili, da molekulska masa polimera vpliva na obnašanje sistema, kar je razvidno iz razlik v vrednostih topnostnih parametrov in koeficientov binarnih interakcij. ang The Sanchez-Lacombe equation of state and the Statistical Associating Fluid Theory were applied for modelling the phase equilibrium for the polyethylene glycol-CO2 systems. The Aspen Plus software was used and polyethylene glycol with various molecular weights was investigated. The results were compared with previously obtained experimental values for solubility. The phase equilibrium was calculated at a temperature of 343 K, in the pressure range of 10-30 MPa and for polyethylene glycol molecular weights from 1000 to 100,000 g/mol. The binary interaction parameters for the models were optimized in order to obtain the best fit between the estimated and the experimental gas solubility data. The results suggest that both models are reliable in describing the phase equilibrium of the polyethylene glycol-CO2 systems at the proposed conditions. Moreover, the molecular weight of the polymer affects the behaviour of the system, as observed from the variation of solubility values and of binary interaction coefficients. Objavljeno v PRA Press; The Journal of supercritical fluids; 2014; Vol. 95; str. 635-640; Impact Factor: 2.571;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 1.798; A': 1; WoS: EI, II; Avtorji / Authors: Markočič Elena, Knez Željko Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek 7.Najpomembnejši družbeno-ekonomski rezultati projektne skupine6 Družbeno-ekonomski dosežek 1. COBISS ID 0 Vir: vpis v poročilo Naslov slo Nova zaposlitev doktoranda v gospodarstvu ang New employment of doctoral in industrial sector Opis slo V okviru projekta je Helios d.d. v letu 2011 zaposlil Dr. Ljiljano Ilić, ki je doktorirala pod mentorstvom red. prof. dr. Željka Knez na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo. ang In the frame of the project, industrial partner Helios d.d. employed in 2011 Dr. Lijiljana Ilić who obtained her PhD degree under mentorship of Full Prof. Dr. Željko Knez on Faculty of Chemistry and Chemical engineering. Šifra F.03 Večja usposobljenost raziskovalno-razvojnega osebja Objavljeno v / Tipologija 3.25 Druga izvedena dela 2. COBISS ID 16318230 Vir: COBISS.SI Naslov slo Postopek priprave vzorcev polimernih nanokompozitnih premazov za elektronsko mikroskopijo ang Procedure for sample preparation of polymer nanocomposite coatings for electron microscopy Izum je s področja vrstične elektronske mikroskopije in kontrole kvalitete polimernih nanokompozitnih premazov. Rešuje problem priprave vzorca Opis slo za analizo zelo tankih polimernih premazov debelejših od 0,5 um, v katere so vmešani zelo majhni delci premera velikosti od 10 nm do 100 nm, tako imenovani nanodelci, z metodo vrstične elektronske mikroskopije. Pri postopku se uporabi nosilna prevodna kovinska folija, ki jo skupaj z premazom ustavimo v tekoči dušik. Debelejše premaze ločimo od folije, krhko prelomimo in analiziramo. Premaze tanjše od 3 um ne ločimo od folije, ampak samo krhko prelomimo. V obeh primerih uporabimo nosilec, ki omogoča pritisk premaza z obeh strani in postavitev prelomne površine navpično. ang The invention is in the field of scanning electron microscopy and quality control of polymeric nanocomposite coatings. Solves the problem of sample preparation for the analysis of very thin polymer coatings thicker than 0.5 um, which are mixed in a very small particle diameter size from 10 nm to 100 nm, the so called nanoparticles, the method of scanning electron microscopy. The process used mounting conductive metal foil, which, together with the coatings placed in liquid nitrogen. Thicker coatings separated from film, fragile and broken analyzed. Thin coating of 3 micron does not distinguish from film, but only break brittle. In both cases, we are use the holder that allows pressure coating on both sides and stand up of the fracture surface. Šifra F.33 Patent v Sloveniji Objavljeno v Urad RS za intelektualno lastnino; 2012; [6] str.; Avtorji / Authors: Bončina Tonica, Zupanič Franc Tipologija 2.24 Patent 3. COBISS ID 16904726 Vir: COBISS.SI Naslov slo Sinteza in uporaba organskih biorazgradljivih aerogelov za kontrolirano sproščanje aktivnih substanc ang Synthesis and use of organic biodegradable aerogels in controlled drug release Opis slo Namen naše raziskave je bil sintetizirati stabilne biorazgradljive aerogele ter jih uporabiti kot nosilce aktivnih substanc nikotinske kisline in teofilina z namenom kontroliranega sproščanja iz končne formulacije. Za sol-gel sintezo alginatnihhidrogelov smo uporabili dve temeljni metodi ionskega zamreženja: difuzijsko metodo in notranjo vgrajevalno metodo. V primeru prve metode pride do zamreženja z difuzijo ionov iz raztopine v alginatno raztopino in dobimo gel v obliki sferičnih zrn. Prav tako smo okoli sferičnega jedra sintetiziralialginatne membrane zaradi možnosti bolj kontroliranega sproščanja. Proučevali smo tudi vpliv sproščanja aktivnih substanc iz multi-membranskih sferičnih nosilcev v odvisnosti od koncentracije alginata v vodni raztopini ter koncentracije soli CaCl2 in BaCl2. Ker je alginat anionski polisaharid, smo glede na literaturo pričakovali, da ima končni alginatni aerogel afinitetodo vezave in počasnejšega sproščanja ionskih aktivnih substanc. ang The aim of the present research was to synthesize stable biodegradable aerogels used for controlled drug release of nicotinic acid and theophylline from the formulation. Two fundamental methods of ionic cross-linking were used to prepare alginate hydrogels: the diffusion method and the internal setting method. In the case of the first method cross-linkingis allowed by ion diffusion from a large outer reservoir into an alginate solution. Here single gel beads can be obtained. Also definite number of membranes was synthesized around spherical core to achieve even more controlled drug release. The influence of dug release from multi-membrane spherical aerogels was also studied dependent on alginate solution concentration and CaCl2 and BaCl2 concentration. Since alginate is ionic polysaccharide, the resultant alginate aerogel is expected to bind ionic drugs and release them slower. The effect of the number of membranes on model drugs nicotinic acid and theophylline loading and release was also investigated. Šifra D.09 Mentorstvo doktorandom Objavljeno v [A. Veronovski]; 2013; XVII f., 117 str.; Avtorji / Authors: Veronovski Anja Tipologija 2.08 Doktorska disertacija 4. COBISS ID 16730134 Vir: COBISS.SI Naslov slo Določanje osnovnih termodinamskih in transportnih podatkov sistema polietilen glikol (PEG)/ogljikov dioksid (CO2) ang Investigation of basic thermodynamical and transport data in the system poly-etylene glycol/CO2 Opis slo Večina podatkov o fizikalnih in kemijskih lastnostih, kot so podatki o faznih ravnotežjih, gostoti, viskoznosti, dielektrični konstanti ter difuzijskih koeficientih, potrebnih za načrtovanje procesov je določena pri atmosferskih pogojih. Topnost substance v sub oz. superkritičnem fluidu je ključna za ekonomiko procesa. Obnašanje sistemov polimer/superkritični fluid pri povišanih tlakih je predmet intenzivnih raziskav. Za grobo vrednotenje in napoved je možno uporabiti matematične modele, ki napovedujejo obnašanje sistema tudi pri še ne raziskanih pogojih, kljub temu pa morajo nekateri parametri biti eksperimentalno določeni da lahko najdemo ustrezen model in tudi potrdimo skladnost eksperimentalno določenih podatkov z modelom. Zadoločanje topnosti CO2 in difuzivnosti v območju tlakov med 10.0 MPa ter 40.0 MPa ter pri temperaturi 343 K sta se uporabili dve metodi, metodo z magnetno suspenzijsko tehtnico ter novo metodo z uporabo visokotlačnega avtoklava ter eksterne tehtnice. Sledila je primerjava rezultatov. Rezultati, pridobljene z MSB so se iskazali za zelo natančne, zato služijo za validacijo rezultatov, pridobljenih z eksperimenti z avtoklavom. ang Investigation of basic thermodynamical and transport data like phase equilibria, density, viscosity, dielectric constant and diffusion coefficient is fundamental for process design. Solubility of the substance in SC or SubC fluid and other fundamental data are crucial for economy of the process. The interaction of polymers with supercritical CO2 at elevated pressures is still under intensive research. Even if mathematical models can be used to predict the data at unmeasured conditions, these parameters should be determined experimentally to find the suitable model and to confirm the fitting of the results to the model. The aim was to determinate the solubility and the diffussion rate of the binary system polyethylene glycol/CO2 (with different molar masses) with two different methods in pressure range from 10.0 MPa up to 40.0 MPa at a temperature of 343 K. A set of experiments on system polyethylene glycol/CO2 was measured using a method developed by the authors. Results were then compared to data obtained by a well established, precise method using MSB (Magnetic Suspension Balance) at same process conditions in order to validate our results. Šifra F.18 Posredovanje novih znanj neposrednim uporabnikom (seminarji, forumi, konference) Objavljeno v 2013; Avtorji / Authors: Knez Hrnčič Maša, Trupej Nina, Markočič Elena, Škerget Mojca, Knez Željko Tipologija 3.15 Prispevek na konferenci brez natisa 5. COBISS ID 17855254 Vir: COBISS.SI Naslov slo Študija in vitro razgradnje poli(laktid-ko-glikolidnih) pen procesiranih s superkritičnimi fluidi ang Study of the in vitro degradation of poly(lactide-co-glycolide) foams processed with supercritical fluids Opis slo V predstavljeni študiji smo ovrednotili razgradni proces poli(laktid-ko-glikolida) v simulirani telesni tekočini, pred in po postopku penjenja s superkritičnim CO2. Začetne vzorce polimerov, oblikovane v obliki tablet in pen smo inkubirali za obdobje 10 tednov v Sorensenovem pufru pri konstantni temperaturi 37 ° C pod blagim mešanjem. Vsak teden smo odvzeli vzorec medija v katerem so se nahajali polimerni vzorci ter na njih izvedli različne teste. Izmerili smo njihov pH, z obarjanjem ob dodatku etanola smo ovrednotili količino raztopljenega polimera. V določenih časovnih obdobjih smo določili izgubo mase polimernih vzorcev. Izvedla se je primerjava procesa razgradnje med PLGA vzorcem pred in o obdelavi s superkritičnimi fluidi. Ugotovili smo, da so se PLGA pene razgrajevale počasneje kot tablet. Ti podatki so izrednega pomena za ocenitev primernosti uporabe postopkov obdelave pri oblikovanju biorazgradljivih medicinskih pripomočkov ali vsadkov z natančno določenimi zahtevami glede njihove stabilnosti in mehanskih lastnostih za specifično uporabo. ang In the present study we have evaluated the degradation behaviour of poly (lactide-co-glycolide) in a simulated body fluid, before and after foaming with supercritical CO2. Initial polymer samples, shaped as tablets, and foamed samples were immersed in Sörensen buffer solution and maintained for 10 weeks at a constant temperature of 37°C under mild stirring. Every week samples of degradation medium were collected from each test vial and various tests were performed. The pH of each liquid sample was measured, while precipitation with excess ethanol was used to identify the dissolved polymer. The mass loss of samples at various stages of the study was also determined. A comparison was performed between the in vitro behaviours of PLGA samples before and after supercritical fluid processing. It was observed that PLGA foams degrade slightly slower than the tablets. These data are important for evaluating the suitability of various processing methods when designing biodegradable medical devices or implants with well-defined requirements regarding their stability and mechanical properties during specific applications. Šifra F.18 Posredovanje novih znanj neposrednim uporabnikom (seminarji, forumi, konference) Objavljeno v International Society for the Advancement of Supercritical Fluids; EMSF 2014; 2014; [6] f.; Avtorji / Authors: Markočič Elena, Botić Tanja, Knez Željko Tipologija 1.08 Objavljeni znanstveni prispevek na konferenci 8.Drugi pomembni rezultati projetne skupine7 Sodelovanje v EU in drugih mednarodnih projektih: FKKT UM: Eurostars Projekt MOSS E!5877; trajanje: 01.05.2011 - 30.04.2014. 7. EU okvirni program: SUPER METHANOL; trajanje: zaključeno v letu 2011. 7. EU okvirni program: (DoHip); trajanje: 01.02.2013 - 31.01.2017. BI-CN/11-13-002; trajanje: 01.07.2011 - 30.06.2013. BI-TR/11-13-001; trajanje: 01.01.2011 - 31.12.2013. BI-MK/10-11-001; trajanje: zaključeno v letu 2011. BI-RO/10-11-007; trajanje: zaključeno v letu 2011. BI-HU/10-11-005; trajanje: zaključeno v letu 2011. BI-HU/10-11-006; trajanje: zaključeno v letu 2011. BI-RS/10-11-013; trajanje: zaključeno v letu 2011. UKC MB 7. EU okvirni program: CDMEDICS; trajanje: 01.02.2008 - 31.01.2012. HELIOS d.d. 7. EU okvirni program: SME; trajanje: 1.1.2013 - 31.12.2015. FS UM BI-SLO-BR; Št. projecta: BI-BR/12-14-003; trajanje: 1.8.2012 - 30.9.2014. Nacionalni projekti in programi financirani s strani ARRS: FKKT UM J2-2040; trajanje: 1.5.2009 - 30.4.2012. J2-4232; trajanje: 1.7.2011 - 30.6.2014. P2-0046; trajanje: 1.1.1999 - 31.12.2018. UKC MB L3-2315; trajanje: 1.5.2009 - 30.4.2012. P2-0046; trajanje: 1.1.1999 - 31.12.2018. IOP V4-1133; trajanje: 1.10.2011 - 30.9.2013. V1-1051; trajanje: 1.10.2010 - 30.1.2012. V4-0483; trajanje: zaključeno v letu 2011. I0-0042; trajanje: 1.1.2013 - 31.12.2014. FS UM L2-2100; trajanje: L2-4173; trajanje: P2-0123; trajanje: I0-0029; trajanje: L2-2269; trajanje: P2-0120; trajanje: 1.5.2009 - 30.4.2012. 1.7.2011 - 30.6.2014. 1.1.2014 - 31.12.2017. 1.1.2010 - 31.12.2013. zaključeno v letu 2011. zaključeno v letu 2011. MF UM J3-4246; trajanje: 1.7.2011 - 30.6.2014. J3-2155; trajanje: 1.5.2009 - 30.4.2012. P3-0067; trajanje: 1.1.2009 - 31.12.2017. HELIOS d.d. P2-0148; trajanje: 1.1.1999 - 31.12.2013. Sodelovanje z gospodarstvom (industrijskih projekti) FKKT UM Sodelovanje z mednarodno multinacionalko + 3 drugi industrijski projekti. FS UM Več manjših projektov za gospodarstvo. 9.Pomen raziskovalnih rezultatov projektne skupine8 9.1.Pomen za razvoj znanosti9 slo Superkritični fluidi (SCF) imajo kot okolju prijazno topilo visoke možnosti pri različnih namenih uporabe. Svojo učinkovitost v industrijskem merilu so že dokazali pri ekstrakciji dragocenih komponent iz naravnih materialov. Na ostalih področjih, kot so obdelava biomaterialov in oblikovanje mikrodelcev ali pen, pa so še potrebne raziskave za pridobivanje podatkov, potrebnih za optimizacijo in oblikovanje tehnologij. Projekt predstavlja korak naprej tako v razumevanju interakcij med SCF in različnimi substrati kot tudi pri uporabi in upravljanju the interakcij z namenom pridobivanja izdelkov z želenimi lastnostmi. Dosežen je bil glavni cilj to je pridobiti ključne podatke o faznem obnašanju različnih substanc (polimeri, sestavine ali aktivne spojine, ki se uporabljajo za njihovo impregnacijo) v prisotnosti SCF. Ti podatki so ključni za oblikovanje postopkov, rezultate pa bomo objavili z namenom, da bomo prispevali k razvoju področja uporabe SCF v različnih znanstvenih in industrijskih panogah. Izkoriščanje edinstvenih lastnosti superkritičnih fluidov (transportne lastnosti, topnostna moč itd.) lahko poveča industrijsko konkurenčnost Slovenije in hkrati prinese okoljske in ekonomske koristi Sloveniji in širše tudi Evropski uniji. Tehnologije razvite s pomočjo SCF so se v svetu že izkazale za ene od pomembenjših trajnostnih tehnologij s skoraj ničelnim vplivom na okolje. Različna področja dejavnosti, ki so bila združena v projektu, ter sodelovanje partnerjev iz znanosti in gospodarstva, je/še bo omogočilo: - razvoj novih produktov z visoko dodano vrednostjo s pomočjo SCF, katerih ni možno pridobiti s klasičnimi postopki, - razvoj novih tehnologij na področju SCF za trajnostni gospodarski razvoj Slovenije, - pridobivane produktov v oblikah in s točno določenimi lastnostmi, ki jih zahteva potrošnik, - poizkuse v pilotnem merilu, - prenos tehnologij v industrijsko okolje... Rezultati raziskav so/še bodo pomembno prispevali tudi k fundamentalnim znanjem na naslednjih področjih: - binarnih in ternarnih faznih ravnotežij v neidealnih sistemih s SCF; - prenosa snovi v sistemih, ki vsebujejo superkritični fluid; - visokotlačnih mikronizacijskih procesov - PGSS. ang_ SCF show high potential as environmentally friendly solvents for various applications. They have already proved their efficiency at industrial scale for extraction of valuable components from natural materials. However in other fields, such as biomaterials processing, foam or microparticles formation, research is still necessary to obtain the data needed to optimize and design the technologies. This project will represent a step forward in understanding the interactions between SCF and various substrates and in using and managing these interactions in order to obtain products with desired properties. The main aim was achieved that is to obtain fundamental data regarding the phase behavior of different substances (polymer, composites or active compounds used for their impregnation) in the presence of SCF. These data are vital in process design, and all results will be published in the hope of contributing to the development of the field SCF applications in various scientific and industrial fields. The use of unique characteristics of SCF (transportation characteristics, melting force, etc.) could increase the industrial competitiveness of Slovenia and at the same time create environmental and economic benefits for Slovenia and also for the EU. The technologies developed with the help of SFC have globally proven as one of the most important sustainable technologies with almost zero impact to the environment. Various operating fields that were joined in the project and collaboration of partners from the fields of science and economy enabled/and will enable: - development of new high added value products with the help SCF, which are impossible to produce with conventional processes, - development of new technologies in the field of SCF for sustainable economic development of Slovenia, - production of products in forms and with specific tailor made properties, - tests in the pilot scale, transfer of technologies into the industry, etc. The research results contributed/ and will contribute to fundamental knowledge in the following fields: - binary and ternary phase equilibria in imperfect systems with SCF, - mass transfer in systems with supercritical fluids, - high pressure micronization processes - PGSS. 9.2. Pomen za razvoj Slovenije10 slo Cilj projekta je bil oblikovati in optimizirati izdelke, ki se lahko uporabljajo v različne namene in imajo pomembne gospodarske in družbene prednosti. Na področju premazov sedaj lahko z večjim nadzorom velikosti delcev in razporeditve velikosti delcev pridobivamo kvalitetnejše premaze. Čeprav je v stroške pridobivanja vključena določena oprema, pa nekaterih korakov procesiranja, kot sta odstranitev topila in sušenje produkta, ne bo več potrebno izvajati, zato se ne pričakuje večjega povišanja cene izdelka. Eden od želenih rezultatov je bil boljša kvaliteta za podobno ceno. Rezultati projekta so delno pripomogli k načrtovanju obrata za pridobivanje novih polimernih produktov z visoko dodano vrednostjo, ki bi povečal konkurenčnost domačega gospodarskega partnerja in sofinancerja Helios d.d. Na področju medicinske uporabe kaže moderna medicina več zanimanja za pacientovo udobje in ugodje. Zato se izvajajo obširne raziskave za izboljšanje nosilcev zdravil in podpornikov za razvoj tkiva. SCF nudijo možnost optimiziranja teh naprav, kar vodi k boljšemu odzivu organizma na vsadke, k nižji tveganosti zavrnitve ali vnetja ali z drugimi besedami, k hitrejšemu celjenju brez neželenih stranskih učinkov. Razvijanje novih, čistejših postopkov za proizvajanje specialnih kemičnih izdelkov je eden od osnovnih izzivov kemikov in kemijskih inženirjev ne le v Sloveniji, ampak po celem svetu, kajti brez teh čistejših postopkov naše življenje in razvoj ne bosta trajnostna (sustainable). Pomembno je da EU, in znotraj nje tudi Slovenija, igrata vodilno vlogo v takšnem razvoju, če hočemo da bo imela kemijska industrija koristi od teh rezultatov. Raziskave v okviru projekta so ponudile nove tehnologije z majhnim vplivom na okolje, ter domača znanja za produkte z visoko dodano vrednostjo, ki se tržijo doma v Slovenji in drugod po svetu. Izkoriščanje edinstvenih lastnosti SCF (transportne lastnosti, topnostna moč itd.) lahko poveča industrijsko konkurenčnost Slovenije in hkrati prinese okoljske in ekonomske koristi Sloveniji in širše tudi Evropski uniji. Z novimi visokokvalitetnimi in konkurenčnimi proizvodi ter tehnologijami se lahko povečal proizvodni program in obseg proizvodnje, s tem pa bo ustvarjena tudi možnost za odpiranje novih delovnih mest. ang_ The project aims were to design and optimize of products which can find a large number of applications, with significant economical and social advantages. In the field of coatings, now higher qualities of films may be obtained due to a better control of particle size and particle size distribution. Although the production costs involve specific equipment, some of the processing steps, such as solvent removal and product drying, will not be any longer necessary, therefore no significant increase in product price is expected. Thus better quality at similar price is one of the desired results. The project results partially contributed to planning a plant for producing new high added value products to increase the competitiveness of the local business partner and cofinancer Helios d.d. In the field of medical applications, modern medicine proves more concern for the patient's comfort and compliance. Therefore extensive research is employed for improving effectiveness of drug carriers and of tissue engineering scaffolds. SCF may offer the possibility of optimizing such devices, leading to a better response of the organism to implants, a smaller risk of immune rejection or inflammation, in other words to faster healing without undesirable side effects. Development of new, cleaner procedures for production of special chemical products is one of the basic challenges of chemists and chemical engineers not only in Slovenia but globally, for without cleaner procedures our lives and development would not be sustainable. It is of great importance that EU and Slovenia play a leading role in such development if we want the chemical industry to benefit from those results. The research within this project offered new technologies with small impact to the environment and local knowledge for high added value products, marketed in Slovenia and worldwide. The use of unique characteristics of SCF (transportation characteristics, melting force, etc.) that could increase the industrial competitiveness of Slovenia and at the same time create environmental and economic benefits for Slovenia and also for the EU. With new high quality and competitive products and technologies we will increase the production program and extent, and create a possibility also to open new job positions. 10.Samo za aplikativne projekte in podoktorske projekte iz gospodarstva! Označite, katerega od navedenih ciljev ste si zastavili pri projektu, katere konkretne rezultate ste dosegli in v kakšni meri so doseženi rezultati uporabljeni Cilj F.01 Pridobitev novih praktičnih znanj, informacij in veščin Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen - Uporaba rezultatov V celoti - F.02 Pridobitev novih znanstvenih spoznanj Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen - Uporaba rezultatov V celoti - F.03 Večja usposobljenost raziskovalno-razvojnega osebja Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen - Uporaba rezultatov V celoti - F.04 Dvig tehnološke ravni Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen - Uporaba rezultatov Delno - F.05 Sposobnost za začetek novega tehnološkega razvoja Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen bo v naslednjih 3 letih - Uporaba rezultatov Delno - F.06 Razvoj novega izdelka Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 - Uporaba rezultatov 1 - F.07 Izboljšanje obstoječega izdelka Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen - Uporaba rezultatov Uporabljen bo v naslednjih 3 letih - F.08 Razvoj in izdelava prototipa Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 - Uporaba rezultatov 1 - F.09 Razvoj novega tehnološkega procesa oz. tehnologije Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen - Uporaba rezultatov Uporabljen bo v naslednjih 3 letih - F.10 Izboljšanje obstoječega tehnološkega procesa oz. tehnologije Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen - Uporaba rezultatov Delno v F.11 Razvoj nove storitve Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 v Uporaba rezultatov 1 v F.12 Izboljšanje obstoječe storitve Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 v Uporaba rezultatov 1 v F.13 Razvoj novih proizvodnih metod in instrumentov oz. proizvodnih procesov Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 - Uporaba rezultatov 1 v F 14 Izboljšanje obstoječih proizvodnih metod in instrumentov oz. proizvodnih procesov Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen v Uporaba rezultatov Uporabljen bo v naslednjih 3 letih v F.15 Razvoj novega informacijskega sistema/podatkovnih baz Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 - Uporaba rezultatov 1 v F.16 Izboljšanje obstoječega informacijskega sistema/podatkovnih baz Zastavljen cilj DA © NE Rezultat 1 v Uporaba rezultatov 1 v F.17 Prenos obstoječih tehnologij, znanj, metod in postopkov v prakso Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen v Uporaba rezultatov Delno v F 18 Posredovanje novih znanj neposrednim uporabnikom (seminarji, forumi, konference) Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen v Uporaba rezultatov V celoti v F.19 Znanje, ki vodi k ustanovitvi novega podjetja ("spin off") Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen v Uporaba rezultatov Ni uporabljen v F.20 Ustanovitev novega podjetja ("spin off") Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 - Uporaba rezultatov 1 - F.21 Razvoj novih zdravstvenih/diagnostičnih metod/postopkov Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 v Uporaba rezultatov 1 - F.22 Izboljšanje obstoječih zdravstvenih/diagnostičnih metod/postopkov Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 - Uporaba rezultatov 1 - F.23 Razvoj novih sistemskih, normativnih, programskih in metodoloških rešitev Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 v Uporaba rezultatov 1 - F 24 Izboljšanje obstoječih sistemskih, normativnih, programskih in metodoloških rešitev Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 - Uporaba rezultatov 1 - F.25 Razvoj novih organizacijskih in upravljavskih rešitev Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 v Uporaba rezultatov 1 - F.26 Izboljšanje obstoječih organizacijskih in upravljavskih rešitev Zastavljen cilj DA © NE Rezultat 1 v Uporaba rezultatov 1 - F.27 Prispevek k ohranjanju/varovanje naravne in kulturne dediščine Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen - Uporaba rezultatov V celoti - F.28 Priprava/organizacija razstave Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 - Uporaba rezultatov 1 - F.29 Prispevek k razvoju nacionalne kulturne identitete Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 - Uporaba rezultatov 1 - F.30 Strokovna ocena stanja Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 - Uporaba rezultatov 1 - F.31 Razvoj standardov Zastavljen cilj DA NE Rezultat 1 - Uporaba rezultatov 1 - F.32 Mednarodni patent Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen bo v naslednjih 3 letih — Uporaba rezultatov Uporabljen bo v naslednjih 3 letih - F.33 Patent v Sloveniji Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen - Uporaba rezultatov Delno - F.34 Svetovalna dejavnost Zastavljen cilj DA NE Rezultat Dosežen - Uporaba rezultatov Delno - F.35 Drugo Zastavljen cilj DA © NE Rezultat 1 v Uporaba rezultatov 1 - Komentar ll.Samo za aplikativne projekte in podoktorske projekte iz gospodarstva! Označite potencialne vplive oziroma učinke vaših rezultatov na navedena področja Vpliv Ni vpliva Majhen vpliv Srednji vpliv Velik vpliv G.01 Razvoj visokošolskega izobraževanja G.01.01. Razvoj dodiplomskega izobraževanja O O O 0 G.01.02. Razvoj podiplomskega izobraževanja o o o 0 G.01.03. Drugo: o o o O G.02 Gospodarski razvoj G.02.01 Razširitev ponudbe novih izdelkov/storitev na trgu O O ® O G.02.02. Širitev obstoječih trgov ® o o o G.02.03. Znižanje stroškov proizvodnje o o ® o G.02.04. Zmanjšanje porabe materialov in energije O O O ® G.02.05. Razširitev področja dejavnosti o o o ® G.02.06. Večja konkurenčna sposobnost o o o ® G.02.07. Večji delež izvoza o o ® o G.02.08. Povečanje dobička o o ® o G.02.09. Nova delovna mesta o o o ® G.02.10. Dvig izobrazbene strukture zaposlenih O O O ® G.02.11. Nov investicijski zagon o o o ® G.02.12. Drugo: o o o o G.03 Tehnološki razvoj G.03.01. Tehnološka razširitev/posodobitev dejavnosti O O O ® G.03.02. Tehnološko prestrukturiranje dejavnosti O O ® O G.03.03. Uvajanje novih tehnologij o o o ® G.03.04. Drugo: o o o o G.04 Družbeni razvoj G.04.01 Dvig kvalitete življenja o o o ® G.04.02. Izboljšanje vodenja in upravljanja o o o ® G.04.03. Izboljšanje delovanja administracije in javne uprave O O O ® G.04.04. Razvoj socialnih dejavnosti o ® o o G.04.05. Razvoj civilne družbe o ® o o G.04.06. Drugo: o o o o G.05. Ohranjanje in razvoj nacionalne naravne in kulturne dediščine in identitete O O O ® G.06. Varovanje okolja in trajnostni razvoj O O O ® G.07 Razvoj družbene infrastrukture G.07.01. Informacijsko-komunikacijska infrastruktura ® O O O G.07.02. Prometna infrastruktura ® o o o G.07.03. Energetska infrastruktura ® o o o G.07.04. Drugo: o o o o G.08. Varovanje zdravja in razvoj zdravstvenega varstva O ® O O G.09. Drugo: o o o o Komentar 12.Pomen raziskovanja za sofinancerje11 Sofinancer 1. Naziv Helios Domžale d.d. Naslov Količevo 2, 1230 Domžale Vrednost sofinanciranja za celotno obdobje trajanja projekta je znašala: 89.956 EUR Odstotek od utemeljenih stroškov projekta: 25 % Najpomembnejši rezultati raziskovanja za sofinancerja Šifra 1. Nova zaposlitev doktoranda v gospodarstvu F.03 2. Razvoj novegatipa polimera F.06 3. Fazna ravnotežja in difuzivnost zgoščenih plinov v različnih polietilenih F.02 4. Razvoj nove tehnologije za pridobivanje polimerov v prasni obliki F.09 5. Komentar Ocena Vsi ključni cilji so bili doseženi 13.Izjemni dosežek v letu 201412 13.1. Izjemni znanstveni dosežek MARKOČIČ, Elena, KNEZ, Željko. Mathematical modelling of phase equilibria for supercritical CO2 and polyethylene glycol of various molecular weights. The Journal of supercritical fluids, ISSN 0896-8446. [Print ed.], Nov. 2014, vol. 95, str. 635-640. [COBISS.SI-ID 18495766] 13.2. Izjemni družbeno-ekonomski dosežek MARKOČIČ, Elena, ŠKERGET Mojca, NOVAK Zoran, KNEZ, Željko, VENTURINI, Peter, ZNOJ, Bogdan, BONČINA, Tonica, FERK, Polonca, DARIŠ, Barbara, BOTIĆ, Tanja, RIBARIČ LASNIK, Cvetka, ŽEROVNIK, Nataša, Delavnica „Procesiranje polimerov z uporabo trajnostnih tehnologij", FKKT UM Maribor, 27.01.2014 C. IZJAVE Podpisani izjavljam/o, da: • so vsi podatki, ki jih navajamo v poročilu, resnični in točni • se strinjamo z obdelavo podatkov v skladu z zakonodajo o varstvu osebnih podatkov za potrebe ocenjevanja ter obdelavo teh podatkov za evidence ARRS • so vsi podatki v obrazcu v elektronski obliki identični podatkom v obrazcu v pisni obliki • so z vsebino zaključnega poročila seznanjeni in se strinjajo vsi soizvajalci projekta Podpisi: zastopnik oz. pooblaščena oseba i vodja raziskovalnega projekta: raziskovalne organizacije: Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo Željko Knez ŽIG Kraj in datum: Maribor 112.3.2015 Oznaka poročila: ARRS-RPROJ-ZP-2015/104 1 Napišite povzetek raziskovalnega projekta (največ 3.000 znakov v slovenskem in angleškem jeziku) Nazaj 2 Napišite kratko vsebinsko poročilo, kjer boste predstavili raziskovalno hipotezo in opis raziskovanja. Navedite ključne ugotovitve, znanstvena spoznanja, rezultate in učinke raziskovalnega projekta in njihovo uporabo ter sodelovanje s tujimi partnerji. Največ 12.000 znakov vključno s presledki (približno dve strani, velikost pisave 11). Nazaj 3 Realizacija raziskovalne hipoteze. Največ 3.000 znakov vključno s presledki (približno pol strani, velikost pisave 11) Nazaj 4 V primeru bistvenih odstopanj in sprememb od predvidenega programa raziskovalnega projekta, kot je bil zapisan v predlogu raziskovalnega projekta oziroma v primeru sprememb, povečanja ali zmanjšanja sestave projektne skupine v zadnjem letu izvajanja projekta, napišite obrazložitev. V primeru, da sprememb ni bilo, to navedite. Največ 6.000 znakov vključno s presledki (približno ena stran, velikost pisave 11). Nazaj 5 Navedite znanstvene dosežke, ki so nastali v okviru tega projekta. Raziskovalni dosežek iz obdobja izvajanja projekta (do oddaje zaključnega poročila) vpišete tako, da izpolnite COBISS kodo dosežka - sistem nato sam izpolni naslov objave, naziv, IF in srednjo vrednost revije, naziv FOS področja ter podatek, ali je dosežek uvrščen v A'' ali A'. Nazaj 6 Navedite družbeno-ekonomske dosežke, ki so nastali v okviru tega projekta. Družbeno-ekonomski rezultat iz obdobja izvajanja projekta (do oddaje zaključnega poročila) vpišete tako, da izpolnite COBISS kodo dosežka - sistem nato sam izpolni naslov objave, naziv, IF in srednjo vrednost revije, naziv FOS področja ter podatek, ali je dosežek uvrščen v A'' ali A'. Družbeno-ekonomski dosežek je po svoji strukturi drugačen kot znanstveni dosežek. Povzetek znanstvenega dosežka je praviloma povzetek bibliografske enote (članka, knjige), v kateri je dosežek objavljen. Povzetek družbeno-ekonomskega dosežka praviloma ni povzetek bibliografske enote, ki ta dosežek dokumentira, ker je dosežek sklop več rezultatov raziskovanja, ki je lahko dokumentiran v različnih bibliografskih enotah. COBISS ID zato ni enoznačen, izjemoma pa ga lahko tudi ni (npr. prehod mlajših sodelavcev v gospodarstvo na pomembnih raziskovalnih nalogah, ali ustanovitev podjetja kot rezultat projekta ... - v obeh primerih ni COBISS ID). Nazaj 7 Navedite rezultate raziskovalnega projekta iz obdobja izvajanja projekta (do oddaje zaključnega poročila) v primeru, da katerega od rezultatov ni mogoče navesti v točkah 6 in 7 (npr. ni voden v sistemu COBISS). Največ 2.000 znakov, vključno s presledki. Nazaj 8 Pomen raziskovalnih rezultatov za razvoj znanosti in za razvoj Slovenije bo objavljen na spletni strani: http://sicris.izum.si/ za posamezen projekt, ki je predmet poročanja Nazaj 9 Največ 4.000 znakov, vključno s presledki Nazaj 10 Največ 4.000 znakov, vključno s presledki Nazaj 11 Rubrike izpolnite / prepišite skladno z obrazcem "izjava sofinancerja" http://www.arrs.gov.si/sl/progproj/rproj/gradivo/, ki ga mora izpolniti sofinancer. Podpisan obrazec "Izjava sofinancerja" pridobi in hrani nosilna raziskovalna organizacija -izvajalka projekta. Nazaj 12 Navedite en izjemni znanstveni dosežek in/ali en izjemni družbeno-ekonomski dosežek raziskovalnega projekta v letu 2014 (največ 1000 znakov, vključno s presledki). Za dosežek pripravite diapozitiv, ki vsebuje sliko ali drugo slikovno gradivo v zvezi z izjemnim dosežkom (velikost pisave najmanj 16, približno pol strani) in opis izjemnega dosežka (velikost pisave 12, približno pol strani). Diapozitiv/-a priložite kot priponko/-i k temu poročilu. Vzorec diapozitiva je objavljen na spletni strani ARRS http://www.arrs.gov.si/sl/gradivo/, predstavitve dosežkov za pretekla leta pa so objavljena na spletni strani http://www.arrs.gov.si/sl/analize/dosez/. Nazaj Obrazec: ARRS-RPROJ-ZP/2015 v1.00a C3-64-41-7C-2A-3B-11-7B-08-67-04-39-40-ED-5C-3B-47-AD-33-56 Priloga 1 Področje: 2.02 - Kemijsko inženirstvo Dosežek: Mathematical modelling of phase equilibria for supercritical CO2 and polyethylene glycol of various molecular weights 10 20 30 Pressure (MPs) 10 20 JO Pressure |MPa) B 0.20 10 20 30 Pressure (MPs) LI 20 , 10 Pressure (M Pa) 10 20 30 Pressure (MPa) 10 20 JO Pressure (MPa) 10 20 30 Pressure (MPa) ID 2Ü , M Pressure (MPa) Fig. 1' Solubility of CO; {weif ht fraction) inpolye thylene glycol of va rious molecula r weights (M1V): temperature: 343 K; comparison between experimental data and modelling results. (O) experimental solubility values [19]: (-) SL EOS modelling results; (- -) SAFT modelling results. Vir: MARKOČIČ, Elena, KNEZ, Željko. Mathematical modelling of phase equilibria for supercritical CO2 and polyethylene glycol of various molecular weights. The Journal of supercritical fluids, ISSN 0896-8446. [Print ed.], Nov. 2014, vol. 95, str. 635-640. [COBISS.SI-ID 18495766] Priloga 2 Področje: 2.02 - Kemijsko inženirstvo Dosežek: Delavnica „Procesiranje polimerov z uporabo trajnostnih tehnologij" Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije L2—4124 Procesiranje polimerov z uporabo trajnostnih tehnologij WORKSHOP 27.01.2014, 09:00, F K KT, A-105 WORKSHOP PROGRAM 09:15-09:30 Opening remarks 09:30- 11:00 Session 1 09:30- 10:00 Biomaterials and supercritical fluids: sustainable processing technologies, Elena Markočič, Mojca Škerget, Zoran Novak, Željko Knez 10:00-10:30 Tehnološki in razvojni izzivi v industriji premazov, Peter Venturini, Bogdan Znoj 10:30-11:00 Application of focused ion beam (FIB) in metallography, Tonica Bončina 11:00-11:30 Coffee break 11:30-13:00 Session 2 11:30-12:00 Primary human osteoblast cultures for in vitro biocompatibility testing of polymers potentially useful in orthopedics, Polonca Ferk, Barbara Dariš 12:00-12:30 Bacteria versus cells; the race for surface on polymeric implant, Tanja Botić, Željko Knez 12:30-13:00 Analiza življenjskega cikla produkta in tehnologije z vidika varovanja okolja in ekonomike procesa, Cvetka Ribarič Lasnik, Nataša Žerovnik 13:00-13:30 Discussion and closing remarks Vir: MARKOČIČ, Elena, ŠKERGET Mojca, NOVAK Zoran, KNEZ, Željko, VENTURINI, Peter, ZNOJ, Bogdan, BONČINA, Tonica, FERK, Polonca, DARIŠ, Barbara, BOTIĆ, Tanja, RIBARIČ LASNIK, Cvetka, ŽEROVNIK, Nataša, Delavnica „Procesiranje polimerov z uporabo trajnostnih tehnologij", FKKT UM Maribor, 27.01.2014