logo_pbf_hr_sO NAMA 
                NADES TIM


NADES Design tim nudi usluge pripreme i karakterizacije
prirodnih eutektičkih otapala te podršku u razvoju ekoloških prihvatljivih procesa pomoću NADES-a.


symbol_05



NADES Design tim nudi inovativna rješenja za proizvodnju i primjenu NADES-a



NADES tim


Prof.dr.sc. IVANA RADOJČIĆ REDOVNIKOVIĆ

  • sustavni razvoj proizvodnje i primjene NADES-a

Doc.dr.sc. MARINA CVJETKO BUBALO

  • proizvodnja NADES-a i razvoj biokatalitičkih procesa

Doc.dr.sc. KRISTINA RADOŠEVIĆ

  • određivanje toksikološkog profila NADES-a te biološke aktivnosti proizvoda dobivenih njihovom primjenom

MANUELA PANIĆ, mag. ing.

  • priprema i karakterizacija NADES-a te razvoj procesa na industrijskoj razini






NADES symbol_01
                KONCEPT


U razvoju zelenih tehnologija posebna pažnja je usmjerena prema novim, ekološki prihvatljivim otapalima koja bi također zadovoljila i tehnološke te ekonomske zahtjeve.


Posljednjih godina PRIRODNA EUTEKTIČKA OTAPALA (eng. Natural Deep Eutectic Solvents, NADES) se intenzivno istražuju kao zelena alternativa konvencionalnim otapalima koja u potpunosti zadovoljavaju NAČELA ODRŽIVOSTI.

NADES se temelje na mješavini JEFTINIH I LAKO DOSTUPNIH KOMPONENTI (npr. kolin-klorid, ugljikohidrata, amina, amida, alkohola, organskih kiselina). To su kapljevine pri sobnoj temperaturi najčešće sastavljene od staničnih metabolita u određenim molarnim omjerima, uključujući u nekim slučajevima i vodu, a odlikuju se snažnim intermolekularnim interakcijama.


OSNOVNE karakteristike
NADES-a:


  • Cijena NADES-a je usporediva ili čak niža od organskih otapala
  • Proizvodnja NADES-a je u skladu sa načelima održivosti (100% ekonomije atoma)
  • Kemijska i termička stabilnost
  • Nehlapljivost i nezapaljivost
  • Niska toksičnost i biorazgradivost
  • Mogućnost otapanja polarnih i nepolarnih spojeva
  • Mogućnost dizajniranja fizikalno-kemijskih svojstava za određenu namjenu
  • NADES mogu imati biološku aktivnost koja se također može dizajnirati

symbol_02


NADES iskazuju jedinstvena fizikalno-kemijska svojstva, a zahvaljujući mogućnosti DIZAJNIRANJA ovih otapala modifikacijom odnosno zamjenom komponenti koje ih čine, moguće je RACIONALNO osmišljavanje otapala za SPECIFIČNE SVRHE.


symbol_01


PRIMJENA 
NADES


Odabir odgovarajućeg otapala za pojedini proces ovisi o nekoliko čimbenika kao što su fizikalno-kemijska svojstva otapala, utjecaj na okoliš (npr. ekotoksičnost i biorazgradivost) te održivost (mogućnost recikliranja i ponovne uporabe) i sigurnost procesa (npr. zapaljivost i hlapljivost). Zbog svojih JEDINSTVENIH FIZIKALNO-KEMIJSKIH SVOJSTAVA te NEZNATNOG UTJECAJA NA OKOLIŠ značajan je interes za potencijalnu primjenu NADES kao otapala u različitim procesima.


Jedno od najvažnijih svojstava NADES-a kao alternative konvencionalnim organskim otapalima je velik broj mogućih kemijskih struktura što omogućava DIZAJNIRANJE OPTIMALNOG PRIRODNOG EUTEKTIČKOG OTAPALA za željenu primjenu.


BUDUĆI DA JE BROJ MOGUĆIH KEMIJSKIH STRUKTURA
OVIH OTAPALA IZNIMNO VELIK, POSTOJI MOGUĆNOST
NJIHOVE UPORABE U RAZLIČITIM PODRUČJIMA:


  • SINTETSKA KEMIJA
  • OBRADA METALA
  • ANALITIKA
  • ELEKTROKEMIJA
  • PRIPRAVA NANOMATERIJALA
  • BIOMEDICINA
  • (BIO)KATALIZA
  • SEPARACIJA I IZOLACIJA RAZLIČITIH SPOJEVA


symbol_04






POPIS NADES
PROIZVODA

ChCit Kolin-klorid:limunska kiselina
ChEG Kolin-klorid:etilen-glikol
ChFru Kolin-klorid:fruktoza
ChGlc Kolin-klorid:glukoza
ChGly Kolin-klorid:glicerol
ChMa Kolin-klorid:jabučna kiselina
ChMal Kolin-klorid:maltoza
ChOx Kolin-klorid:oksalna kiselina
ChProMa Kolin-klorid:prolin:jabučna kiselina
ChScu Kolin-klorid:saharoza
ChSol Kolin-klorid:sorboza
ChSor Kolin-klorid:sorbitol
ChU Kolin-klorid:urea
ChUEG Kolin-klorid:urea:etilen-glikol
ChUGly Kolin-klorid:urea:glicerol
ChXyl Kolin-klorid:ksiloza
ChXyol Kolin-klorid:ksilitol
MaFruGly Jabučna kiselina:fruktoza:glicerol
MaGlc Jabučna kiselina:glukoza
MaGlcGly Jabučna kiselina:glukoza:glicerol
MaScu Jabučna kiselina:saharoza
MaSorGly Jabučna kiselina:sorboza:glicerol
ProMa Prolin:jabučna kiselina
BCit Betain:limunska kiselina
BMa Betain:jabučna kiselina
BMaGlc Betain:jabučna kiselina:glukoza
BMaPro Betain:jabučna kiselina:prolin
ChCit Kolin-klorid:limunska kiselina
ChMa Kolin-klorid:jabučna kiselina
ChMal Kolin-klorid:maltoza
ChProMa Kolin-klorid:prolin:jabučna kiselina
CitFru Limunska kiselina:fruktoza
CitFruGly Limunska kiselina:fruktoza:glicerol
CitGlc Limunska kiselina:glukoza
CitGlcGly Limunska kiselina:glukoza:glicerol
CitScu Limunska kiselina:saharoza
BGly Betain:glicerol
BOaGly Betain:oksalna kiselina:glicerol
BScu Betain:saharoza
FruEG Fruktoza:etilen-glikol
GlcEG Glukoza:etilen-glikol
GlcFru Glukoza:Fruktoza
GlyGlc Glicerol:glukoza
GlySol Glicerol:sorbitol
MaFru Jabučna kiselina:fruktoza
ScuEG Saharoza:etilen-glikol
SolEG Sorbitol:etilen-glikol
XylEG Ksiloza:etilen-glikol
BMaGlc Betain:jabučna kiselina:glukoza
BMaPro Betain:jabučna kiselina:prolin
BOaGly Betain:oksalna kiselina:glicerol
ChUEG Kolin-klorid:urea:etilen-glikol
ChUGly Kolin-kloride:urea:glicerol
CitFruGly Limunska kiselina:fruktoza:glicerol
CitGlcGly Limunska kiselina:glukoza:glicerol
FruGlcU Fruktoza:glukoza:urea
GlcFruEG Glukoza:fruktoza:etilen glikol
MaFruGly Jabučna kiselina:fruktoza:glicerol
MaGlcGly Jabučna kiselina:glukoza:glicerol
MaSorGly Jabučna kiselina:sorboza:glicerol
ProFruGly Prolin:fruktoza:glicerol
ProGlcGly Prolin:glukoza:glicerol
ScuGlcFru Saharoza:glukoza:fruktoza
ScuGlcU Saharoza:glukoza:urea

bottle_01

NADES s kolin-kloridom

ChCit Kolin-klorid:limunska kiselina
ChEG Kolin-klorid:etilen-glikol
ChFru Kolin-klorid:fruktoza
ChGlc Kolin-klorid:glukoza
ChGly Kolin-klorid:glicerol
ChMa Kolin-klorid:jabučna kiselina
ChMal Kolin-klorid:maltoza
ChOx Kolin-klorid:oksalna kiselina
ChProMa Kolin-klorid:prolin:jabučna kiselina
ChScu Kolin-klorid:saharoza
ChSol Kolin-klorid:sorboza
ChSor Kolin-klorid:sorbitol
ChU Kolin-klorid:urea
ChUEG Kolin-klorid:urea:etilen-glikol
ChUGly Kolin-klorid:urea:glicerol
ChXyl Kolin-klorid:ksiloza
ChXyol Kolin-klorid:ksilitol

bottle_02

NADES s organskom kiselinom

MaFruGly Jabučna kiselina:fruktoza:glicerol
MaGlc Jabučna kiselina:glukoza
MaGlcGly Jabučna kiselina:glukoza:glicerol
MaScu Jabučna kiselina:saharoza
MaSorGly Jabučna kiselina:sorboza:glicerol
ProMa Prolin:jabučna kiselina
BCit Betain:limunska kiselina
BMa Betain:jabučna kiselina
BMaGlc Betain:jabučna kiselina:glukoza
BMaPro Betain:jabučna kiselina:prolin
ChCit Kolin-klorid:limunska kiselina
ChMa Kolin-klorid:jabučna kiselina
ChMal Kolin-klorid:maltoza
ChProMa Kolin-klorid:prolin:jabučna kiselina
CitFru Limunska kiselina:fruktoza
CitFruGly Limunska kiselina:fruktoza:glicerol
CitGlc Limunska kiselina:glukoza
CitGlcGly Limunska kiselina:glukoza:glicerol
CitScu Limunska kiselina:saharoza

bottle_03

NADES bez kolin-klorida

BGly Betain:glicerol
BOaGly Betain:oksalna kiselina:glicerol
BScu Betain:saharoza
FruEG Fruktoza:etilen-glikol
GlcEG Glukoza:etilen-glikol
GlcFru Glukoza:Fruktoza
GlyGlc Glicerol:glukoza
GlySol Glicerol:sorbitol
MaFru Jabučna kiselina:fruktoza
ScuEG Saharoza:etilen-glikol
SolEG Sorbitol:etilen-glikol
XylEG Ksiloza:etilen-glikol

bottle_04

Tro-komponentni NADES

BMaGlc Betain:jabučna kiselina:glukoza
BMaPro Betain:jabučna kiselina:prolin
BOaGly Betain:oksalna kiselina:glicerol
ChUEG Kolin-klorid:urea:etilen-glikol
ChUGly Kolin-kloride:urea:glicerol
CitFruGly Limunska kiselina:fruktoza:glicerol
CitGlcGly Limunska kiselina:glukoza:glicerol
FruGlcU Fruktoza:glukoza:urea
GlcFruEG Glukoza:fruktoza:etilen glikol
MaFruGly Jabučna kiselina:fruktoza:glicerol
MaGlcGly Jabučna kiselina:glukoza:glicerol
MaSorGly Jabučna kiselina:sorboza:glicerol
ProFruGly Prolin:fruktoza:glicerol
ProGlcGly Prolin:glukoza:glicerol
ScuGlcFru Saharoza:glukoza:fruktoza
ScuGlcU Saharoza:glukoza:urea




Proizvodnja i
karakterizacija NADES
Proizvodnja i
karakterizacija NADES
S obzirom na naše dugogodišnje iskustvo, svojim klijentima nudimo odabir povoljnog NADES-a iz naše baze ili dizajn novog, za njihov sustav najboljeg, najpovoljnijeg i najdostupnijeg otapala.
  • Više od 50 u potpunosti karakteriziranih NADES-a u našoj bazi
  • Standardni ili dizajnirani za posebnu namjenu
  • Ekspertiza u primjeni NADES-a u prehrambenoj tehnologiji, biotehnologiji i kemijskoj tehnologiji
  • Razvoj novih proizvoda s obzirom na zahtjeve tržišta
bottle_01
bottle_01
bottle_01

Budući da su NADES DIZAJNIRANA OTAPALA, moguće je pripremiti otapala za SPECIFIČNE SVRHE, međutim, ponekad je teško predvidjeti koje smjese i u kojim molarnim omjerima formiraju NADES, kao i koja će se svojstva novodizajnirana otapala imati. Stoga, sastav NADES-a i njihova fizikalno-kemijska, toplinska i/ili biološka svojstva trebaju biti određena za svako pojedino otapalo.

Tijekom dugogodišnjeg iskustva razvili smo bazu sa više od 50 okarakteriziranih NADES, te također možemo prema potrebama potrošača pripremiti nova otapala. Nadalje, provodimo i karakterizaciju otapala, određivanjem različitih fizikalno-kemijskih parametara (npr. sadržaj vode, viskoznost, gustoća, polarnost, pH vrijednosti, vodljivost i ekotoksičnost), a prema potrebi možemo odrediti i neke druge specifične karakteristike.

S obzirom na naše dugogodišnje iskustvo, svojim klijentima nudimo odabir povoljnog NADES-a iz naše baze ili dizajn novog, za njihov sustav najboljeg, najpovoljnijeg i najdostupnijeg otapala.
  • Više od 50 u potpunosti karakteriziranih NADES-a u našoj bazi
  • Standardni ili dizajnirani za posebnu namjenu
  • Ekspertiza u primjeni NADES-a u prehrambenoj tehnologiji, biotehnologiji i kemijskoj tehnologiji
  • Razvoj novih proizvoda s obzirom na zahtjeve tržišta
bottle_01
bottle_01
bottle_01

Budući da su NADES DIZAJNIRANA OTAPALA, moguće je pripremiti otapala za SPECIFIČNE SVRHE, međutim, ponekad je teško predvidjeti koje smjese i u kojim molarnim omjerima formiraju NADES, kao i koja će se svojstva novodizajnirana otapala imati. Stoga, sastav NADES-a i njihova fizikalno-kemijska, toplinska i/ili biološka svojstva trebaju biti određena za svako pojedino otapalo.

Tijekom dugogodišnjeg iskustva razvili smo bazu sa više od 50 okarakteriziranih NADES, te također možemo prema potrebama potrošača pripremiti nova otapala. Nadalje, provodimo i karakterizaciju otapala, određivanjem različitih fizikalno-kemijskih parametara (npr. sadržaj vode, viskoznost, gustoća, polarnost, pH vrijednosti, vodljivost i ekotoksičnost), a prema potrebi možemo odrediti i neke druge specifične karakteristike.





Razvoj ekološki prihvatljivog procesa primjenom NADES

Temeljem našeg znanja i iskustva u ovom području nudimo podršku u razvoju ekoloških prihvatljivih tehnologija primjenom NADES-a.


Kako bi se dizajnirala učinkovita metoda primjenom NADES potrebno je uključiti sljedeće korake:

  1. Priprema i karakterizacija NADES
    • Fizikalno-kemijska svojstva (gustoća, viskoznost, polarnost, pH)
    • Procjena utjecaja na okoliša (citotoksičnost i biorazgradivost)
  2. Odabir NADES
    • Učinkovitost procesa
    • Karakteristike NADES-a
    • Cijena NADES-a
    • Stabilnost procesa
  3. Optimiranje procesa
    • Upotreba inovativnih tehnologija (npr. manji utrošak energije)
  4. Reciklacija NADES-a
    • Ekstrakcija na krutoj fazi
    • Otparavanje željene komponente
    • Primjena anti-otapala
    • Rekristalizacija
    • Adsorpcijska kromatografija
  5. Prijenos u veće mjerilo (Scale-up)
    • LCA analiza procesa

Ekstrakcija biološki aktivnih spojeva

Postoji značajan broj uspješnih primjera ekstrakcije biološki aktivnih spojeva različite polarnosti, DNA, proteina, celuloze i mnogih drugih prirodnih spojeva pomoću NADES-a. Topljivost za neke od tih molekula može se povećati za nekoliko redova veličine u NADES-a u usporedbi s organskim otapalima, što dokazuje da ekstrakcija prirodnih molekula s NADES ima veliki potencijal. Veća topljivost u tim otapalima objašnjava se stvaranjem vodikovih veza između komponenti otapala i spojeva koji se žele ekstrahirati.


Glavne prednosti primjene NADES kao otapala za ekstrakciju prirodnih spojeva su:

  • NADES su visoko selektivna otpala koja mogu otapati i polarne i nepolarne komponente
  • NADES vjerojatno nastaju i u živim stanicama te su uključeni u procese biosinteze, otapanje te skladištenje različitih metabolita
  • Stabilnost spojeva u NADES-ima je bolja nego u konvencionalnim otapalima
  • Ekstrakti dobiveni pomoću NADES-a mogu se izravno koristiti u prehrambenoj, farmaceutskoj, kozmetičkoj i agrokemijskoj industriji bez potrebe za skupim procesima pročišćavanja

Biotehnologija i biomedicina

Pretpostavlja se da se svi biokemijski procesi u stanicama odvijaju u vodi ili u lipidima. No, činjenica da mnogi spojevi koji se nalaze u stanicama nisu topivi niti u vodi niti u lipidima dovela je do postavljanja hipoteze kako u stanicama možda postoji treći medij. Predloženo je da ovaj alternativni medij može biti sastavljen od krutih tvari koje u određenim molarnim omjerima postaju tekuće kao i NADES. Na temelju toga upotreba NADES u području BIOTEHNOLOGIJE, MOLEKULARNE BIOLOGIJE i FARMACIJE u budućnosti je izvjesna.


Glavne prednosti primjene NADES su:

  • poboljšavanje apsorpcije i biodostupnosti djelatnih farmaceutskih tvari i spojeva iz prirodnih izvora
  • stabilizacija i čuvanje biomolekula, ali i cijelih stanica, tkiva i bioloških uzoraka (od krioprezervacije do fiksacije stanica za različite molekularne analitičke metode)
  • moguća sinteza biorazgradivih poliestera (biorazgradivi farmaceutskih materijala u biomedicini i/ili tkivnom inženjerstvu)

Biokataliza

Biokatalitičke reakcije se tradicionalno provode u raznim otapalima kako bi se osigurao dostatan kontakt između reaktanta i biokatalizatora te osigurao dobar prijenos mase. NADES se može u biokatalizi koristiti ako OTAPALO/KO-OTAPALO, za izolaciju produkata ili za pretretman biokatalizatora.


Jedinstvena svojstva NADES čine ih gotovo idealnim otapalima za biokatalitičke procese bilo sa izoliranim enzimima ili cijelim stanicama:

  • poboljšana topljivost supstrata/produkata
  • poboljšana aktivnost, kemo-, regio- i stereoselektivnost te stabilnost biokatalizatora
  • poboljšan prinos reakcije
  • mogućnost dizajniranja idealnog otapala za specifični biokatalitički proces
  • mogućnost reciklacije i ponovnog korištenje NADES

Razvoj ekološki prihvatljivog procesa primjenom NADES

Temeljem našeg znanja i iskustva u ovom području nudimo podršku u razvoju ekoloških prihvatljivih tehnologija primjenom NADES-a.


Kako bi se dizajnirala učinkovita metoda primjenom NADES potrebno je uključiti sljedeće korake:

  1. Priprema i karakterizacija NADES
    • Fizikalno-kemijska svojstva (gustoća, viskoznost, polarnost, pH)
    • Procjena utjecaja na okoliša (citotoksičnost i biorazgradivost)
  2. Odabir NADES
    • Učinkovitost procesa
    • Karakteristike NADES-a
    • Cijena NADES-a
    • Stabilnost procesa
  3. Optimiranje procesa
    • Upotreba inovativnih tehnologija (npr. manji utrošak energije)
  4. Reciklacija NADES-a
    • Ekstrakcija na krutoj fazi
    • Otparavanje željene komponente
    • Primjena anti-otapala
    • Rekristalizacija
    • Adsorpcijska kromatografija
  5. Prijenos u veće mjerilo (Scale-up)
    • LCA analiza procesa

Ekstrakcija biološki aktivnih spojeva

Postoji značajan broj uspješnih primjera ekstrakcije biološki aktivnih spojeva različite polarnosti, DNA, proteina, celuloze i mnogih drugih prirodnih spojeva pomoću NADES-a. Topljivost za neke od tih molekula može se povećati za nekoliko redova veličine u NADES-a u usporedbi s organskim otapalima, što dokazuje da ekstrakcija prirodnih molekula s NADES ima veliki potencijal. Veća topljivost u tim otapalima objašnjava se stvaranjem vodikovih veza između komponenti otapala i spojeva koji se žele ekstrahirati.


Glavne prednosti primjene NADES kao otapala za ekstrakciju prirodnih spojeva su:

  • NADES su visoko selektivna otpala koja mogu otapati i polarne i nepolarne komponente
  • NADES vjerojatno nastaju i u živim stanicama te su uključeni u procese biosinteze, otapanje te skladištenje različitih metabolita
  • Stabilnost spojeva u NADES-ima je bolja nego u konvencionalnim otapalima
  • Ekstrakti dobiveni pomoću NADES-a mogu se izravno koristiti u prehrambenoj, farmaceutskoj, kozmetičkoj i agrokemijskoj industriji bez potrebe za skupim procesima pročišćavanja

Biotehnologija i biomedicina

Pretpostavlja se da se svi biokemijski procesi u stanicama odvijaju u vodi ili u lipidima. No, činjenica da mnogi spojevi koji se nalaze u stanicama nisu topivi niti u vodi niti u lipidima dovela je do postavljanja hipoteze kako u stanicama možda postoji treći medij. Predloženo je da ovaj alternativni medij može biti sastavljen od krutih tvari koje u određenim molarnim omjerima postaju tekuće kao i NADES. Na temelju toga upotreba NADES u području BIOTEHNOLOGIJE, MOLEKULARNE BIOLOGIJE i FARMACIJE u budućnosti je izvjesna.


Glavne prednosti primjene NADES su:

  • poboljšavanje apsorpcije i biodostupnosti djelatnih farmaceutskih tvari i spojeva iz prirodnih izvora
  • stabilizacija i čuvanje biomolekula, ali i cijelih stanica, tkiva i bioloških uzoraka (od krioprezervacije do fiksacije stanica za različite molekularne analitičke metode)
  • moguća sinteza biorazgradivih poliestera (biorazgradivi farmaceutskih materijala u biomedicini i/ili tkivnom inženjerstvu)

Biokataliza

Biokatalitičke reakcije se tradicionalno provode u raznim otapalima kako bi se osigurao dostatan kontakt između reaktanta i biokatalizatora te osigurao dobar prijenos mase. NADES se može u biokatalizi koristiti ako OTAPALO/KO-OTAPALO, za izolaciju produkata ili za pretretman biokatalizatora.


Jedinstvena svojstva NADES čine ih gotovo idealnim otapalima za biokatalitičke procese bilo sa izoliranim enzimima ili cijelim stanicama:

  • poboljšana topljivost supstrata/produkata
  • poboljšana aktivnost, kemo-, regio- i stereoselektivnost te stabilnost biokatalizatora
  • poboljšan prinos reakcije
  • mogućnost dizajniranja idealnog otapala za specifični biokatalitički proces
  • mogućnost reciklacije i ponovnog korištenje NADES




KONTAKTIRAJTE
NADES TIM


KONTAKT INFORMACIJE

Pierottijeva 6, 10000 Zagreb
nades-design@pbf.hr
+385 1 460 5015

logo_university logo_pbf_hr