https://wiki.fkkt.uni-lj.si/api.php?action=feedcontributions&feedformat=atom&user=Lea+Juki%C4%87 2026-06-23T11:32:22Z User contributions MediaWiki 1.45.3 https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Pyronix&diff=26177 2026-05-20T05:43:58Z

<p>Lea Jukić: </p> <hr /> <div>==Uvod==<br /> Gozdni požari vsako leto opustošijo ekosisteme, uničujejo skupnosti in sproščajo ogromne količine CO₂. Trenutne metode gašenja pogosto uporabljajo kemične zaviralce gorenja (kot amonijev polifosfat), ki so sicer učinkoviti, vendar so lahko strupeni za vodne organizme in talno mikrobiologijo. Poleg tega se je logistika odmetavanja tisočih litrov vode ali kemikalij iz letal izkazala za neučinkovito in nevarno za pilote. Projekt švicarske ekipe EPFL na iGEM tekmovanju leta 2025 z naslovom ‘Pyronix - The Next Generation of Firefighting’ je uspel oblikovati rešitev, ki je učinkovita, avtonomna in celo koristna za gozdna tla. Sistem Pyronix združuje biorazgradljivi hidrogel z droni, vodenimi z umetno inteligenco. Namesto zgolj zatiranja ognja ustvarja zaščitne pregrade, ki kasneje spodbujajo obnovo tal.<br /> ==Opis projekta==<br /> Osnovna zamisel sistema Pyronix je uporaba dronov za nanašanje nestrupenegea, biorazgradljivega hidrogela z zaviralnim učinkom na gorenje. Cilj je omejiti širjenje gozdnih požarov znotraj določenega območja in preprečiti, da bi se razširili preko črte nanesenega gela. Dodatna aplikacija, ki jo je ekipa predlagala, je zaščita hiš ali drugih objektov, ki so izpostavljeni večjemu tveganju vžiga.<br /> ===Oblikovanje hidrogela===<br /> Glavna zamisel pri uporabi hidrogela je bila izboljšati naravne hladilne lastnosti vode in hkrati zvišati njeno temperaturo izparevanja. V projektu so vse komponente, potrebne za tvorbo hidrogela, proizvedli mikroorganizmi. Kolonije bakterij in kvasovk omogočajo neprekinjeno in trajnostno proizvodnjo ključnih sestavin gela, pri čemer potrebujejo samo vodo in hranila za rast. V nasprotju s tradicionalnimi solmi, ki korodirajo opremo in sterilizirajo tla, je Pyronix bioosnovani hidrogen, sestavljen iz naravnih polimerov. Med tvorbo gela te komponente vstopijo v proces zamreženja (crosslinking), pri katerem se različni konci polimerov povežejo med seboj. To povzroči gostejšo in trdnejšo mrežo, kar zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode in trdno strukturo gela, ki se ohrani tudi pri visokih temperaturah. Prižgana plast (char) je tisto, kar ostane od gela, ko vsa voda izhlapi in polimerna mreža zgori. Ta plast, zlasti če je dopolnjena s silicijevim dioksidom, je zelo izolativna in gosta ter ščiti površino pod njo pred toploto.<br /> <br /> &lt;u&gt;Sestavine hidrogela&lt;/u&gt;:<br /> <br /> * Bakterijska celuloza, ki jo proizvaja E. coli, zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode in je glavna strukturna komponenta. Za doseganje optimalne proizvodnje celuloze, ekipa je inženirsko oblikovala bakterije s konstitutivnimi promotorji za spodbujanje izražanja celulozne sintaze in uporabila strategije metabolnega inženiringa za preusmeritev pretoka ogljika proti biosintezi celuloze, s čimer je uspešno povečala pridelek v primerjavi z divjim tipom seva.<br /> <br /> * Hitozan, pridobljen iz hitina, ima lastnosti zaviranja gorenja in pri segrevanju tvori zaščitno plast (char), ki les zapre pred kisikom. V sistemu Pyronix hitozan nastaja v dvostopenjskem mikrobiološkem procesu. Najprej Saccharomyces cerevisiae, gensko spremenjen s konstitutivno aktivno GTPazo RHO1Q68H, sproži prekomerno proizvodnjo hitina. Nato encim hitin deacetilaza (CDA) ta hitin pretvori v hitozan z odstranjevanjem acetilnih skupin s polimernega ogrodja.<br /> <br /> * Silicijev dioksid (biosilika) poveča toplotno izolativnost in mehansko stabilnost zaščitne plasti. Prevleka s silicijevim dioksidom se doseže s prikazovanjem silicateina na površini Escherichia coli z uporabo ene od dveh membranskih sidrnih beljakovin: INP (protein za ledišče) ali OmpA (zunanji membranski protein A). Nastali fuzijski proteini – bodisi INP-silicatein ali OmpA-silicatein – katalizirajo tvorbo prevleke iz silicijevega dioksida okoli bakterijske celice, ki se nato vgradi v matrico hidrogela.<br /> <br /> * Modul beljakovin, ki zavirajo gorenje: Poleg treh strukturnih komponent je ekipa uvedla tudi specializiran beljakovinski modul za dodatno povečanje odpornosti proti ognju. Ta modul vsebuje dve beljakovini: CBD-SRSF1, ki je odporna proti ognju in se sidra v matrico hidrogela preko celulozno-vezavne domene (CBD), ter SRPK1, protein kinazo, ki fosforilira SRSF1. Ta fosforilacija poveča lastnosti beljakovine kot zaviralke gorenja, kar doda dodatno raven zaščite na molekularni ravni. Bakterije so na matrico hidrogela vezane preko sidrnih beljakovin INP-CBD ali OmpA-CBD.<br /> <br /> ===Sistem za dostavo z droni===<br /> Za čimboljše nanašanje hidrogela je ekipa razvila dron, ki lahko samodejno prši gel na območjih s tveganjem za požare. To je lahko preventivno, kar pomeni, da bi dron redno nanašal gel, da prepreči nastanek in širjenje požara, ali pa odzivno, ko že divja požar, in takrat oblikuje zadrževalno linijo okoli aktivnega ognja. Dron v realnem času preslika območje požara in ciljno nanese gel na določene cone, da zgradi protipožarno pregrado (firebreak) – oviro brez goriva – preden pride glavni ognjeni zid. Opremljen je z več senzorji, vključno z RGB in infrardečimi kamerami, GPS, ultrazvočnimi senzorji razdalje in termometri. Zaznava ključne parametre, kot so vroče točke požara, hitrost vetra in značilnosti terena. Poleg tega algoritem umetne inteligence izračuna optimalno pot škropljenja, s čimer zagotovi natančno nanašanje gela in drastično zmanjša količino odpadnega materiala v primerjavi z letalskim odmetavanjem vode.<br /> ==Načrtovanje in eksperimentalno preverjanje==<br /> Proces proizvodnje se je začel s proizvodnjo bakterijske celuloze. Po fermentaciji so celulozo pobrali, očistili in nato zmešali s prekurzorji hitozana in silicijevega dioksida v različnih razmerjih. Formulacijo so sistematično optimizirali glede na dva ključna parametra delovanja: viskoznost, da se gel lahko oprime navpičnih debel in nagnjenega terena, ter toplotno odpornost, da se čimbolj zakasni prenos toplote na podlage gorivo.<br /> <br /> Eksperimentalno preverjanje je vključevalo več komplementarnih poskusov. Z reološkimi testi so izmerili viskoznost in lastnosti oprijema hidrogela. Pyronix gel je pokazal boljši oprijem na lesene površine v primerjavi z običajno vodo ali komercialnimi zmesmi; ostal je pritrjen na površine, nagnjene pod kotom 45 stopinj, brez kapljanja. Za preverjanje zaviranja gorenja so izvedli preskus z Bunsenovim gorilnikom na lesenih paličicah. Kontrolne paličice so vžgale skoraj takoj in popolnoma zgorele v 60 sekundah. Nasprotno pa so paličice, prevlečene s Pyronix gelom, zdržale neposredno izpostavljenost ognju več kot 120 sekund. V tem času se je gel razširil v gosto, izolativno plast, ki je fizično ločila plamen od lesa in popolnoma preprečila zgorevanje. Izvedli so tudi študije biorazgradnje, pri katerih so gel inkubirali v tleh pod kontroliranimi pogoji. Rezultati so pokazali, da se material naravno razgradi v štirih do šestih tednih, pri čemer se sproščajo dušikove spojine, ki delujejo kot gnojilo s počasnim sproščanjem. S tem so sklenili ekološki krog in orodje za gašenje spremenili v izboljševalec tal. Dodatne analitske tehnike so potrdile lastnosti materiala: infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR) je potrdila zamreženje med komponentami, vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je razkrila porozno mrežno strukturo ogrodja iz bakterijske celuloze, s tekočinsko kromatografijo (SEC) pa so ocenili porazdelitev dolžine polimernih verig.<br /> <br /> ==Rezultati in izvedljivost==<br /> Eksperimentalni rezultati so skupaj potrdili, da je Pyronix čistejša, pametnejša in varnejša alternativa obstoječim tehnologijam za gašenje požarov. Posebej zanimiv je bil rezultat ekotoksikološkega testa z uporabo Daphnia magna, standardnega modelnega organizma za oceno vodne toksičnosti. Vzorci vode, izpostavljeni Pyronixu, so pokazali 95 odstotno višjo stopnjo preživetja vodnih bolh v primerjavi z vzorci, izpostavljenimi komercialnim zaviralcem na osnovi amonijevega polifosfata. To v praksi pomeni, da je Pyronix praktično netoksičen za vodne organizme, medtem ko običajne kemikalije povzročajo hitro smrtnost že pri nizkih koncentracijah. Ta razlika je ključna, ker odtok pri gašenju neizogibno konča v potokih in podtalnici – uporaba biorazgradljivega hidrogela odpravlja dolgoročno ekološko škodo, povezano s sedanjo prakso.<br /> <br /> Poleg toksičnosti je ekipa ovrednotila tudi integrirani sistem dostave z dronom. V simuliranem scenariju gozdnega požara je avtonomni dron, opremljen z mehanizmom za škropljenje Pyronix gela, uspešno navigiral do določene GPS koordinate, ki je predstavljala ognjeno fronto. Programska oprema za kartiranje z umetno inteligenco je bila programirana za razlikovanje med vrstami goriva. Dron je lahko ločil na primer suho travo (visoko tveganje) od kamnin (brez goriva) in gel nanesel samo tam, kjer je bilo to potrebno. Prav tako je dron razpršil gel v natančni desetmetrski liniji, s čimer je učinkovito zgradil protipožarno pregrado, preden se je simulirani požar lahko razširil naprej.<br /> <br /> Preliminarna analiza stroškov je dodatno podprla izvedljivost Pyronixa. Predvideni strošek proizvodnje bakterijske celuloze v večjem obsegu (vključno s fermentacijo, pobiranjem in čiščenjem) so primerjali z obratovalnimi stroški sedanjih letalskih metod gašenja. Medtem ko uporaba vode zahteva večkratne lete, ker voda hitro izhlapi, trajnost hidrogela pomeni, da je potrebnih manj aplikacij. Druga pomembna prednost pred kemičnimi zaviralci, ki onesnažujejo tla in vodo, je odsotnost stroškov sanacije okolja. Ekipa je zaključila, da je biološka proizvodna pot stroškovno konkurenčna že samo stroškom letalskega goriva, ne da bi pri tem upoštevali vidik varstva okolja.<br /> <br /> ==Zaključek==<br /> Projekt Pyronix uspešno dokazuje, da lahko sintetična biologija spremeni obvladovanje naravnih nesreč, saj nadomešča strupene kemične spreje z biološko pridobljenimi, okolju prijaznimi materiali. Skupina EPFL iGEM je ustvarila rešitev, ki deluje na treh ravneh inovacije: (1) učinkovito gašenje požarov s hidrogelom, (2) sistem za varstvo okolja in (3) integrirana tehnologija dronov za natančno in optimalno dostavo.<br /> <br /> Poleg teh tehničnih dosežkov Pyronix predstavlja konceptualni premik v pristopu k podnebnim nesrečam. Običajno gašenje je večinoma reaktivno – vodo in kemikalije se odmetava na aktivni ogenj brez večjega ozira na dolgoročne posledice. Nasprotno pa je Pyronix bolj proaktiven (gradi protipožarne pregrade, preden ogenj pride), obnovitven (razgradi se v gnojilo za tla) in bistveno varnejši tako za gasilce kot za ekosisteme. Projekt postavlja nov standard v kategoriji podnebne krize znotraj iGEM in dokazuje, da je najboljša rešitev za kemično težavo pogosto biološka.<br /> <br /> ==Literatura==<br /> https://teams.igem.org/5590</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Pyronix&diff=26176 2026-05-20T05:39:34Z

<p>Lea Jukić: /* Oblikovanje hidrogela */</p> <hr /> <div>==Uvod==<br /> Gozdni požari vsako leto opustošijo ekosisteme, uničujejo skupnosti in sproščajo ogromne količine CO₂. Trenutne metode gašenja pogosto uporabljajo kemične zaviralce gorenja (kot amonijev polifosfat), ki so sicer učinkoviti, vendar so lahko strupeni za vodne organizme in talno mikrobiologijo. Poleg tega se je logistika odmetavanja tisočih litrov vode ali kemikalij iz letal izkazala za neučinkovito in nevarno za pilote. Projekt švicarske ekipe EPFL na iGEM tekmovanju leta 2025 z naslovom ‘Pyronix - The Next Generation of Firefighting’ je uspel oblikovati rešitev, ki je učinkovita, avtonomna in celo koristna za gozdna tla. Sistem Pyronix združuje biorazgradljivi hidrogel z droni, vodenimi z umetno inteligenco. Namesto zgolj zatiranja ognja ustvarja zaščitne pregrade, ki kasneje spodbujajo obnovo tal.<br /> ==Opis projekta==<br /> Osnovna zamisel sistema Pyronix je uporaba dronov za nanašanje nestrupenegea, biorazgradljivega hidrogela z zaviralnim učinkom na gorenje. Cilj je omejiti širjenje gozdnih požarov znotraj določenega območja in preprečiti, da bi se razširili preko črte nanesenega gela. Dodatna aplikacija, ki jo je ekipa predlagala, je zaščita hiš ali drugih objektov, ki so izpostavljeni večjemu tveganju vžiga.<br /> ===Oblikovanje hidrogela===<br /> Glavna zamisel pri uporabi hidrogela je bila izboljšati naravne hladilne lastnosti vode in hkrati zvišati njeno temperaturo izparevanja. V projektu so vse komponente, potrebne za tvorbo hidrogela, proizvedli mikroorganizmi. Kolonije bakterij in kvasovk omogočajo neprekinjeno in trajnostno proizvodnjo ključnih sestavin gela, pri čemer potrebujejo samo vodo in hranila za rast. V nasprotju s tradicionalnimi solmi, ki korodirajo opremo in sterilizirajo tla, je Pyronix bioosnovani hidrogen, sestavljen iz naravnih polimerov. Med tvorbo gela te komponente vstopijo v proces zamreženja (crosslinking), pri katerem se različni konci polimerov povežejo med seboj. To povzroči gostejšo in trdnejšo mrežo, kar zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode in trdno strukturo gela, ki se ohrani tudi pri visokih temperaturah. Prižgana plast (char) je tisto, kar ostane od gela, ko vsa voda izhlapi in polimerna mreža zgori. Ta plast, zlasti če je dopolnjena s silicijevim dioksidom, je zelo izolativna in gosta ter ščiti površino pod njo pred toploto.<br /> <br /> &lt;u&gt;Sestavine hidrogela&lt;/u&gt;:<br /> <br /> * Bakterijska celuloza, ki jo proizvaja E. coli, zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode (do 99 %). Za doseganje optimalne proizvodnje celuloze so ekipa v bakterije vgradila konstitutivne promotorje (natančneje, dobro znani BioBrick del J23100), ki poganjajo operone za celulozno sintazo. S CRISPR-Cas9 so izločili konkurenčne presnovne poti, s čimer so povečali izkoristek celuloze za približno 40 % v primerjavi z divjim tipom sevov.<br /> <br /> * Hitozan, pridobljen iz hitina, ima lastnosti zaviranja gorenja in pri segrevanju tvori zaščitno plast (char), ki les zapre pred kisikom. V sistemu Pyronix hitozan nastaja v dvostopenjskem mikrobiološkem procesu. Najprej Saccharomyces cerevisiae, gensko spremenjen s konstitutivno aktivno GTPazo RHO1Q68H, sproži prekomerno proizvodnjo hitina. Nato encim hitin deacetilaza (CDA) ta hitin pretvori v hitozan z odstranjevanjem acetilnih skupin s polimernega ogrodja.<br /> <br /> * Silicijev dioksid (biosilika) poveča toplotno izolativnost in mehansko stabilnost zaščitne plasti. Prevleka s silicijevim dioksidom se doseže s prikazovanjem silicateina na površini Escherichia coli z uporabo ene od dveh membranskih sidrnih beljakovin: INP (protein za ledišče) ali OmpA (zunanji membranski protein A). Nastali fuzijski proteini – bodisi INP-silicatein ali OmpA-silicatein – katalizirajo tvorbo prevleke iz silicijevega dioksida okoli bakterijske celice, ki se nato vgradi v matrico hidrogela.<br /> <br /> * Modul beljakovin, ki zavirajo gorenje: Poleg treh strukturnih komponent je ekipa uvedla tudi specializiran beljakovinski modul za dodatno povečanje odpornosti proti ognju. Ta modul vsebuje dve beljakovini: CBD-SRSF1, ki je odporna proti ognju in se sidra v matrico hidrogela preko celulozno-vezavne domene (CBD), ter SRPK1, protein kinazo, ki fosforilira SRSF1. Ta fosforilacija poveča lastnosti beljakovine kot zaviralke gorenja, kar doda dodatno raven zaščite na molekularni ravni. Bakterije so na matrico hidrogela vezane preko sidrnih beljakovin INP-CBD ali OmpA-CBD.<br /> <br /> ===Sistem za dostavo z droni===<br /> Za čimboljše nanašanje hidrogela je ekipa razvila dron, ki lahko samodejno prši gel na območjih s tveganjem za požare. To je lahko preventivno, kar pomeni, da bi dron redno nanašal gel, da prepreči nastanek in širjenje požara, ali pa odzivno, ko že divja požar, in takrat oblikuje zadrževalno linijo okoli aktivnega ognja. Dron v realnem času preslika območje požara in ciljno nanese gel na določene cone, da zgradi protipožarno pregrado (firebreak) – oviro brez goriva – preden pride glavni ognjeni zid. Opremljen je z več senzorji, vključno z RGB in infrardečimi kamerami, GPS, ultrazvočnimi senzorji razdalje in termometri. Zaznava ključne parametre, kot so vroče točke požara, hitrost vetra in značilnosti terena. Poleg tega algoritem umetne inteligence izračuna optimalno pot škropljenja, s čimer zagotovi natančno nanašanje gela in drastično zmanjša količino odpadnega materiala v primerjavi z letalskim odmetavanjem vode.<br /> ==Načrtovanje in eksperimentalno preverjanje==<br /> Proces proizvodnje se je začel s proizvodnjo bakterijske celuloze. Po fermentaciji so celulozo pobrali, očistili in nato zmešali s prekurzorji hitozana in silicijevega dioksida v različnih razmerjih. Formulacijo so sistematično optimizirali glede na dva ključna parametra delovanja: viskoznost, da se gel lahko oprime navpičnih debel in nagnjenega terena, ter toplotno odpornost, da se čimbolj zakasni prenos toplote na podlage gorivo.<br /> <br /> Eksperimentalno preverjanje je vključevalo več komplementarnih poskusov. Z reološkimi testi so izmerili viskoznost in lastnosti oprijema hidrogela. Pyronix gel je pokazal boljši oprijem na lesene površine v primerjavi z običajno vodo ali komercialnimi zmesmi; ostal je pritrjen na površine, nagnjene pod kotom 45 stopinj, brez kapljanja. Za preverjanje zaviranja gorenja so izvedli preskus z Bunsenovim gorilnikom na lesenih paličicah. Kontrolne paličice so vžgale skoraj takoj in popolnoma zgorele v 60 sekundah. Nasprotno pa so paličice, prevlečene s Pyronix gelom, zdržale neposredno izpostavljenost ognju več kot 120 sekund. V tem času se je gel razširil v gosto, izolativno plast, ki je fizično ločila plamen od lesa in popolnoma preprečila zgorevanje. Izvedli so tudi študije biorazgradnje, pri katerih so gel inkubirali v tleh pod kontroliranimi pogoji. Rezultati so pokazali, da se material naravno razgradi v štirih do šestih tednih, pri čemer se sproščajo dušikove spojine, ki delujejo kot gnojilo s počasnim sproščanjem. S tem so sklenili ekološki krog in orodje za gašenje spremenili v izboljševalec tal. Dodatne analitske tehnike so potrdile lastnosti materiala: infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR) je potrdila zamreženje med komponentami, vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je razkrila porozno mrežno strukturo ogrodja iz bakterijske celuloze, s tekočinsko kromatografijo (SEC) pa so ocenili porazdelitev dolžine polimernih verig.<br /> <br /> ==Rezultati in izvedljivost==<br /> Eksperimentalni rezultati so skupaj potrdili, da je Pyronix čistejša, pametnejša in varnejša alternativa obstoječim tehnologijam za gašenje požarov. Posebej zanimiv je bil rezultat ekotoksikološkega testa z uporabo Daphnia magna, standardnega modelnega organizma za oceno vodne toksičnosti. Vzorci vode, izpostavljeni Pyronixu, so pokazali 95 odstotno višjo stopnjo preživetja vodnih bolh v primerjavi z vzorci, izpostavljenimi komercialnim zaviralcem na osnovi amonijevega polifosfata. To v praksi pomeni, da je Pyronix praktično netoksičen za vodne organizme, medtem ko običajne kemikalije povzročajo hitro smrtnost že pri nizkih koncentracijah. Ta razlika je ključna, ker odtok pri gašenju neizogibno konča v potokih in podtalnici – uporaba biorazgradljivega hidrogela odpravlja dolgoročno ekološko škodo, povezano s sedanjo prakso.<br /> <br /> Poleg toksičnosti je ekipa ovrednotila tudi integrirani sistem dostave z dronom. V simuliranem scenariju gozdnega požara je avtonomni dron, opremljen z mehanizmom za škropljenje Pyronix gela, uspešno navigiral do določene GPS koordinate, ki je predstavljala ognjeno fronto. Programska oprema za kartiranje z umetno inteligenco je bila programirana za razlikovanje med vrstami goriva. Dron je lahko ločil na primer suho travo (visoko tveganje) od kamnin (brez goriva) in gel nanesel samo tam, kjer je bilo to potrebno. Prav tako je dron razpršil gel v natančni desetmetrski liniji, s čimer je učinkovito zgradil protipožarno pregrado, preden se je simulirani požar lahko razširil naprej.<br /> <br /> Preliminarna analiza stroškov je dodatno podprla izvedljivost Pyronixa. Predvideni strošek proizvodnje bakterijske celuloze v večjem obsegu (vključno s fermentacijo, pobiranjem in čiščenjem) so primerjali z obratovalnimi stroški sedanjih letalskih metod gašenja. Medtem ko uporaba vode zahteva večkratne lete, ker voda hitro izhlapi, trajnost hidrogela pomeni, da je potrebnih manj aplikacij. Druga pomembna prednost pred kemičnimi zaviralci, ki onesnažujejo tla in vodo, je odsotnost stroškov sanacije okolja. Ekipa je zaključila, da je biološka proizvodna pot stroškovno konkurenčna že samo stroškom letalskega goriva, ne da bi pri tem upoštevali vidik varstva okolja.<br /> <br /> ==Zaključek==<br /> Projekt Pyronix uspešno dokazuje, da lahko sintetična biologija spremeni obvladovanje naravnih nesreč, saj nadomešča strupene kemične spreje z biološko pridobljenimi, okolju prijaznimi materiali. Skupina EPFL iGEM je ustvarila rešitev, ki deluje na treh ravneh inovacije: (1) učinkovito gašenje požarov s hidrogelom, (2) sistem za varstvo okolja in (3) integrirana tehnologija dronov za natančno in optimalno dostavo.<br /> <br /> Poleg teh tehničnih dosežkov Pyronix predstavlja konceptualni premik v pristopu k podnebnim nesrečam. Običajno gašenje je večinoma reaktivno – vodo in kemikalije se odmetava na aktivni ogenj brez večjega ozira na dolgoročne posledice. Nasprotno pa je Pyronix bolj proaktiven (gradi protipožarne pregrade, preden ogenj pride), obnovitven (razgradi se v gnojilo za tla) in bistveno varnejši tako za gasilce kot za ekosisteme. Projekt postavlja nov standard v kategoriji podnebne krize znotraj iGEM in dokazuje, da je najboljša rešitev za kemično težavo pogosto biološka.<br /> <br /> ==Literatura==<br /> https://teams.igem.org/5590</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Pyronix&diff=26175 2026-05-18T19:09:03Z

<p>Lea Jukić: /* Zaključek */</p> <hr /> <div>==Uvod==<br /> Gozdni požari vsako leto opustošijo ekosisteme, uničujejo skupnosti in sproščajo ogromne količine CO₂. Trenutne metode gašenja pogosto uporabljajo kemične zaviralce gorenja (kot amonijev polifosfat), ki so sicer učinkoviti, vendar so lahko strupeni za vodne organizme in talno mikrobiologijo. Poleg tega se je logistika odmetavanja tisočih litrov vode ali kemikalij iz letal izkazala za neučinkovito in nevarno za pilote. Projekt švicarske ekipe EPFL na iGEM tekmovanju leta 2025 z naslovom ‘Pyronix - The Next Generation of Firefighting’ je uspel oblikovati rešitev, ki je učinkovita, avtonomna in celo koristna za gozdna tla. Sistem Pyronix združuje biorazgradljivi hidrogel z droni, vodenimi z umetno inteligenco. Namesto zgolj zatiranja ognja ustvarja zaščitne pregrade, ki kasneje spodbujajo obnovo tal.<br /> ==Opis projekta==<br /> Osnovna zamisel sistema Pyronix je uporaba dronov za nanašanje nestrupenegea, biorazgradljivega hidrogela z zaviralnim učinkom na gorenje. Cilj je omejiti širjenje gozdnih požarov znotraj določenega območja in preprečiti, da bi se razširili preko črte nanesenega gela. Dodatna aplikacija, ki jo je ekipa predlagala, je zaščita hiš ali drugih objektov, ki so izpostavljeni večjemu tveganju vžiga.<br /> ===Oblikovanje hidrogela===<br /> Glavna zamisel pri uporabi hidrogela je bila izboljšati naravne hladilne lastnosti vode in hkrati zvišati njeno temperaturo izparevanja. V projektu so vse komponente, potrebne za tvorbo hidrogela, proizvedli mikroorganizmi. Kolonije bakterij in kvasovk omogočajo neprekinjeno in trajnostno proizvodnjo ključnih sestavin gela, pri čemer potrebujejo samo vodo in hranila za rast. V nasprotju s tradicionalnimi solmi, ki korodirajo opremo in sterilizirajo tla, je Pyronix bioosnovani hidrogen, sestavljen iz naravnih polimerov. Med tvorbo gela te komponente vstopijo v proces zamreženja (crosslinking), pri katerem se različni konci polimerov povežejo med seboj. To povzroči gostejšo in trdnejšo mrežo, kar zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode in trdno strukturo gela, ki se ohrani tudi pri visokih temperaturah. Prižgana plast (char) je tisto, kar ostane od gela, ko vsa voda izhlapi in polimerna mreža zgori. Ta plast, zlasti če je dopolnjena s silicijevim dioksidom, je zelo izolativna in gosta ter ščiti površino pod njo pred toploto.<br /> <br /> &lt;u&gt;Sestavine hidrogela&lt;/u&gt;:<br /> <br /> * Bakterijska celuloza, ki jo proizvaja Komagataeibacter rhaeticus, zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode (do 99 %). Za doseganje optimalne proizvodnje celuloze so ekipa v bakterije vgradila konstitutivne promotorje (natančneje, dobro znani BioBrick del J23100), ki poganjajo operone za celulozno sintazo. S CRISPR-Cas9 so izločili konkurenčne presnovne poti, s čimer so povečali izkoristek celuloze za približno 40 % v primerjavi z divjim tipom sevov.<br /> <br /> * Hitozan, pridobljen iz hitina, ima lastnosti zaviranja gorenja in pri segrevanju tvori zaščitno plast (char), ki les zapre pred kisikom. V sistemu Pyronix hitozan nastaja v dvostopenjskem mikrobiološkem procesu. Najprej Saccharomyces cerevisiae, gensko spremenjen s konstitutivno aktivno GTPazo RHO1Q68H, sproži prekomerno proizvodnjo hitina. Nato encim hitin deacetilaza (CDA) ta hitin pretvori v hitozan z odstranjevanjem acetilnih skupin s polimernega ogrodja.<br /> <br /> * Silicijev dioksid (biosilika) poveča toplotno izolativnost in mehansko stabilnost zaščitne plasti. Prevleka s silicijevim dioksidom se doseže s prikazovanjem silicateina na površini Escherichia coli z uporabo ene od dveh membranskih sidrnih beljakovin: INP (protein za ledišče) ali OmpA (zunanji membranski protein A). Nastali fuzijski proteini – bodisi INP-silicatein ali OmpA-silicatein – katalizirajo tvorbo prevleke iz silicijevega dioksida okoli bakterijske celice, ki se nato vgradi v matrico hidrogela.<br /> <br /> * Modul beljakovin, ki zavirajo gorenje: Poleg treh strukturnih komponent je ekipa uvedla tudi specializiran beljakovinski modul za dodatno povečanje odpornosti proti ognju. Ta modul vsebuje dve beljakovini: CBD-SRSF1, ki je odporna proti ognju in se sidra v matrico hidrogela preko celulozno-vezavne domene (CBD), ter SRPK1, protein kinazo, ki fosforilira SRSF1. Ta fosforilacija poveča lastnosti beljakovine kot zaviralke gorenja, kar doda dodatno raven zaščite na molekularni ravni. Bakterije so na matrico hidrogela vezane preko sidrnih beljakovin INP-CBD ali OmpA-CBD.<br /> <br /> ===Sistem za dostavo z droni===<br /> Za čimboljše nanašanje hidrogela je ekipa razvila dron, ki lahko samodejno prši gel na območjih s tveganjem za požare. To je lahko preventivno, kar pomeni, da bi dron redno nanašal gel, da prepreči nastanek in širjenje požara, ali pa odzivno, ko že divja požar, in takrat oblikuje zadrževalno linijo okoli aktivnega ognja. Dron v realnem času preslika območje požara in ciljno nanese gel na določene cone, da zgradi protipožarno pregrado (firebreak) – oviro brez goriva – preden pride glavni ognjeni zid. Opremljen je z več senzorji, vključno z RGB in infrardečimi kamerami, GPS, ultrazvočnimi senzorji razdalje in termometri. Zaznava ključne parametre, kot so vroče točke požara, hitrost vetra in značilnosti terena. Poleg tega algoritem umetne inteligence izračuna optimalno pot škropljenja, s čimer zagotovi natančno nanašanje gela in drastično zmanjša količino odpadnega materiala v primerjavi z letalskim odmetavanjem vode.<br /> ==Načrtovanje in eksperimentalno preverjanje==<br /> Proces proizvodnje se je začel s proizvodnjo bakterijske celuloze. Po fermentaciji so celulozo pobrali, očistili in nato zmešali s prekurzorji hitozana in silicijevega dioksida v različnih razmerjih. Formulacijo so sistematično optimizirali glede na dva ključna parametra delovanja: viskoznost, da se gel lahko oprime navpičnih debel in nagnjenega terena, ter toplotno odpornost, da se čimbolj zakasni prenos toplote na podlage gorivo.<br /> <br /> Eksperimentalno preverjanje je vključevalo več komplementarnih poskusov. Z reološkimi testi so izmerili viskoznost in lastnosti oprijema hidrogela. Pyronix gel je pokazal boljši oprijem na lesene površine v primerjavi z običajno vodo ali komercialnimi zmesmi; ostal je pritrjen na površine, nagnjene pod kotom 45 stopinj, brez kapljanja. Za preverjanje zaviranja gorenja so izvedli preskus z Bunsenovim gorilnikom na lesenih paličicah. Kontrolne paličice so vžgale skoraj takoj in popolnoma zgorele v 60 sekundah. Nasprotno pa so paličice, prevlečene s Pyronix gelom, zdržale neposredno izpostavljenost ognju več kot 120 sekund. V tem času se je gel razširil v gosto, izolativno plast, ki je fizično ločila plamen od lesa in popolnoma preprečila zgorevanje. Izvedli so tudi študije biorazgradnje, pri katerih so gel inkubirali v tleh pod kontroliranimi pogoji. Rezultati so pokazali, da se material naravno razgradi v štirih do šestih tednih, pri čemer se sproščajo dušikove spojine, ki delujejo kot gnojilo s počasnim sproščanjem. S tem so sklenili ekološki krog in orodje za gašenje spremenili v izboljševalec tal. Dodatne analitske tehnike so potrdile lastnosti materiala: infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR) je potrdila zamreženje med komponentami, vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je razkrila porozno mrežno strukturo ogrodja iz bakterijske celuloze, s tekočinsko kromatografijo (SEC) pa so ocenili porazdelitev dolžine polimernih verig.<br /> <br /> ==Rezultati in izvedljivost==<br /> Eksperimentalni rezultati so skupaj potrdili, da je Pyronix čistejša, pametnejša in varnejša alternativa obstoječim tehnologijam za gašenje požarov. Posebej zanimiv je bil rezultat ekotoksikološkega testa z uporabo Daphnia magna, standardnega modelnega organizma za oceno vodne toksičnosti. Vzorci vode, izpostavljeni Pyronixu, so pokazali 95 odstotno višjo stopnjo preživetja vodnih bolh v primerjavi z vzorci, izpostavljenimi komercialnim zaviralcem na osnovi amonijevega polifosfata. To v praksi pomeni, da je Pyronix praktično netoksičen za vodne organizme, medtem ko običajne kemikalije povzročajo hitro smrtnost že pri nizkih koncentracijah. Ta razlika je ključna, ker odtok pri gašenju neizogibno konča v potokih in podtalnici – uporaba biorazgradljivega hidrogela odpravlja dolgoročno ekološko škodo, povezano s sedanjo prakso.<br /> <br /> Poleg toksičnosti je ekipa ovrednotila tudi integrirani sistem dostave z dronom. V simuliranem scenariju gozdnega požara je avtonomni dron, opremljen z mehanizmom za škropljenje Pyronix gela, uspešno navigiral do določene GPS koordinate, ki je predstavljala ognjeno fronto. Programska oprema za kartiranje z umetno inteligenco je bila programirana za razlikovanje med vrstami goriva. Dron je lahko ločil na primer suho travo (visoko tveganje) od kamnin (brez goriva) in gel nanesel samo tam, kjer je bilo to potrebno. Prav tako je dron razpršil gel v natančni desetmetrski liniji, s čimer je učinkovito zgradil protipožarno pregrado, preden se je simulirani požar lahko razširil naprej.<br /> <br /> Preliminarna analiza stroškov je dodatno podprla izvedljivost Pyronixa. Predvideni strošek proizvodnje bakterijske celuloze v večjem obsegu (vključno s fermentacijo, pobiranjem in čiščenjem) so primerjali z obratovalnimi stroški sedanjih letalskih metod gašenja. Medtem ko uporaba vode zahteva večkratne lete, ker voda hitro izhlapi, trajnost hidrogela pomeni, da je potrebnih manj aplikacij. Druga pomembna prednost pred kemičnimi zaviralci, ki onesnažujejo tla in vodo, je odsotnost stroškov sanacije okolja. Ekipa je zaključila, da je biološka proizvodna pot stroškovno konkurenčna že samo stroškom letalskega goriva, ne da bi pri tem upoštevali vidik varstva okolja.<br /> <br /> ==Zaključek==<br /> Projekt Pyronix uspešno dokazuje, da lahko sintetična biologija spremeni obvladovanje naravnih nesreč, saj nadomešča strupene kemične spreje z biološko pridobljenimi, okolju prijaznimi materiali. Skupina EPFL iGEM je ustvarila rešitev, ki deluje na treh ravneh inovacije: (1) učinkovito gašenje požarov s hidrogelom, (2) sistem za varstvo okolja in (3) integrirana tehnologija dronov za natančno in optimalno dostavo.<br /> <br /> Poleg teh tehničnih dosežkov Pyronix predstavlja konceptualni premik v pristopu k podnebnim nesrečam. Običajno gašenje je večinoma reaktivno – vodo in kemikalije se odmetava na aktivni ogenj brez večjega ozira na dolgoročne posledice. Nasprotno pa je Pyronix bolj proaktiven (gradi protipožarne pregrade, preden ogenj pride), obnovitven (razgradi se v gnojilo za tla) in bistveno varnejši tako za gasilce kot za ekosisteme. Projekt postavlja nov standard v kategoriji podnebne krize znotraj iGEM in dokazuje, da je najboljša rešitev za kemično težavo pogosto biološka.<br /> <br /> ==Literatura==<br /> https://teams.igem.org/5590</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Pyronix&diff=26174 2026-05-18T19:08:43Z

<p>Lea Jukić: /* Rezultati in izvedljivost */</p> <hr /> <div>==Uvod==<br /> Gozdni požari vsako leto opustošijo ekosisteme, uničujejo skupnosti in sproščajo ogromne količine CO₂. Trenutne metode gašenja pogosto uporabljajo kemične zaviralce gorenja (kot amonijev polifosfat), ki so sicer učinkoviti, vendar so lahko strupeni za vodne organizme in talno mikrobiologijo. Poleg tega se je logistika odmetavanja tisočih litrov vode ali kemikalij iz letal izkazala za neučinkovito in nevarno za pilote. Projekt švicarske ekipe EPFL na iGEM tekmovanju leta 2025 z naslovom ‘Pyronix - The Next Generation of Firefighting’ je uspel oblikovati rešitev, ki je učinkovita, avtonomna in celo koristna za gozdna tla. Sistem Pyronix združuje biorazgradljivi hidrogel z droni, vodenimi z umetno inteligenco. Namesto zgolj zatiranja ognja ustvarja zaščitne pregrade, ki kasneje spodbujajo obnovo tal.<br /> ==Opis projekta==<br /> Osnovna zamisel sistema Pyronix je uporaba dronov za nanašanje nestrupenegea, biorazgradljivega hidrogela z zaviralnim učinkom na gorenje. Cilj je omejiti širjenje gozdnih požarov znotraj določenega območja in preprečiti, da bi se razširili preko črte nanesenega gela. Dodatna aplikacija, ki jo je ekipa predlagala, je zaščita hiš ali drugih objektov, ki so izpostavljeni večjemu tveganju vžiga.<br /> ===Oblikovanje hidrogela===<br /> Glavna zamisel pri uporabi hidrogela je bila izboljšati naravne hladilne lastnosti vode in hkrati zvišati njeno temperaturo izparevanja. V projektu so vse komponente, potrebne za tvorbo hidrogela, proizvedli mikroorganizmi. Kolonije bakterij in kvasovk omogočajo neprekinjeno in trajnostno proizvodnjo ključnih sestavin gela, pri čemer potrebujejo samo vodo in hranila za rast. V nasprotju s tradicionalnimi solmi, ki korodirajo opremo in sterilizirajo tla, je Pyronix bioosnovani hidrogen, sestavljen iz naravnih polimerov. Med tvorbo gela te komponente vstopijo v proces zamreženja (crosslinking), pri katerem se različni konci polimerov povežejo med seboj. To povzroči gostejšo in trdnejšo mrežo, kar zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode in trdno strukturo gela, ki se ohrani tudi pri visokih temperaturah. Prižgana plast (char) je tisto, kar ostane od gela, ko vsa voda izhlapi in polimerna mreža zgori. Ta plast, zlasti če je dopolnjena s silicijevim dioksidom, je zelo izolativna in gosta ter ščiti površino pod njo pred toploto.<br /> <br /> &lt;u&gt;Sestavine hidrogela&lt;/u&gt;:<br /> <br /> * Bakterijska celuloza, ki jo proizvaja Komagataeibacter rhaeticus, zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode (do 99 %). Za doseganje optimalne proizvodnje celuloze so ekipa v bakterije vgradila konstitutivne promotorje (natančneje, dobro znani BioBrick del J23100), ki poganjajo operone za celulozno sintazo. S CRISPR-Cas9 so izločili konkurenčne presnovne poti, s čimer so povečali izkoristek celuloze za približno 40 % v primerjavi z divjim tipom sevov.<br /> <br /> * Hitozan, pridobljen iz hitina, ima lastnosti zaviranja gorenja in pri segrevanju tvori zaščitno plast (char), ki les zapre pred kisikom. V sistemu Pyronix hitozan nastaja v dvostopenjskem mikrobiološkem procesu. Najprej Saccharomyces cerevisiae, gensko spremenjen s konstitutivno aktivno GTPazo RHO1Q68H, sproži prekomerno proizvodnjo hitina. Nato encim hitin deacetilaza (CDA) ta hitin pretvori v hitozan z odstranjevanjem acetilnih skupin s polimernega ogrodja.<br /> <br /> * Silicijev dioksid (biosilika) poveča toplotno izolativnost in mehansko stabilnost zaščitne plasti. Prevleka s silicijevim dioksidom se doseže s prikazovanjem silicateina na površini Escherichia coli z uporabo ene od dveh membranskih sidrnih beljakovin: INP (protein za ledišče) ali OmpA (zunanji membranski protein A). Nastali fuzijski proteini – bodisi INP-silicatein ali OmpA-silicatein – katalizirajo tvorbo prevleke iz silicijevega dioksida okoli bakterijske celice, ki se nato vgradi v matrico hidrogela.<br /> <br /> * Modul beljakovin, ki zavirajo gorenje: Poleg treh strukturnih komponent je ekipa uvedla tudi specializiran beljakovinski modul za dodatno povečanje odpornosti proti ognju. Ta modul vsebuje dve beljakovini: CBD-SRSF1, ki je odporna proti ognju in se sidra v matrico hidrogela preko celulozno-vezavne domene (CBD), ter SRPK1, protein kinazo, ki fosforilira SRSF1. Ta fosforilacija poveča lastnosti beljakovine kot zaviralke gorenja, kar doda dodatno raven zaščite na molekularni ravni. Bakterije so na matrico hidrogela vezane preko sidrnih beljakovin INP-CBD ali OmpA-CBD.<br /> <br /> ===Sistem za dostavo z droni===<br /> Za čimboljše nanašanje hidrogela je ekipa razvila dron, ki lahko samodejno prši gel na območjih s tveganjem za požare. To je lahko preventivno, kar pomeni, da bi dron redno nanašal gel, da prepreči nastanek in širjenje požara, ali pa odzivno, ko že divja požar, in takrat oblikuje zadrževalno linijo okoli aktivnega ognja. Dron v realnem času preslika območje požara in ciljno nanese gel na določene cone, da zgradi protipožarno pregrado (firebreak) – oviro brez goriva – preden pride glavni ognjeni zid. Opremljen je z več senzorji, vključno z RGB in infrardečimi kamerami, GPS, ultrazvočnimi senzorji razdalje in termometri. Zaznava ključne parametre, kot so vroče točke požara, hitrost vetra in značilnosti terena. Poleg tega algoritem umetne inteligence izračuna optimalno pot škropljenja, s čimer zagotovi natančno nanašanje gela in drastično zmanjša količino odpadnega materiala v primerjavi z letalskim odmetavanjem vode.<br /> ==Načrtovanje in eksperimentalno preverjanje==<br /> Proces proizvodnje se je začel s proizvodnjo bakterijske celuloze. Po fermentaciji so celulozo pobrali, očistili in nato zmešali s prekurzorji hitozana in silicijevega dioksida v različnih razmerjih. Formulacijo so sistematično optimizirali glede na dva ključna parametra delovanja: viskoznost, da se gel lahko oprime navpičnih debel in nagnjenega terena, ter toplotno odpornost, da se čimbolj zakasni prenos toplote na podlage gorivo.<br /> <br /> Eksperimentalno preverjanje je vključevalo več komplementarnih poskusov. Z reološkimi testi so izmerili viskoznost in lastnosti oprijema hidrogela. Pyronix gel je pokazal boljši oprijem na lesene površine v primerjavi z običajno vodo ali komercialnimi zmesmi; ostal je pritrjen na površine, nagnjene pod kotom 45 stopinj, brez kapljanja. Za preverjanje zaviranja gorenja so izvedli preskus z Bunsenovim gorilnikom na lesenih paličicah. Kontrolne paličice so vžgale skoraj takoj in popolnoma zgorele v 60 sekundah. Nasprotno pa so paličice, prevlečene s Pyronix gelom, zdržale neposredno izpostavljenost ognju več kot 120 sekund. V tem času se je gel razširil v gosto, izolativno plast, ki je fizično ločila plamen od lesa in popolnoma preprečila zgorevanje. Izvedli so tudi študije biorazgradnje, pri katerih so gel inkubirali v tleh pod kontroliranimi pogoji. Rezultati so pokazali, da se material naravno razgradi v štirih do šestih tednih, pri čemer se sproščajo dušikove spojine, ki delujejo kot gnojilo s počasnim sproščanjem. S tem so sklenili ekološki krog in orodje za gašenje spremenili v izboljševalec tal. Dodatne analitske tehnike so potrdile lastnosti materiala: infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR) je potrdila zamreženje med komponentami, vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je razkrila porozno mrežno strukturo ogrodja iz bakterijske celuloze, s tekočinsko kromatografijo (SEC) pa so ocenili porazdelitev dolžine polimernih verig.<br /> <br /> ==Rezultati in izvedljivost==<br /> Eksperimentalni rezultati so skupaj potrdili, da je Pyronix čistejša, pametnejša in varnejša alternativa obstoječim tehnologijam za gašenje požarov. Posebej zanimiv je bil rezultat ekotoksikološkega testa z uporabo Daphnia magna, standardnega modelnega organizma za oceno vodne toksičnosti. Vzorci vode, izpostavljeni Pyronixu, so pokazali 95 odstotno višjo stopnjo preživetja vodnih bolh v primerjavi z vzorci, izpostavljenimi komercialnim zaviralcem na osnovi amonijevega polifosfata. To v praksi pomeni, da je Pyronix praktično netoksičen za vodne organizme, medtem ko običajne kemikalije povzročajo hitro smrtnost že pri nizkih koncentracijah. Ta razlika je ključna, ker odtok pri gašenju neizogibno konča v potokih in podtalnici – uporaba biorazgradljivega hidrogela odpravlja dolgoročno ekološko škodo, povezano s sedanjo prakso.<br /> <br /> Poleg toksičnosti je ekipa ovrednotila tudi integrirani sistem dostave z dronom. V simuliranem scenariju gozdnega požara je avtonomni dron, opremljen z mehanizmom za škropljenje Pyronix gela, uspešno navigiral do določene GPS koordinate, ki je predstavljala ognjeno fronto. Programska oprema za kartiranje z umetno inteligenco je bila programirana za razlikovanje med vrstami goriva. Dron je lahko ločil na primer suho travo (visoko tveganje) od kamnin (brez goriva) in gel nanesel samo tam, kjer je bilo to potrebno. Prav tako je dron razpršil gel v natančni desetmetrski liniji, s čimer je učinkovito zgradil protipožarno pregrado, preden se je simulirani požar lahko razširil naprej.<br /> <br /> Preliminarna analiza stroškov je dodatno podprla izvedljivost Pyronixa. Predvideni strošek proizvodnje bakterijske celuloze v večjem obsegu (vključno s fermentacijo, pobiranjem in čiščenjem) so primerjali z obratovalnimi stroški sedanjih letalskih metod gašenja. Medtem ko uporaba vode zahteva večkratne lete, ker voda hitro izhlapi, trajnost hidrogela pomeni, da je potrebnih manj aplikacij. Druga pomembna prednost pred kemičnimi zaviralci, ki onesnažujejo tla in vodo, je odsotnost stroškov sanacije okolja. Ekipa je zaključila, da je biološka proizvodna pot stroškovno konkurenčna že samo stroškom letalskega goriva, ne da bi pri tem upoštevali vidik varstva okolja.<br /> <br /> ==Zaključek==<br /> Projekt Pyronix uspešno dokazuje, da lahko sintetična biologija spremeni obvladovanje naravnih nesreč, saj nadomešča strupene kemične spreje z biološko pridobljenimi, okolju prijaznimi materiali. Skupina EPFL iGEM je ustvarila rešitev, ki deluje na treh ravneh inovacije: (1) učinkovito gašenje požarov s hidrogelom, (2) sistem za varstvo okolja in (3) integrirana tehnologija dronov za natančno in optimalno dostavo.<br /> Poleg teh tehničnih dosežkov Pyronix predstavlja konceptualni premik v pristopu k podnebnim nesrečam. Običajno gašenje je večinoma reaktivno – vodo in kemikalije se odmetava na aktivni ogenj brez večjega ozira na dolgoročne posledice. Nasprotno pa je Pyronix bolj proaktiven (gradi protipožarne pregrade, preden ogenj pride), obnovitven (razgradi se v gnojilo za tla) in bistveno varnejši tako za gasilce kot za ekosisteme. Projekt postavlja nov standard v kategoriji podnebne krize znotraj iGEM in dokazuje, da je najboljša rešitev za kemično težavo pogosto biološka.<br /> ==Literatura==<br /> https://teams.igem.org/5590</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Pyronix&diff=26173 2026-05-18T19:08:14Z

<p>Lea Jukić: /* Načrtovanje in eksperimentalno preverjanje */</p> <hr /> <div>==Uvod==<br /> Gozdni požari vsako leto opustošijo ekosisteme, uničujejo skupnosti in sproščajo ogromne količine CO₂. Trenutne metode gašenja pogosto uporabljajo kemične zaviralce gorenja (kot amonijev polifosfat), ki so sicer učinkoviti, vendar so lahko strupeni za vodne organizme in talno mikrobiologijo. Poleg tega se je logistika odmetavanja tisočih litrov vode ali kemikalij iz letal izkazala za neučinkovito in nevarno za pilote. Projekt švicarske ekipe EPFL na iGEM tekmovanju leta 2025 z naslovom ‘Pyronix - The Next Generation of Firefighting’ je uspel oblikovati rešitev, ki je učinkovita, avtonomna in celo koristna za gozdna tla. Sistem Pyronix združuje biorazgradljivi hidrogel z droni, vodenimi z umetno inteligenco. Namesto zgolj zatiranja ognja ustvarja zaščitne pregrade, ki kasneje spodbujajo obnovo tal.<br /> ==Opis projekta==<br /> Osnovna zamisel sistema Pyronix je uporaba dronov za nanašanje nestrupenegea, biorazgradljivega hidrogela z zaviralnim učinkom na gorenje. Cilj je omejiti širjenje gozdnih požarov znotraj določenega območja in preprečiti, da bi se razširili preko črte nanesenega gela. Dodatna aplikacija, ki jo je ekipa predlagala, je zaščita hiš ali drugih objektov, ki so izpostavljeni večjemu tveganju vžiga.<br /> ===Oblikovanje hidrogela===<br /> Glavna zamisel pri uporabi hidrogela je bila izboljšati naravne hladilne lastnosti vode in hkrati zvišati njeno temperaturo izparevanja. V projektu so vse komponente, potrebne za tvorbo hidrogela, proizvedli mikroorganizmi. Kolonije bakterij in kvasovk omogočajo neprekinjeno in trajnostno proizvodnjo ključnih sestavin gela, pri čemer potrebujejo samo vodo in hranila za rast. V nasprotju s tradicionalnimi solmi, ki korodirajo opremo in sterilizirajo tla, je Pyronix bioosnovani hidrogen, sestavljen iz naravnih polimerov. Med tvorbo gela te komponente vstopijo v proces zamreženja (crosslinking), pri katerem se različni konci polimerov povežejo med seboj. To povzroči gostejšo in trdnejšo mrežo, kar zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode in trdno strukturo gela, ki se ohrani tudi pri visokih temperaturah. Prižgana plast (char) je tisto, kar ostane od gela, ko vsa voda izhlapi in polimerna mreža zgori. Ta plast, zlasti če je dopolnjena s silicijevim dioksidom, je zelo izolativna in gosta ter ščiti površino pod njo pred toploto.<br /> <br /> &lt;u&gt;Sestavine hidrogela&lt;/u&gt;:<br /> <br /> * Bakterijska celuloza, ki jo proizvaja Komagataeibacter rhaeticus, zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode (do 99 %). Za doseganje optimalne proizvodnje celuloze so ekipa v bakterije vgradila konstitutivne promotorje (natančneje, dobro znani BioBrick del J23100), ki poganjajo operone za celulozno sintazo. S CRISPR-Cas9 so izločili konkurenčne presnovne poti, s čimer so povečali izkoristek celuloze za približno 40 % v primerjavi z divjim tipom sevov.<br /> <br /> * Hitozan, pridobljen iz hitina, ima lastnosti zaviranja gorenja in pri segrevanju tvori zaščitno plast (char), ki les zapre pred kisikom. V sistemu Pyronix hitozan nastaja v dvostopenjskem mikrobiološkem procesu. Najprej Saccharomyces cerevisiae, gensko spremenjen s konstitutivno aktivno GTPazo RHO1Q68H, sproži prekomerno proizvodnjo hitina. Nato encim hitin deacetilaza (CDA) ta hitin pretvori v hitozan z odstranjevanjem acetilnih skupin s polimernega ogrodja.<br /> <br /> * Silicijev dioksid (biosilika) poveča toplotno izolativnost in mehansko stabilnost zaščitne plasti. Prevleka s silicijevim dioksidom se doseže s prikazovanjem silicateina na površini Escherichia coli z uporabo ene od dveh membranskih sidrnih beljakovin: INP (protein za ledišče) ali OmpA (zunanji membranski protein A). Nastali fuzijski proteini – bodisi INP-silicatein ali OmpA-silicatein – katalizirajo tvorbo prevleke iz silicijevega dioksida okoli bakterijske celice, ki se nato vgradi v matrico hidrogela.<br /> <br /> * Modul beljakovin, ki zavirajo gorenje: Poleg treh strukturnih komponent je ekipa uvedla tudi specializiran beljakovinski modul za dodatno povečanje odpornosti proti ognju. Ta modul vsebuje dve beljakovini: CBD-SRSF1, ki je odporna proti ognju in se sidra v matrico hidrogela preko celulozno-vezavne domene (CBD), ter SRPK1, protein kinazo, ki fosforilira SRSF1. Ta fosforilacija poveča lastnosti beljakovine kot zaviralke gorenja, kar doda dodatno raven zaščite na molekularni ravni. Bakterije so na matrico hidrogela vezane preko sidrnih beljakovin INP-CBD ali OmpA-CBD.<br /> <br /> ===Sistem za dostavo z droni===<br /> Za čimboljše nanašanje hidrogela je ekipa razvila dron, ki lahko samodejno prši gel na območjih s tveganjem za požare. To je lahko preventivno, kar pomeni, da bi dron redno nanašal gel, da prepreči nastanek in širjenje požara, ali pa odzivno, ko že divja požar, in takrat oblikuje zadrževalno linijo okoli aktivnega ognja. Dron v realnem času preslika območje požara in ciljno nanese gel na določene cone, da zgradi protipožarno pregrado (firebreak) – oviro brez goriva – preden pride glavni ognjeni zid. Opremljen je z več senzorji, vključno z RGB in infrardečimi kamerami, GPS, ultrazvočnimi senzorji razdalje in termometri. Zaznava ključne parametre, kot so vroče točke požara, hitrost vetra in značilnosti terena. Poleg tega algoritem umetne inteligence izračuna optimalno pot škropljenja, s čimer zagotovi natančno nanašanje gela in drastično zmanjša količino odpadnega materiala v primerjavi z letalskim odmetavanjem vode.<br /> ==Načrtovanje in eksperimentalno preverjanje==<br /> Proces proizvodnje se je začel s proizvodnjo bakterijske celuloze. Po fermentaciji so celulozo pobrali, očistili in nato zmešali s prekurzorji hitozana in silicijevega dioksida v različnih razmerjih. Formulacijo so sistematično optimizirali glede na dva ključna parametra delovanja: viskoznost, da se gel lahko oprime navpičnih debel in nagnjenega terena, ter toplotno odpornost, da se čimbolj zakasni prenos toplote na podlage gorivo.<br /> <br /> Eksperimentalno preverjanje je vključevalo več komplementarnih poskusov. Z reološkimi testi so izmerili viskoznost in lastnosti oprijema hidrogela. Pyronix gel je pokazal boljši oprijem na lesene površine v primerjavi z običajno vodo ali komercialnimi zmesmi; ostal je pritrjen na površine, nagnjene pod kotom 45 stopinj, brez kapljanja. Za preverjanje zaviranja gorenja so izvedli preskus z Bunsenovim gorilnikom na lesenih paličicah. Kontrolne paličice so vžgale skoraj takoj in popolnoma zgorele v 60 sekundah. Nasprotno pa so paličice, prevlečene s Pyronix gelom, zdržale neposredno izpostavljenost ognju več kot 120 sekund. V tem času se je gel razširil v gosto, izolativno plast, ki je fizično ločila plamen od lesa in popolnoma preprečila zgorevanje. Izvedli so tudi študije biorazgradnje, pri katerih so gel inkubirali v tleh pod kontroliranimi pogoji. Rezultati so pokazali, da se material naravno razgradi v štirih do šestih tednih, pri čemer se sproščajo dušikove spojine, ki delujejo kot gnojilo s počasnim sproščanjem. S tem so sklenili ekološki krog in orodje za gašenje spremenili v izboljševalec tal. Dodatne analitske tehnike so potrdile lastnosti materiala: infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR) je potrdila zamreženje med komponentami, vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je razkrila porozno mrežno strukturo ogrodja iz bakterijske celuloze, s tekočinsko kromatografijo (SEC) pa so ocenili porazdelitev dolžine polimernih verig.<br /> <br /> ==Rezultati in izvedljivost==<br /> Eksperimentalni rezultati so skupaj potrdili, da je Pyronix čistejša, pametnejša in varnejša alternativa obstoječim tehnologijam za gašenje požarov. Posebej zanimiv je bil rezultat ekotoksikološkega testa z uporabo Daphnia magna, standardnega modelnega organizma za oceno vodne toksičnosti. Vzorci vode, izpostavljeni Pyronixu, so pokazali 95 odstotno višjo stopnjo preživetja vodnih bolh v primerjavi z vzorci, izpostavljenimi komercialnim zaviralcem na osnovi amonijevega polifosfata. To v praksi pomeni, da je Pyronix praktično netoksičen za vodne organizme, medtem ko običajne kemikalije povzročajo hitro smrtnost že pri nizkih koncentracijah. Ta razlika je ključna, ker odtok pri gašenju neizogibno konča v potokih in podtalnici – uporaba biorazgradljivega hidrogela odpravlja dolgoročno ekološko škodo, povezano s sedanjo prakso.<br /> Poleg toksičnosti je ekipa ovrednotila tudi integrirani sistem dostave z dronom. V simuliranem scenariju gozdnega požara je avtonomni dron, opremljen z mehanizmom za škropljenje Pyronix gela, uspešno navigiral do določene GPS koordinate, ki je predstavljala ognjeno fronto. Programska oprema za kartiranje z umetno inteligenco je bila programirana za razlikovanje med vrstami goriva. Dron je lahko ločil na primer suho travo (visoko tveganje) od kamnin (brez goriva) in gel nanesel samo tam, kjer je bilo to potrebno. Prav tako je dron razpršil gel v natančni desetmetrski liniji, s čimer je učinkovito zgradil protipožarno pregrado, preden se je simulirani požar lahko razširil naprej.<br /> Preliminarna analiza stroškov je dodatno podprla izvedljivost Pyronixa. Predvideni strošek proizvodnje bakterijske celuloze v večjem obsegu (vključno s fermentacijo, pobiranjem in čiščenjem) so primerjali z obratovalnimi stroški sedanjih letalskih metod gašenja. Medtem ko uporaba vode zahteva večkratne lete, ker voda hitro izhlapi, trajnost hidrogela pomeni, da je potrebnih manj aplikacij. Druga pomembna prednost pred kemičnimi zaviralci, ki onesnažujejo tla in vodo, je odsotnost stroškov sanacije okolja. Ekipa je zaključila, da je biološka proizvodna pot stroškovno konkurenčna že samo stroškom letalskega goriva, ne da bi pri tem upoštevali vidik varstva okolja.<br /> ==Zaključek==<br /> Projekt Pyronix uspešno dokazuje, da lahko sintetična biologija spremeni obvladovanje naravnih nesreč, saj nadomešča strupene kemične spreje z biološko pridobljenimi, okolju prijaznimi materiali. Skupina EPFL iGEM je ustvarila rešitev, ki deluje na treh ravneh inovacije: (1) učinkovito gašenje požarov s hidrogelom, (2) sistem za varstvo okolja in (3) integrirana tehnologija dronov za natančno in optimalno dostavo.<br /> Poleg teh tehničnih dosežkov Pyronix predstavlja konceptualni premik v pristopu k podnebnim nesrečam. Običajno gašenje je večinoma reaktivno – vodo in kemikalije se odmetava na aktivni ogenj brez večjega ozira na dolgoročne posledice. Nasprotno pa je Pyronix bolj proaktiven (gradi protipožarne pregrade, preden ogenj pride), obnovitven (razgradi se v gnojilo za tla) in bistveno varnejši tako za gasilce kot za ekosisteme. Projekt postavlja nov standard v kategoriji podnebne krize znotraj iGEM in dokazuje, da je najboljša rešitev za kemično težavo pogosto biološka.<br /> ==Literatura==<br /> https://teams.igem.org/5590</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Seminarji_SB_2025/26&diff=26172 2026-05-18T19:05:56Z

<p>Lea Jukić: </p> <hr /> <div>V študijskem letu 2025/26 študenti in študentke pri Sintezni biologiji predstavljajo naslednje teme: <br /> <br /> RAZISKOVALNI ČLANKI<br /> <br /> (Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do izhodiščnega članka na spletu.) &lt;br&gt;<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/OrthologTransformer OrthologTransformer] (Tim David Agrež)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Genetsko_kodirani_biosenzor_za_spremljanje_depolimerizacije_morskih_polisarahidov Genetsko kodirani biosenzor za spremljanje depolimerizacije morskih polisarahidov] (Vanja Vogrič)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Komunikacije_na_podlagi_RNA_v_heterogenih_populacijah_mimetičnih_celic Komunikacije na podlagi RNA v heterogenih populacijah mimetičnih celic] (Marcel Tušek)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Na%C4%8Drtovanje_oscilatorjev_proteinov_na_membrani_vodenih_s_%C5%A1umom_v_%C5%BEivih_celicah Načrtovanje oscilatorjev proteinov na membrani vodenih s šumom v živih celicah] (Varvara Titova)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Samoinducibilno_molekulsko_stikalo_za_biosintezo_hialuronske_kisline_z_nizko_molekulsko_maso Samoinducibilno molekulsko stikalo za biosintezo hialuronske kisline z nizko molekulsko maso] (Nejc Horvat)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Reprogramiranje_metabolizma_bakterije_E.coli_za_fiksacijo_CO₂ Reprogramiranje metabolizma bakterije E. coli za fiksacijo CO₂] (Ana Kastelic)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Organokataliziran_nastanek_protocelic_od_spodaj_navzgor Organokataliziran nastanek protocelic od spodaj navzgor] (Maruša Kristan)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Programabilen_ribocim_za_prenos_signala_RNA Programabilen ribocim za prenos signala RNA] (Klemen Klopčič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Vnos CU-bogatega elementa v 3′ UTR poveča stabilnost in izražanje sintetične mRNA In Vivo] (Lea Jarm)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Preoblikovanje_centralnega_metabolizma_pri_Komagataella_phaffii_za_učinkovito_sintezo_D-manoze Preoblikovanje centralnega metabolizma pri Komagataella phaffii za učinkovito sintezo D-manoze] (Špela Auer)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Medvrstni_prenos_kromosomov_v_kvasovkah_vodi_do_izboljšanja_fenotipa_in_raznolikih_transkripcijskih_odzivov Medvrstni prenos kromosomov v kvasovkah vodi do izboljšanja fenotipa in raznolikih transkripcijskih odzivov] (Anja Novak)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Logično_vezje_IN,_ki_vključuje_sistem_CRISPR/Cas9_in_HCR_za_natančno_detekcijo_ctDNA Logično vezje IN, ki vključuje sistem CRISPR/Cas9 in HCR za natančno detekcijo ctDNA] (Tiara Pšeničnik)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Ekspresijska_kaseta_za_sintezo_heterolognih_proteinov_v_Y._lipolytica Ekspresijska kaseta za sintezo heterolognih proteinov v Y. lipolytica] (Tonja Oman Sušnik)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Uravnavanje_evolucijskega_potenciala_s_številom_kopij_plazmida_in_regulatorno_arhitekturo Uravnavanje evolucijskega potenciala s številom kopij plazmida in regulatorno arhitekturo] (Neža Pezo Zupančič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Vpliv_sestave_gojišča_na_delovanje_vezja_na_osnovi_izločevalnega_sistema_tipa_III Vpliv sestave gojišča na delovanje vezja na osnovi izločevalnega sistema tipa III] (Jana Bregar)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Bakterijski_senzor_zelene_svetlobe,_specifičen_za_stacionarno_fazo_rasti,_za_povečanje_proizvodnje_metabolitov Bakterijski senzor zelene svetlobe, specifičen za stacionarno fazo rasti, za povečanje proizvodnje metabolitov] (Vid Kozel)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Načrtovanje_genetskih_programov_v_sesalskih_celicah_z_uporabo_računalniskega_orodja_GCAD Načrtovanje genetskih programov v sesalskih celicah z uporabo računalniškega orodja GCAD] (Filip Petrovič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Vpliv_optogenetske_stimulacije_na_izražanje_nevronskih_genov_v_človeških_mezenhimskih_matičnih_celicah,_pridobljenih_iz_kostnega_mozga_in_maščobnega_tkiva Vpliv optogenetske stimulacije na izražanje nevronskih genov v človeških mezenhimskih matičnih celicah, pridobljenih iz kostnega mozga in maščobnega tkiva] (Andreja Dimovska)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Cikel_načrtovanja,_izdelave,_testiranja_in_učenja_(DBTL)_pri_razvoju_celičnega_biosenzorja_za_piruvat_na_osnovi_transkripcijskega_faktorja Cikel načrtovanja, izdelave, testiranja in učenja (DBTL) pri razvoju celičnega biosenzorja za piruvat na osnovi transkripcijskega faktorja] (Lenart Bogataj)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/GLYCO-BUILD:_Encimska_platformaza_sintezo_peptidov_z_evkarionstkimi_N-glikani GLYCO-BUILD: Encimska platforma za sintezo peptidov z evkarionstkimi N-glikani] (Anže Perc)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Fagni_infekcijski_cikel_v_sintetičnih_celicah Fagni infekcijski cikel v sintetičnih celicah] (Primož Šenica Pavletič)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Avtonomna_biogeneza_vseh_tridesetih_proteinov_translacijskega_sistema_E._coli Avtonomna biogeneza vseh tridesetih proteinov translacijskega sistema E. coli] (Jan Hvalec)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Konstrukcija_celičnih_tovarn_Escherichia_coli_za_proizvodnjo_L-izolevcina_na_osnovi_propionatne_poti Konstrukcija celičnih tovarn E. coli za proizvodnjo L-izolevcina na osnovi propionatne poti] (Tea Briševac)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Rekonstitucija_transkripcijsko-translacijskih_sklopljenih_DNA_replikacij_znotraj_kompleksnih_in_vitro_biolo%C5%A1kih_sistemov Rekonstitucija transkripcijsko-translacijskih sklopljenih DNA replikacij znotraj kompleksnih in vitro bioloških sistemov] (Teja Mohar)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Inženiring_dvosmernih_kloroplastnih_promotorjev_za_nastavljivo_soizražanje_več_genov_v_mikroalgah_(Chlamydomonas_reinhardtii) Inženiring dvosmernih kloroplastnih promotorjev za nastavljivo soizražanje več genov v mikroalgah (Chlamydomonas reinhardtii)] (Denis Bajramović)<br /> <br /> NAGRAJENI ŠTUDENTSKI PROJEKTI<br /> <br /> (Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do wiki strani študentske ekipe, katere projekt opisujete.)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/NomNomNylon NomNomNylon] (Rebeka Ribič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/FoCas FoCas] (Amber Bervar)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/TasAnchor TasAnchor] (Jasna Čarman)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/SKIPPIT SKIPPIT] (Brina Klinar)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/InkSight InkSight] (Lucija Kovaček)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=KunPeng KunPeng] (Lara Ferjančič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/NRPieceS NRPieceS] (Katarina Gomiršek)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pepcitrus Pepcitrus] (Meri Škorjanc)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BCoated BCoated] (Meta Smrečnik)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PHOENICS PHOENICS] (Tjaša Lešnik)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Pyronix Pyronix] (Lea Jukić)<br /> (zgornji primer nadomestite s prvim letošnjim seminarjem iz študentskih projektov)<br /> <br /> <br /> <br /> Povzetki v slovenščini naj imajo 1200-1500 besed (viri v to vsoto ne štejejo). Povzetek je treba objaviti dva dni pred predstavitvijo do polnoči (za seminarje v sredo torej najkasneje v ponedeljek do 23:59). Predstavitev seminarja naj bo dolga 15 minut (13-17). Sledila bo približno 5-minutna razprava.<br /> <br /> Terminski razpored je razviden iz preglednice na strežniku Google Drive (dostopno samo študentom tekočega letnika).<br /> <br /> Kako je videti končni seznam seminarjev, lahko preverite pri lanskem letniku: [[Seminarji_SB_2024/25]].</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Seminarji_SB_2025/26&diff=26171 2026-05-18T19:04:37Z

<p>Lea Jukić: </p> <hr /> <div>V študijskem letu 2025/26 študenti in študentke pri Sintezni biologiji predstavljajo naslednje teme: <br /> <br /> RAZISKOVALNI ČLANKI<br /> <br /> (Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do izhodiščnega članka na spletu.) &lt;br&gt;<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/OrthologTransformer OrthologTransformer] (Tim David Agrež)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Genetsko_kodirani_biosenzor_za_spremljanje_depolimerizacije_morskih_polisarahidov Genetsko kodirani biosenzor za spremljanje depolimerizacije morskih polisarahidov] (Vanja Vogrič)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Komunikacije_na_podlagi_RNA_v_heterogenih_populacijah_mimetičnih_celic Komunikacije na podlagi RNA v heterogenih populacijah mimetičnih celic] (Marcel Tušek)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Na%C4%8Drtovanje_oscilatorjev_proteinov_na_membrani_vodenih_s_%C5%A1umom_v_%C5%BEivih_celicah Načrtovanje oscilatorjev proteinov na membrani vodenih s šumom v živih celicah] (Varvara Titova)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Samoinducibilno_molekulsko_stikalo_za_biosintezo_hialuronske_kisline_z_nizko_molekulsko_maso Samoinducibilno molekulsko stikalo za biosintezo hialuronske kisline z nizko molekulsko maso] (Nejc Horvat)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Reprogramiranje_metabolizma_bakterije_E.coli_za_fiksacijo_CO₂ Reprogramiranje metabolizma bakterije E. coli za fiksacijo CO₂] (Ana Kastelic)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Organokataliziran_nastanek_protocelic_od_spodaj_navzgor Organokataliziran nastanek protocelic od spodaj navzgor] (Maruša Kristan)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Programabilen_ribocim_za_prenos_signala_RNA Programabilen ribocim za prenos signala RNA] (Klemen Klopčič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Vnos CU-bogatega elementa v 3′ UTR poveča stabilnost in izražanje sintetične mRNA In Vivo] (Lea Jarm)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Preoblikovanje_centralnega_metabolizma_pri_Komagataella_phaffii_za_učinkovito_sintezo_D-manoze Preoblikovanje centralnega metabolizma pri Komagataella phaffii za učinkovito sintezo D-manoze] (Špela Auer)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Medvrstni_prenos_kromosomov_v_kvasovkah_vodi_do_izboljšanja_fenotipa_in_raznolikih_transkripcijskih_odzivov Medvrstni prenos kromosomov v kvasovkah vodi do izboljšanja fenotipa in raznolikih transkripcijskih odzivov] (Anja Novak)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Logično_vezje_IN,_ki_vključuje_sistem_CRISPR/Cas9_in_HCR_za_natančno_detekcijo_ctDNA Logično vezje IN, ki vključuje sistem CRISPR/Cas9 in HCR za natančno detekcijo ctDNA] (Tiara Pšeničnik)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Ekspresijska_kaseta_za_sintezo_heterolognih_proteinov_v_Y._lipolytica Ekspresijska kaseta za sintezo heterolognih proteinov v Y. lipolytica] (Tonja Oman Sušnik)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Uravnavanje_evolucijskega_potenciala_s_številom_kopij_plazmida_in_regulatorno_arhitekturo Uravnavanje evolucijskega potenciala s številom kopij plazmida in regulatorno arhitekturo] (Neža Pezo Zupančič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Vpliv_sestave_gojišča_na_delovanje_vezja_na_osnovi_izločevalnega_sistema_tipa_III Vpliv sestave gojišča na delovanje vezja na osnovi izločevalnega sistema tipa III] (Jana Bregar)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Bakterijski_senzor_zelene_svetlobe,_specifičen_za_stacionarno_fazo_rasti,_za_povečanje_proizvodnje_metabolitov Bakterijski senzor zelene svetlobe, specifičen za stacionarno fazo rasti, za povečanje proizvodnje metabolitov] (Vid Kozel)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Načrtovanje_genetskih_programov_v_sesalskih_celicah_z_uporabo_računalniskega_orodja_GCAD Načrtovanje genetskih programov v sesalskih celicah z uporabo računalniškega orodja GCAD] (Filip Petrovič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Vpliv_optogenetske_stimulacije_na_izražanje_nevronskih_genov_v_človeških_mezenhimskih_matičnih_celicah,_pridobljenih_iz_kostnega_mozga_in_maščobnega_tkiva Vpliv optogenetske stimulacije na izražanje nevronskih genov v človeških mezenhimskih matičnih celicah, pridobljenih iz kostnega mozga in maščobnega tkiva] (Andreja Dimovska)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Cikel_načrtovanja,_izdelave,_testiranja_in_učenja_(DBTL)_pri_razvoju_celičnega_biosenzorja_za_piruvat_na_osnovi_transkripcijskega_faktorja Cikel načrtovanja, izdelave, testiranja in učenja (DBTL) pri razvoju celičnega biosenzorja za piruvat na osnovi transkripcijskega faktorja] (Lenart Bogataj)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/GLYCO-BUILD:_Encimska_platformaza_sintezo_peptidov_z_evkarionstkimi_N-glikani GLYCO-BUILD: Encimska platforma za sintezo peptidov z evkarionstkimi N-glikani] (Anže Perc)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Fagni_infekcijski_cikel_v_sintetičnih_celicah Fagni infekcijski cikel v sintetičnih celicah] (Primož Šenica Pavletič)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Avtonomna_biogeneza_vseh_tridesetih_proteinov_translacijskega_sistema_E._coli Avtonomna biogeneza vseh tridesetih proteinov translacijskega sistema E. coli] (Jan Hvalec)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Konstrukcija_celičnih_tovarn_Escherichia_coli_za_proizvodnjo_L-izolevcina_na_osnovi_propionatne_poti Konstrukcija celičnih tovarn E. coli za proizvodnjo L-izolevcina na osnovi propionatne poti] (Tea Briševac)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Rekonstitucija_transkripcijsko-translacijskih_sklopljenih_DNA_replikacij_znotraj_kompleksnih_in_vitro_biolo%C5%A1kih_sistemov Rekonstitucija transkripcijsko-translacijskih sklopljenih DNA replikacij znotraj kompleksnih in vitro bioloških sistemov] (Teja Mohar)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Inženiring_dvosmernih_kloroplastnih_promotorjev_za_nastavljivo_soizražanje_več_genov_v_mikroalgah_(Chlamydomonas_reinhardtii) Inženiring dvosmernih kloroplastnih promotorjev za nastavljivo soizražanje več genov v mikroalgah (Chlamydomonas reinhardtii)] (Denis Bajramović)<br /> <br /> NAGRAJENI ŠTUDENTSKI PROJEKTI<br /> <br /> (Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do wiki strani študentske ekipe, katere projekt opisujete.)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/NomNomNylon NomNomNylon] (Rebeka Ribič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/FoCas FoCas] (Amber Bervar)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/TasAnchor TasAnchor] (Jasna Čarman)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/SKIPPIT SKIPPIT] (Brina Klinar)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/InkSight InkSight] (Lucija Kovaček)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=KunPeng KunPeng] (Lara Ferjančič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/NRPieceS NRPieceS] (Katarina Gomiršek)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pepcitrus Pepcitrus] (Meri Škorjanc)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BCoated BCoated] (Meta Smrečnik)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PHOENICS PHOENICS] (Tjaša Lešnik)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Pyronix] (Lea Jukić)<br /> (zgornji primer nadomestite s prvim letošnjim seminarjem iz študentskih projektov)<br /> <br /> <br /> <br /> Povzetki v slovenščini naj imajo 1200-1500 besed (viri v to vsoto ne štejejo). Povzetek je treba objaviti dva dni pred predstavitvijo do polnoči (za seminarje v sredo torej najkasneje v ponedeljek do 23:59). Predstavitev seminarja naj bo dolga 15 minut (13-17). Sledila bo približno 5-minutna razprava.<br /> <br /> Terminski razpored je razviden iz preglednice na strežniku Google Drive (dostopno samo študentom tekočega letnika).<br /> <br /> Kako je videti končni seznam seminarjev, lahko preverite pri lanskem letniku: [[Seminarji_SB_2024/25]].</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Pyronix&diff=26170 2026-05-18T19:03:20Z

<p>Lea Jukić: </p> <hr /> <div>==Uvod==<br /> Gozdni požari vsako leto opustošijo ekosisteme, uničujejo skupnosti in sproščajo ogromne količine CO₂. Trenutne metode gašenja pogosto uporabljajo kemične zaviralce gorenja (kot amonijev polifosfat), ki so sicer učinkoviti, vendar so lahko strupeni za vodne organizme in talno mikrobiologijo. Poleg tega se je logistika odmetavanja tisočih litrov vode ali kemikalij iz letal izkazala za neučinkovito in nevarno za pilote. Projekt švicarske ekipe EPFL na iGEM tekmovanju leta 2025 z naslovom ‘Pyronix - The Next Generation of Firefighting’ je uspel oblikovati rešitev, ki je učinkovita, avtonomna in celo koristna za gozdna tla. Sistem Pyronix združuje biorazgradljivi hidrogel z droni, vodenimi z umetno inteligenco. Namesto zgolj zatiranja ognja ustvarja zaščitne pregrade, ki kasneje spodbujajo obnovo tal.<br /> ==Opis projekta==<br /> Osnovna zamisel sistema Pyronix je uporaba dronov za nanašanje nestrupenegea, biorazgradljivega hidrogela z zaviralnim učinkom na gorenje. Cilj je omejiti širjenje gozdnih požarov znotraj določenega območja in preprečiti, da bi se razširili preko črte nanesenega gela. Dodatna aplikacija, ki jo je ekipa predlagala, je zaščita hiš ali drugih objektov, ki so izpostavljeni večjemu tveganju vžiga.<br /> ===Oblikovanje hidrogela===<br /> Glavna zamisel pri uporabi hidrogela je bila izboljšati naravne hladilne lastnosti vode in hkrati zvišati njeno temperaturo izparevanja. V projektu so vse komponente, potrebne za tvorbo hidrogela, proizvedli mikroorganizmi. Kolonije bakterij in kvasovk omogočajo neprekinjeno in trajnostno proizvodnjo ključnih sestavin gela, pri čemer potrebujejo samo vodo in hranila za rast. V nasprotju s tradicionalnimi solmi, ki korodirajo opremo in sterilizirajo tla, je Pyronix bioosnovani hidrogen, sestavljen iz naravnih polimerov. Med tvorbo gela te komponente vstopijo v proces zamreženja (crosslinking), pri katerem se različni konci polimerov povežejo med seboj. To povzroči gostejšo in trdnejšo mrežo, kar zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode in trdno strukturo gela, ki se ohrani tudi pri visokih temperaturah. Prižgana plast (char) je tisto, kar ostane od gela, ko vsa voda izhlapi in polimerna mreža zgori. Ta plast, zlasti če je dopolnjena s silicijevim dioksidom, je zelo izolativna in gosta ter ščiti površino pod njo pred toploto.<br /> <br /> &lt;u&gt;Sestavine hidrogela&lt;/u&gt;:<br /> <br /> * Bakterijska celuloza, ki jo proizvaja Komagataeibacter rhaeticus, zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode (do 99 %). Za doseganje optimalne proizvodnje celuloze so ekipa v bakterije vgradila konstitutivne promotorje (natančneje, dobro znani BioBrick del J23100), ki poganjajo operone za celulozno sintazo. S CRISPR-Cas9 so izločili konkurenčne presnovne poti, s čimer so povečali izkoristek celuloze za približno 40 % v primerjavi z divjim tipom sevov.<br /> <br /> * Hitozan, pridobljen iz hitina, ima lastnosti zaviranja gorenja in pri segrevanju tvori zaščitno plast (char), ki les zapre pred kisikom. V sistemu Pyronix hitozan nastaja v dvostopenjskem mikrobiološkem procesu. Najprej Saccharomyces cerevisiae, gensko spremenjen s konstitutivno aktivno GTPazo RHO1Q68H, sproži prekomerno proizvodnjo hitina. Nato encim hitin deacetilaza (CDA) ta hitin pretvori v hitozan z odstranjevanjem acetilnih skupin s polimernega ogrodja.<br /> <br /> * Silicijev dioksid (biosilika) poveča toplotno izolativnost in mehansko stabilnost zaščitne plasti. Prevleka s silicijevim dioksidom se doseže s prikazovanjem silicateina na površini Escherichia coli z uporabo ene od dveh membranskih sidrnih beljakovin: INP (protein za ledišče) ali OmpA (zunanji membranski protein A). Nastali fuzijski proteini – bodisi INP-silicatein ali OmpA-silicatein – katalizirajo tvorbo prevleke iz silicijevega dioksida okoli bakterijske celice, ki se nato vgradi v matrico hidrogela.<br /> <br /> * Modul beljakovin, ki zavirajo gorenje: Poleg treh strukturnih komponent je ekipa uvedla tudi specializiran beljakovinski modul za dodatno povečanje odpornosti proti ognju. Ta modul vsebuje dve beljakovini: CBD-SRSF1, ki je odporna proti ognju in se sidra v matrico hidrogela preko celulozno-vezavne domene (CBD), ter SRPK1, protein kinazo, ki fosforilira SRSF1. Ta fosforilacija poveča lastnosti beljakovine kot zaviralke gorenja, kar doda dodatno raven zaščite na molekularni ravni. Bakterije so na matrico hidrogela vezane preko sidrnih beljakovin INP-CBD ali OmpA-CBD.<br /> <br /> ===Sistem za dostavo z droni===<br /> Za čimboljše nanašanje hidrogela je ekipa razvila dron, ki lahko samodejno prši gel na območjih s tveganjem za požare. To je lahko preventivno, kar pomeni, da bi dron redno nanašal gel, da prepreči nastanek in širjenje požara, ali pa odzivno, ko že divja požar, in takrat oblikuje zadrževalno linijo okoli aktivnega ognja. Dron v realnem času preslika območje požara in ciljno nanese gel na določene cone, da zgradi protipožarno pregrado (firebreak) – oviro brez goriva – preden pride glavni ognjeni zid. Opremljen je z več senzorji, vključno z RGB in infrardečimi kamerami, GPS, ultrazvočnimi senzorji razdalje in termometri. Zaznava ključne parametre, kot so vroče točke požara, hitrost vetra in značilnosti terena. Poleg tega algoritem umetne inteligence izračuna optimalno pot škropljenja, s čimer zagotovi natančno nanašanje gela in drastično zmanjša količino odpadnega materiala v primerjavi z letalskim odmetavanjem vode.<br /> ==Načrtovanje in eksperimentalno preverjanje==<br /> Proces proizvodnje se je začel s proizvodnjo bakterijske celuloze. Po fermentaciji so celulozo pobrali, očistili in nato zmešali s prekurzorji hitozana in silicijevega dioksida v različnih razmerjih. Formulacijo so sistematično optimizirali glede na dva ključna parametra delovanja: viskoznost, da se gel lahko oprime navpičnih debel in nagnjenega terena, ter toplotno odpornost, da se čimbolj zakasni prenos toplote na podlage gorivo.<br /> Eksperimentalno preverjanje je vključevalo več komplementarnih poskusov. Z reološkimi testi so izmerili viskoznost in lastnosti oprijema hidrogela. Pyronix gel je pokazal boljši oprijem na lesene površine v primerjavi z običajno vodo ali komercialnimi zmesmi; ostal je pritrjen na površine, nagnjene pod kotom 45 stopinj, brez kapljanja. Za preverjanje zaviranja gorenja so izvedli preskus z Bunsenovim gorilnikom na lesenih paličicah. Kontrolne paličice so vžgale skoraj takoj in popolnoma zgorele v 60 sekundah. Nasprotno pa so paličice, prevlečene s Pyronix gelom, zdržale neposredno izpostavljenost ognju več kot 120 sekund. V tem času se je gel razširil v gosto, izolativno plast, ki je fizično ločila plamen od lesa in popolnoma preprečila zgorevanje. Izvedli so tudi študije biorazgradnje, pri katerih so gel inkubirali v tleh pod kontroliranimi pogoji. Rezultati so pokazali, da se material naravno razgradi v štirih do šestih tednih, pri čemer se sproščajo dušikove spojine, ki delujejo kot gnojilo s počasnim sproščanjem. S tem so sklenili ekološki krog in orodje za gašenje spremenili v izboljševalec tal. Dodatne analitske tehnike so potrdile lastnosti materiala: infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR) je potrdila zamreženje med komponentami, vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je razkrila porozno mrežno strukturo ogrodja iz bakterijske celuloze, s tekočinsko kromatografijo (SEC) pa so ocenili porazdelitev dolžine polimernih verig.<br /> ==Rezultati in izvedljivost==<br /> Eksperimentalni rezultati so skupaj potrdili, da je Pyronix čistejša, pametnejša in varnejša alternativa obstoječim tehnologijam za gašenje požarov. Posebej zanimiv je bil rezultat ekotoksikološkega testa z uporabo Daphnia magna, standardnega modelnega organizma za oceno vodne toksičnosti. Vzorci vode, izpostavljeni Pyronixu, so pokazali 95 odstotno višjo stopnjo preživetja vodnih bolh v primerjavi z vzorci, izpostavljenimi komercialnim zaviralcem na osnovi amonijevega polifosfata. To v praksi pomeni, da je Pyronix praktično netoksičen za vodne organizme, medtem ko običajne kemikalije povzročajo hitro smrtnost že pri nizkih koncentracijah. Ta razlika je ključna, ker odtok pri gašenju neizogibno konča v potokih in podtalnici – uporaba biorazgradljivega hidrogela odpravlja dolgoročno ekološko škodo, povezano s sedanjo prakso.<br /> Poleg toksičnosti je ekipa ovrednotila tudi integrirani sistem dostave z dronom. V simuliranem scenariju gozdnega požara je avtonomni dron, opremljen z mehanizmom za škropljenje Pyronix gela, uspešno navigiral do določene GPS koordinate, ki je predstavljala ognjeno fronto. Programska oprema za kartiranje z umetno inteligenco je bila programirana za razlikovanje med vrstami goriva. Dron je lahko ločil na primer suho travo (visoko tveganje) od kamnin (brez goriva) in gel nanesel samo tam, kjer je bilo to potrebno. Prav tako je dron razpršil gel v natančni desetmetrski liniji, s čimer je učinkovito zgradil protipožarno pregrado, preden se je simulirani požar lahko razširil naprej.<br /> Preliminarna analiza stroškov je dodatno podprla izvedljivost Pyronixa. Predvideni strošek proizvodnje bakterijske celuloze v večjem obsegu (vključno s fermentacijo, pobiranjem in čiščenjem) so primerjali z obratovalnimi stroški sedanjih letalskih metod gašenja. Medtem ko uporaba vode zahteva večkratne lete, ker voda hitro izhlapi, trajnost hidrogela pomeni, da je potrebnih manj aplikacij. Druga pomembna prednost pred kemičnimi zaviralci, ki onesnažujejo tla in vodo, je odsotnost stroškov sanacije okolja. Ekipa je zaključila, da je biološka proizvodna pot stroškovno konkurenčna že samo stroškom letalskega goriva, ne da bi pri tem upoštevali vidik varstva okolja.<br /> ==Zaključek==<br /> Projekt Pyronix uspešno dokazuje, da lahko sintetična biologija spremeni obvladovanje naravnih nesreč, saj nadomešča strupene kemične spreje z biološko pridobljenimi, okolju prijaznimi materiali. Skupina EPFL iGEM je ustvarila rešitev, ki deluje na treh ravneh inovacije: (1) učinkovito gašenje požarov s hidrogelom, (2) sistem za varstvo okolja in (3) integrirana tehnologija dronov za natančno in optimalno dostavo.<br /> Poleg teh tehničnih dosežkov Pyronix predstavlja konceptualni premik v pristopu k podnebnim nesrečam. Običajno gašenje je večinoma reaktivno – vodo in kemikalije se odmetava na aktivni ogenj brez večjega ozira na dolgoročne posledice. Nasprotno pa je Pyronix bolj proaktiven (gradi protipožarne pregrade, preden ogenj pride), obnovitven (razgradi se v gnojilo za tla) in bistveno varnejši tako za gasilce kot za ekosisteme. Projekt postavlja nov standard v kategoriji podnebne krize znotraj iGEM in dokazuje, da je najboljša rešitev za kemično težavo pogosto biološka.<br /> ==Literatura==<br /> https://teams.igem.org/5590</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Pyronix&diff=26169 2026-05-18T19:01:56Z

<p>Lea Jukić: /* Oblikovanje hidrogela */</p> <hr /> <div>==Uvod==<br /> Gozdni požari vsako leto opustošijo ekosisteme, uničujejo skupnosti in sproščajo ogromne količine CO₂. Trenutne metode gašenja pogosto uporabljajo kemične zaviralce gorenja (kot amonijev polifosfat), ki so sicer učinkoviti, vendar so lahko strupeni za vodne organizme in talno mikrobiologijo. Poleg tega se je logistika odmetavanja tisočih litrov vode ali kemikalij iz letal izkazala za neučinkovito in nevarno za pilote. Projekt švicarske ekipe EPFL na iGEM tekmovanju leta 2025 z naslovom ‘Pyronix - The Next Generation of Firefighting’ je uspel oblikovati rešitev, ki je učinkovita, avtonomna in celo koristna za gozdna tla. Sistem Pyronix združuje biorazgradljivi hidrogel z droni, vodenimi z umetno inteligenco. Namesto zgolj zatiranja ognja ustvarja zaščitne pregrade, ki kasneje spodbujajo obnovo tal.<br /> ==Opis projekta==<br /> Osnovna zamisel sistema Pyronix je uporaba dronov za nanašanje nestrupenegea, biorazgradljivega hidrogela z zaviralnim učinkom na gorenje. Cilj je omejiti širjenje gozdnih požarov znotraj določenega območja in preprečiti, da bi se razširili preko črte nanesenega gela. Dodatna aplikacija, ki jo je ekipa predlagala, je zaščita hiš ali drugih objektov, ki so izpostavljeni večjemu tveganju vžiga.<br /> ===Oblikovanje hidrogela===<br /> Glavna zamisel pri uporabi hidrogela je bila izboljšati naravne hladilne lastnosti vode in hkrati zvišati njeno temperaturo izparevanja. V projektu so vse komponente, potrebne za tvorbo hidrogela, proizvedli mikroorganizmi. Kolonije bakterij in kvasovk omogočajo neprekinjeno in trajnostno proizvodnjo ključnih sestavin gela, pri čemer potrebujejo samo vodo in hranila za rast. V nasprotju s tradicionalnimi solmi, ki korodirajo opremo in sterilizirajo tla, je Pyronix bioosnovani hidrogen, sestavljen iz naravnih polimerov. Med tvorbo gela te komponente vstopijo v proces zamreženja (crosslinking), pri katerem se različni konci polimerov povežejo med seboj. To povzroči gostejšo in trdnejšo mrežo, kar zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode in trdno strukturo gela, ki se ohrani tudi pri visokih temperaturah. Prižgana plast (char) je tisto, kar ostane od gela, ko vsa voda izhlapi in polimerna mreža zgori. Ta plast, zlasti če je dopolnjena s silicijevim dioksidom, je zelo izolativna in gosta ter ščiti površino pod njo pred toploto.<br /> <br /> &lt;u&gt;Sestavine hidrogela&lt;/u&gt;:<br /> <br /> * Bakterijska celuloza, ki jo proizvaja Komagataeibacter rhaeticus, zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode (do 99 %). Za doseganje optimalne proizvodnje celuloze so ekipa v bakterije vgradila konstitutivne promotorje (natančneje, dobro znani BioBrick del J23100), ki poganjajo operone za celulozno sintazo. S CRISPR-Cas9 so izločili konkurenčne presnovne poti, s čimer so povečali izkoristek celuloze za približno 40 % v primerjavi z divjim tipom sevov.<br /> <br /> * Hitozan, pridobljen iz hitina, ima lastnosti zaviranja gorenja in pri segrevanju tvori zaščitno plast (char), ki les zapre pred kisikom. V sistemu Pyronix hitozan nastaja v dvostopenjskem mikrobiološkem procesu. Najprej Saccharomyces cerevisiae, gensko spremenjen s konstitutivno aktivno GTPazo RHO1Q68H, sproži prekomerno proizvodnjo hitina. Nato encim hitin deacetilaza (CDA) ta hitin pretvori v hitozan z odstranjevanjem acetilnih skupin s polimernega ogrodja.<br /> <br /> * Silicijev dioksid (biosilika) poveča toplotno izolativnost in mehansko stabilnost zaščitne plasti. Prevleka s silicijevim dioksidom se doseže s prikazovanjem silicateina na površini Escherichia coli z uporabo ene od dveh membranskih sidrnih beljakovin: INP (protein za ledišče) ali OmpA (zunanji membranski protein A). Nastali fuzijski proteini – bodisi INP-silicatein ali OmpA-silicatein – katalizirajo tvorbo prevleke iz silicijevega dioksida okoli bakterijske celice, ki se nato vgradi v matrico hidrogela.<br /> <br /> * Modul beljakovin, ki zavirajo gorenje: Poleg treh strukturnih komponent je ekipa uvedla tudi specializiran beljakovinski modul za dodatno povečanje odpornosti proti ognju. Ta modul vsebuje dve beljakovini: CBD-SRSF1, ki je odporna proti ognju in se sidra v matrico hidrogela preko celulozno-vezavne domene (CBD), ter SRPK1, protein kinazo, ki fosforilira SRSF1. Ta fosforilacija poveča lastnosti beljakovine kot zaviralke gorenja, kar doda dodatno raven zaščite na molekularni ravni. Bakterije so na matrico hidrogela vezane preko sidrnih beljakovin INP-CBD ali OmpA-CBD.<br /> <br /> ===Sistem za dostavo z droni===<br /> Za čimboljše nanašanje hidrogela je ekipa razvila dron, ki lahko samodejno prši gel na območjih s tveganjem za požare. To je lahko preventivno, kar pomeni, da bi dron redno nanašal gel, da prepreči nastanek in širjenje požara, ali pa odzivno, ko že divja požar, in takrat oblikuje zadrževalno linijo okoli aktivnega ognja. Dron v realnem času preslika območje požara in ciljno nanese gel na določene cone, da zgradi protipožarno pregrado (firebreak) – oviro brez goriva – preden pride glavni ognjeni zid. Opremljen je z več senzorji, vključno z RGB in infrardečimi kamerami, GPS, ultrazvočnimi senzorji razdalje in termometri. Zaznava ključne parametre, kot so vroče točke požara, hitrost vetra in značilnosti terena. Poleg tega algoritem umetne inteligence izračuna optimalno pot škropljenja, s čimer zagotovi natančno nanašanje gela in drastično zmanjša količino odpadnega materiala v primerjavi z letalskim odmetavanjem vode.<br /> ==Načrtovanje in eksperimentalno preverjanje==<br /> Proces proizvodnje se je začel s proizvodnjo bakterijske celuloze. Po fermentaciji so celulozo pobrali, očistili in nato zmešali s prekurzorji hitozana in silicijevega dioksida v različnih razmerjih. Formulacijo so sistematično optimizirali glede na dva ključna parametra delovanja: viskoznost, da se gel lahko oprime navpičnih debel in nagnjenega terena, ter toplotno odpornost, da se čimbolj zakasni prenos toplote na podlage gorivo.<br /> Eksperimentalno preverjanje je vključevalo več komplementarnih poskusov. Z reološkimi testi so izmerili viskoznost in lastnosti oprijema hidrogela. Pyronix gel je pokazal boljši oprijem na lesene površine v primerjavi z običajno vodo ali komercialnimi zmesmi; ostal je pritrjen na površine, nagnjene pod kotom 45 stopinj, brez kapljanja. Za preverjanje zaviranja gorenja so izvedli preskus z Bunsenovim gorilnikom na lesenih paličicah. Kontrolne paličice so vžgale skoraj takoj in popolnoma zgorele v 60 sekundah. Nasprotno pa so paličice, prevlečene s Pyronix gelom, zdržale neposredno izpostavljenost ognju več kot 120 sekund. V tem času se je gel razširil v gosto, izolativno plast, ki je fizično ločila plamen od lesa in popolnoma preprečila zgorevanje. Izvedli so tudi študije biorazgradnje, pri katerih so gel inkubirali v tleh pod kontroliranimi pogoji. Rezultati so pokazali, da se material naravno razgradi v štirih do šestih tednih, pri čemer se sproščajo dušikove spojine, ki delujejo kot gnojilo s počasnim sproščanjem. S tem so sklenili ekološki krog in orodje za gašenje spremenili v izboljševalec tal. Dodatne analitske tehnike so potrdile lastnosti materiala: infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR) je potrdila zamreženje med komponentami, vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je razkrila porozno mrežno strukturo ogrodja iz bakterijske celuloze, s tekočinsko kromatografijo (SEC) pa so ocenili porazdelitev dolžine polimernih verig.<br /> ==Rezultati in izvedljivost==<br /> Eksperimentalni rezultati so skupaj potrdili, da je Pyronix čistejša, pametnejša in varnejša alternativa obstoječim tehnologijam za gašenje požarov. Posebej zanimiv je bil rezultat ekotoksikološkega testa z uporabo Daphnia magna, standardnega modelnega organizma za oceno vodne toksičnosti. Vzorci vode, izpostavljeni Pyronixu, so pokazali 95 odstotno višjo stopnjo preživetja vodnih bolh v primerjavi z vzorci, izpostavljenimi komercialnim zaviralcem na osnovi amonijevega polifosfata. To v praksi pomeni, da je Pyronix praktično netoksičen za vodne organizme, medtem ko običajne kemikalije povzročajo hitro smrtnost že pri nizkih koncentracijah. Ta razlika je ključna, ker odtok pri gašenju neizogibno konča v potokih in podtalnici – uporaba biorazgradljivega hidrogela odpravlja dolgoročno ekološko škodo, povezano s sedanjo prakso.<br /> Poleg toksičnosti je ekipa ovrednotila tudi integrirani sistem dostave z dronom. V simuliranem scenariju gozdnega požara je avtonomni dron, opremljen z mehanizmom za škropljenje Pyronix gela, uspešno navigiral do določene GPS koordinate, ki je predstavljala ognjeno fronto. Programska oprema za kartiranje z umetno inteligenco je bila programirana za razlikovanje med vrstami goriva. Dron je lahko ločil na primer suho travo (visoko tveganje) od kamnin (brez goriva) in gel nanesel samo tam, kjer je bilo to potrebno. Prav tako je dron razpršil gel v natančni desetmetrski liniji, s čimer je učinkovito zgradil protipožarno pregrado, preden se je simulirani požar lahko razširil naprej.<br /> Preliminarna analiza stroškov je dodatno podprla izvedljivost Pyronixa. Predvideni strošek proizvodnje bakterijske celuloze v večjem obsegu (vključno s fermentacijo, pobiranjem in čiščenjem) so primerjali z obratovalnimi stroški sedanjih letalskih metod gašenja. Medtem ko uporaba vode zahteva večkratne lete, ker voda hitro izhlapi, trajnost hidrogela pomeni, da je potrebnih manj aplikacij. Druga pomembna prednost pred kemičnimi zaviralci, ki onesnažujejo tla in vodo, je odsotnost stroškov sanacije okolja. Ekipa je zaključila, da je biološka proizvodna pot stroškovno konkurenčna že samo stroškom letalskega goriva, ne da bi pri tem upoštevali vidik varstva okolja.<br /> ==Zaključek==<br /> Projekt Pyronix uspešno dokazuje, da lahko sintetična biologija spremeni obvladovanje naravnih nesreč, saj nadomešča strupene kemične spreje z biološko pridobljenimi, okolju prijaznimi materiali. Skupina EPFL iGEM je ustvarila rešitev, ki deluje na treh ravneh inovacije: (1) učinkovito gašenje požarov s hidrogelom, (2) sistem za varstvo okolja in (3) integrirana tehnologija dronov za natančno in optimalno dostavo.<br /> Poleg teh tehničnih dosežkov Pyronix predstavlja konceptualni premik v pristopu k podnebnim nesrečam. Običajno gašenje je večinoma reaktivno – vodo in kemikalije se odmetava na aktivni ogenj brez večjega ozira na dolgoročne posledice. Nasprotno pa je Pyronix bolj proaktiven (gradi protipožarne pregrade, preden ogenj pride), obnovitven (razgradi se v gnojilo za tla) in bistveno varnejši tako za gasilce kot za ekosisteme. Projekt postavlja nov standard v kategoriji podnebne krize znotraj iGEM in dokazuje, da je najboljša rešitev za kemično težavo pogosto biološka.</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Pyronix&diff=26168 2026-05-18T19:00:25Z

<p>Lea Jukić: /* Oblikovanje hidrogela */</p> <hr /> <div>==Uvod==<br /> Gozdni požari vsako leto opustošijo ekosisteme, uničujejo skupnosti in sproščajo ogromne količine CO₂. Trenutne metode gašenja pogosto uporabljajo kemične zaviralce gorenja (kot amonijev polifosfat), ki so sicer učinkoviti, vendar so lahko strupeni za vodne organizme in talno mikrobiologijo. Poleg tega se je logistika odmetavanja tisočih litrov vode ali kemikalij iz letal izkazala za neučinkovito in nevarno za pilote. Projekt švicarske ekipe EPFL na iGEM tekmovanju leta 2025 z naslovom ‘Pyronix - The Next Generation of Firefighting’ je uspel oblikovati rešitev, ki je učinkovita, avtonomna in celo koristna za gozdna tla. Sistem Pyronix združuje biorazgradljivi hidrogel z droni, vodenimi z umetno inteligenco. Namesto zgolj zatiranja ognja ustvarja zaščitne pregrade, ki kasneje spodbujajo obnovo tal.<br /> ==Opis projekta==<br /> Osnovna zamisel sistema Pyronix je uporaba dronov za nanašanje nestrupenegea, biorazgradljivega hidrogela z zaviralnim učinkom na gorenje. Cilj je omejiti širjenje gozdnih požarov znotraj določenega območja in preprečiti, da bi se razširili preko črte nanesenega gela. Dodatna aplikacija, ki jo je ekipa predlagala, je zaščita hiš ali drugih objektov, ki so izpostavljeni večjemu tveganju vžiga.<br /> ===Oblikovanje hidrogela===<br /> Glavna zamisel pri uporabi hidrogela je bila izboljšati naravne hladilne lastnosti vode in hkrati zvišati njeno temperaturo izparevanja. V projektu so vse komponente, potrebne za tvorbo hidrogela, proizvedli mikroorganizmi. Kolonije bakterij in kvasovk omogočajo neprekinjeno in trajnostno proizvodnjo ključnih sestavin gela, pri čemer potrebujejo samo vodo in hranila za rast. V nasprotju s tradicionalnimi solmi, ki korodirajo opremo in sterilizirajo tla, je Pyronix bioosnovani hidrogen, sestavljen iz naravnih polimerov. Med tvorbo gela te komponente vstopijo v proces zamreženja (crosslinking), pri katerem se različni konci polimerov povežejo med seboj. To povzroči gostejšo in trdnejšo mrežo, kar zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode in trdno strukturo gela, ki se ohrani tudi pri visokih temperaturah. Prižgana plast (char) je tisto, kar ostane od gela, ko vsa voda izhlapi in polimerna mreža zgori. Ta plast, zlasti če je dopolnjena s silicijevim dioksidom, je zelo izolativna in gosta ter ščiti površino pod njo pred toploto.<br /> <br /> &lt;u&gt;Sestavine hidrogela:&lt;/u&gt;<br /> <br /> Bakterijska celuloza, ki jo proizvaja Komagataeibacter rhaeticus, zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode (do 99 %). Za doseganje optimalne proizvodnje celuloze so ekipa v bakterije vgradila konstitutivne promotorje (natančneje, dobro znani BioBrick del J23100), ki poganjajo operone za celulozno sintazo. S CRISPR-Cas9 so izločili konkurenčne presnovne poti, s čimer so povečali izkoristek celuloze za približno 40 % v primerjavi z divjim tipom sevov.<br /> <br /> Hitozan, pridobljen iz hitina, ima lastnosti zaviranja gorenja in pri segrevanju tvori zaščitno plast (char), ki les zapre pred kisikom. V sistemu Pyronix hitozan nastaja v dvostopenjskem mikrobiološkem procesu. Najprej Saccharomyces cerevisiae, gensko spremenjen s konstitutivno aktivno GTPazo RHO1Q68H, sproži prekomerno proizvodnjo hitina. Nato encim hitin deacetilaza (CDA) ta hitin pretvori v hitozan z odstranjevanjem acetilnih skupin s polimernega ogrodja.<br /> <br /> Silicijev dioksid (biosilika) poveča toplotno izolativnost in mehansko stabilnost zaščitne plasti. Prevleka s silicijevim dioksidom se doseže s prikazovanjem silicateina na površini Escherichia coli z uporabo ene od dveh membranskih sidrnih beljakovin: INP (protein za ledišče) ali OmpA (zunanji membranski protein A). Nastali fuzijski proteini – bodisi INP-silicatein ali OmpA-silicatein – katalizirajo tvorbo prevleke iz silicijevega dioksida okoli bakterijske celice, ki se nato vgradi v matrico hidrogela.<br /> <br /> Modul beljakovin, ki zavirajo gorenje: Poleg treh strukturnih komponent je ekipa uvedla tudi specializiran beljakovinski modul za dodatno povečanje odpornosti proti ognju. Ta modul vsebuje dve beljakovini: CBD-SRSF1, ki je odporna proti ognju in se sidra v matrico hidrogela preko celulozno-vezavne domene (CBD), ter SRPK1, protein kinazo, ki fosforilira SRSF1. Ta fosforilacija poveča lastnosti beljakovine kot zaviralke gorenja, kar doda dodatno raven zaščite na molekularni ravni. Bakterije so na matrico hidrogela vezane preko sidrnih beljakovin INP-CBD ali OmpA-CBD.<br /> <br /> ===Sistem za dostavo z droni===<br /> Za čimboljše nanašanje hidrogela je ekipa razvila dron, ki lahko samodejno prši gel na območjih s tveganjem za požare. To je lahko preventivno, kar pomeni, da bi dron redno nanašal gel, da prepreči nastanek in širjenje požara, ali pa odzivno, ko že divja požar, in takrat oblikuje zadrževalno linijo okoli aktivnega ognja. Dron v realnem času preslika območje požara in ciljno nanese gel na določene cone, da zgradi protipožarno pregrado (firebreak) – oviro brez goriva – preden pride glavni ognjeni zid. Opremljen je z več senzorji, vključno z RGB in infrardečimi kamerami, GPS, ultrazvočnimi senzorji razdalje in termometri. Zaznava ključne parametre, kot so vroče točke požara, hitrost vetra in značilnosti terena. Poleg tega algoritem umetne inteligence izračuna optimalno pot škropljenja, s čimer zagotovi natančno nanašanje gela in drastično zmanjša količino odpadnega materiala v primerjavi z letalskim odmetavanjem vode.<br /> ==Načrtovanje in eksperimentalno preverjanje==<br /> Proces proizvodnje se je začel s proizvodnjo bakterijske celuloze. Po fermentaciji so celulozo pobrali, očistili in nato zmešali s prekurzorji hitozana in silicijevega dioksida v različnih razmerjih. Formulacijo so sistematično optimizirali glede na dva ključna parametra delovanja: viskoznost, da se gel lahko oprime navpičnih debel in nagnjenega terena, ter toplotno odpornost, da se čimbolj zakasni prenos toplote na podlage gorivo.<br /> Eksperimentalno preverjanje je vključevalo več komplementarnih poskusov. Z reološkimi testi so izmerili viskoznost in lastnosti oprijema hidrogela. Pyronix gel je pokazal boljši oprijem na lesene površine v primerjavi z običajno vodo ali komercialnimi zmesmi; ostal je pritrjen na površine, nagnjene pod kotom 45 stopinj, brez kapljanja. Za preverjanje zaviranja gorenja so izvedli preskus z Bunsenovim gorilnikom na lesenih paličicah. Kontrolne paličice so vžgale skoraj takoj in popolnoma zgorele v 60 sekundah. Nasprotno pa so paličice, prevlečene s Pyronix gelom, zdržale neposredno izpostavljenost ognju več kot 120 sekund. V tem času se je gel razširil v gosto, izolativno plast, ki je fizično ločila plamen od lesa in popolnoma preprečila zgorevanje. Izvedli so tudi študije biorazgradnje, pri katerih so gel inkubirali v tleh pod kontroliranimi pogoji. Rezultati so pokazali, da se material naravno razgradi v štirih do šestih tednih, pri čemer se sproščajo dušikove spojine, ki delujejo kot gnojilo s počasnim sproščanjem. S tem so sklenili ekološki krog in orodje za gašenje spremenili v izboljševalec tal. Dodatne analitske tehnike so potrdile lastnosti materiala: infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR) je potrdila zamreženje med komponentami, vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je razkrila porozno mrežno strukturo ogrodja iz bakterijske celuloze, s tekočinsko kromatografijo (SEC) pa so ocenili porazdelitev dolžine polimernih verig.<br /> ==Rezultati in izvedljivost==<br /> Eksperimentalni rezultati so skupaj potrdili, da je Pyronix čistejša, pametnejša in varnejša alternativa obstoječim tehnologijam za gašenje požarov. Posebej zanimiv je bil rezultat ekotoksikološkega testa z uporabo Daphnia magna, standardnega modelnega organizma za oceno vodne toksičnosti. Vzorci vode, izpostavljeni Pyronixu, so pokazali 95 odstotno višjo stopnjo preživetja vodnih bolh v primerjavi z vzorci, izpostavljenimi komercialnim zaviralcem na osnovi amonijevega polifosfata. To v praksi pomeni, da je Pyronix praktično netoksičen za vodne organizme, medtem ko običajne kemikalije povzročajo hitro smrtnost že pri nizkih koncentracijah. Ta razlika je ključna, ker odtok pri gašenju neizogibno konča v potokih in podtalnici – uporaba biorazgradljivega hidrogela odpravlja dolgoročno ekološko škodo, povezano s sedanjo prakso.<br /> Poleg toksičnosti je ekipa ovrednotila tudi integrirani sistem dostave z dronom. V simuliranem scenariju gozdnega požara je avtonomni dron, opremljen z mehanizmom za škropljenje Pyronix gela, uspešno navigiral do določene GPS koordinate, ki je predstavljala ognjeno fronto. Programska oprema za kartiranje z umetno inteligenco je bila programirana za razlikovanje med vrstami goriva. Dron je lahko ločil na primer suho travo (visoko tveganje) od kamnin (brez goriva) in gel nanesel samo tam, kjer je bilo to potrebno. Prav tako je dron razpršil gel v natančni desetmetrski liniji, s čimer je učinkovito zgradil protipožarno pregrado, preden se je simulirani požar lahko razširil naprej.<br /> Preliminarna analiza stroškov je dodatno podprla izvedljivost Pyronixa. Predvideni strošek proizvodnje bakterijske celuloze v večjem obsegu (vključno s fermentacijo, pobiranjem in čiščenjem) so primerjali z obratovalnimi stroški sedanjih letalskih metod gašenja. Medtem ko uporaba vode zahteva večkratne lete, ker voda hitro izhlapi, trajnost hidrogela pomeni, da je potrebnih manj aplikacij. Druga pomembna prednost pred kemičnimi zaviralci, ki onesnažujejo tla in vodo, je odsotnost stroškov sanacije okolja. Ekipa je zaključila, da je biološka proizvodna pot stroškovno konkurenčna že samo stroškom letalskega goriva, ne da bi pri tem upoštevali vidik varstva okolja.<br /> ==Zaključek==<br /> Projekt Pyronix uspešno dokazuje, da lahko sintetična biologija spremeni obvladovanje naravnih nesreč, saj nadomešča strupene kemične spreje z biološko pridobljenimi, okolju prijaznimi materiali. Skupina EPFL iGEM je ustvarila rešitev, ki deluje na treh ravneh inovacije: (1) učinkovito gašenje požarov s hidrogelom, (2) sistem za varstvo okolja in (3) integrirana tehnologija dronov za natančno in optimalno dostavo.<br /> Poleg teh tehničnih dosežkov Pyronix predstavlja konceptualni premik v pristopu k podnebnim nesrečam. Običajno gašenje je večinoma reaktivno – vodo in kemikalije se odmetava na aktivni ogenj brez večjega ozira na dolgoročne posledice. Nasprotno pa je Pyronix bolj proaktiven (gradi protipožarne pregrade, preden ogenj pride), obnovitven (razgradi se v gnojilo za tla) in bistveno varnejši tako za gasilce kot za ekosisteme. Projekt postavlja nov standard v kategoriji podnebne krize znotraj iGEM in dokazuje, da je najboljša rešitev za kemično težavo pogosto biološka.</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Pyronix&diff=26167 2026-05-18T18:57:40Z

<p>Lea Jukić: </p> <hr /> <div>==Uvod==<br /> Gozdni požari vsako leto opustošijo ekosisteme, uničujejo skupnosti in sproščajo ogromne količine CO₂. Trenutne metode gašenja pogosto uporabljajo kemične zaviralce gorenja (kot amonijev polifosfat), ki so sicer učinkoviti, vendar so lahko strupeni za vodne organizme in talno mikrobiologijo. Poleg tega se je logistika odmetavanja tisočih litrov vode ali kemikalij iz letal izkazala za neučinkovito in nevarno za pilote. Projekt švicarske ekipe EPFL na iGEM tekmovanju leta 2025 z naslovom ‘Pyronix - The Next Generation of Firefighting’ je uspel oblikovati rešitev, ki je učinkovita, avtonomna in celo koristna za gozdna tla. Sistem Pyronix združuje biorazgradljivi hidrogel z droni, vodenimi z umetno inteligenco. Namesto zgolj zatiranja ognja ustvarja zaščitne pregrade, ki kasneje spodbujajo obnovo tal.<br /> ==Opis projekta==<br /> Osnovna zamisel sistema Pyronix je uporaba dronov za nanašanje nestrupenegea, biorazgradljivega hidrogela z zaviralnim učinkom na gorenje. Cilj je omejiti širjenje gozdnih požarov znotraj določenega območja in preprečiti, da bi se razširili preko črte nanesenega gela. Dodatna aplikacija, ki jo je ekipa predlagala, je zaščita hiš ali drugih objektov, ki so izpostavljeni večjemu tveganju vžiga.<br /> ===Oblikovanje hidrogela===<br /> Glavna zamisel pri uporabi hidrogela je bila izboljšati naravne hladilne lastnosti vode in hkrati zvišati njeno temperaturo izparevanja. V projektu so vse komponente, potrebne za tvorbo hidrogela, proizvedli mikroorganizmi. Kolonije bakterij in kvasovk omogočajo neprekinjeno in trajnostno proizvodnjo ključnih sestavin gela, pri čemer potrebujejo samo vodo in hranila za rast. V nasprotju s tradicionalnimi solmi, ki korodirajo opremo in sterilizirajo tla, je Pyronix bioosnovani hidrogen, sestavljen iz naravnih polimerov. Med tvorbo gela te komponente vstopijo v proces zamreženja (crosslinking), pri katerem se različni konci polimerov povežejo med seboj. To povzroči gostejšo in trdnejšo mrežo, kar zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode in trdno strukturo gela, ki se ohrani tudi pri visokih temperaturah. Prižgana plast (char) je tisto, kar ostane od gela, ko vsa voda izhlapi in polimerna mreža zgori. Ta plast, zlasti če je dopolnjena s silicijevim dioksidom, je zelo izolativna in gosta ter ščiti površino pod njo pred toploto.<br /> <br /> Sestavine hidrogela:<br /> <br /> Bakterijska celuloza, ki jo proizvaja Komagataeibacter rhaeticus, zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode (do 99 %). Za doseganje optimalne proizvodnje celuloze so ekipa v bakterije vgradila konstitutivne promotorje (natančneje, dobro znani BioBrick del J23100), ki poganjajo operone za celulozno sintazo. S CRISPR-Cas9 so izločili konkurenčne presnovne poti, s čimer so povečali izkoristek celuloze za približno 40 % v primerjavi z divjim tipom sevov.<br /> <br /> Hitozan, pridobljen iz hitina, ima lastnosti zaviranja gorenja in pri segrevanju tvori zaščitno plast (char), ki les zapre pred kisikom. V sistemu Pyronix hitozan nastaja v dvostopenjskem mikrobiološkem procesu. Najprej Saccharomyces cerevisiae, gensko spremenjen s konstitutivno aktivno GTPazo RHO1Q68H, sproži prekomerno proizvodnjo hitina. Nato encim hitin deacetilaza (CDA) ta hitin pretvori v hitozan z odstranjevanjem acetilnih skupin s polimernega ogrodja.<br /> <br /> Silicijev dioksid (biosilika) poveča toplotno izolativnost in mehansko stabilnost zaščitne plasti. Prevleka s silicijevim dioksidom se doseže s prikazovanjem silicateina na površini Escherichia coli z uporabo ene od dveh membranskih sidrnih beljakovin: INP (protein za ledišče) ali OmpA (zunanji membranski protein A). Nastali fuzijski proteini – bodisi INP-silicatein ali OmpA-silicatein – katalizirajo tvorbo prevleke iz silicijevega dioksida okoli bakterijske celice, ki se nato vgradi v matrico hidrogela.<br /> <br /> Modul beljakovin, ki zavirajo gorenje: Poleg treh strukturnih komponent je ekipa uvedla tudi specializiran beljakovinski modul za dodatno povečanje odpornosti proti ognju. Ta modul vsebuje dve beljakovini: CBD-SRSF1, ki je odporna proti ognju in se sidra v matrico hidrogela preko celulozno-vezavne domene (CBD), ter SRPK1, protein kinazo, ki fosforilira SRSF1. Ta fosforilacija poveča lastnosti beljakovine kot zaviralke gorenja, kar doda dodatno raven zaščite na molekularni ravni. Bakterije so na matrico hidrogela vezane preko sidrnih beljakovin INP-CBD ali OmpA-CBD.<br /> ===Sistem za dostavo z droni===<br /> Za čimboljše nanašanje hidrogela je ekipa razvila dron, ki lahko samodejno prši gel na območjih s tveganjem za požare. To je lahko preventivno, kar pomeni, da bi dron redno nanašal gel, da prepreči nastanek in širjenje požara, ali pa odzivno, ko že divja požar, in takrat oblikuje zadrževalno linijo okoli aktivnega ognja. Dron v realnem času preslika območje požara in ciljno nanese gel na določene cone, da zgradi protipožarno pregrado (firebreak) – oviro brez goriva – preden pride glavni ognjeni zid. Opremljen je z več senzorji, vključno z RGB in infrardečimi kamerami, GPS, ultrazvočnimi senzorji razdalje in termometri. Zaznava ključne parametre, kot so vroče točke požara, hitrost vetra in značilnosti terena. Poleg tega algoritem umetne inteligence izračuna optimalno pot škropljenja, s čimer zagotovi natančno nanašanje gela in drastično zmanjša količino odpadnega materiala v primerjavi z letalskim odmetavanjem vode.<br /> ==Načrtovanje in eksperimentalno preverjanje==<br /> Proces proizvodnje se je začel s proizvodnjo bakterijske celuloze. Po fermentaciji so celulozo pobrali, očistili in nato zmešali s prekurzorji hitozana in silicijevega dioksida v različnih razmerjih. Formulacijo so sistematično optimizirali glede na dva ključna parametra delovanja: viskoznost, da se gel lahko oprime navpičnih debel in nagnjenega terena, ter toplotno odpornost, da se čimbolj zakasni prenos toplote na podlage gorivo.<br /> Eksperimentalno preverjanje je vključevalo več komplementarnih poskusov. Z reološkimi testi so izmerili viskoznost in lastnosti oprijema hidrogela. Pyronix gel je pokazal boljši oprijem na lesene površine v primerjavi z običajno vodo ali komercialnimi zmesmi; ostal je pritrjen na površine, nagnjene pod kotom 45 stopinj, brez kapljanja. Za preverjanje zaviranja gorenja so izvedli preskus z Bunsenovim gorilnikom na lesenih paličicah. Kontrolne paličice so vžgale skoraj takoj in popolnoma zgorele v 60 sekundah. Nasprotno pa so paličice, prevlečene s Pyronix gelom, zdržale neposredno izpostavljenost ognju več kot 120 sekund. V tem času se je gel razširil v gosto, izolativno plast, ki je fizično ločila plamen od lesa in popolnoma preprečila zgorevanje. Izvedli so tudi študije biorazgradnje, pri katerih so gel inkubirali v tleh pod kontroliranimi pogoji. Rezultati so pokazali, da se material naravno razgradi v štirih do šestih tednih, pri čemer se sproščajo dušikove spojine, ki delujejo kot gnojilo s počasnim sproščanjem. S tem so sklenili ekološki krog in orodje za gašenje spremenili v izboljševalec tal. Dodatne analitske tehnike so potrdile lastnosti materiala: infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR) je potrdila zamreženje med komponentami, vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je razkrila porozno mrežno strukturo ogrodja iz bakterijske celuloze, s tekočinsko kromatografijo (SEC) pa so ocenili porazdelitev dolžine polimernih verig.<br /> ==Rezultati in izvedljivost==<br /> Eksperimentalni rezultati so skupaj potrdili, da je Pyronix čistejša, pametnejša in varnejša alternativa obstoječim tehnologijam za gašenje požarov. Posebej zanimiv je bil rezultat ekotoksikološkega testa z uporabo Daphnia magna, standardnega modelnega organizma za oceno vodne toksičnosti. Vzorci vode, izpostavljeni Pyronixu, so pokazali 95 odstotno višjo stopnjo preživetja vodnih bolh v primerjavi z vzorci, izpostavljenimi komercialnim zaviralcem na osnovi amonijevega polifosfata. To v praksi pomeni, da je Pyronix praktično netoksičen za vodne organizme, medtem ko običajne kemikalije povzročajo hitro smrtnost že pri nizkih koncentracijah. Ta razlika je ključna, ker odtok pri gašenju neizogibno konča v potokih in podtalnici – uporaba biorazgradljivega hidrogela odpravlja dolgoročno ekološko škodo, povezano s sedanjo prakso.<br /> Poleg toksičnosti je ekipa ovrednotila tudi integrirani sistem dostave z dronom. V simuliranem scenariju gozdnega požara je avtonomni dron, opremljen z mehanizmom za škropljenje Pyronix gela, uspešno navigiral do določene GPS koordinate, ki je predstavljala ognjeno fronto. Programska oprema za kartiranje z umetno inteligenco je bila programirana za razlikovanje med vrstami goriva. Dron je lahko ločil na primer suho travo (visoko tveganje) od kamnin (brez goriva) in gel nanesel samo tam, kjer je bilo to potrebno. Prav tako je dron razpršil gel v natančni desetmetrski liniji, s čimer je učinkovito zgradil protipožarno pregrado, preden se je simulirani požar lahko razširil naprej.<br /> Preliminarna analiza stroškov je dodatno podprla izvedljivost Pyronixa. Predvideni strošek proizvodnje bakterijske celuloze v večjem obsegu (vključno s fermentacijo, pobiranjem in čiščenjem) so primerjali z obratovalnimi stroški sedanjih letalskih metod gašenja. Medtem ko uporaba vode zahteva večkratne lete, ker voda hitro izhlapi, trajnost hidrogela pomeni, da je potrebnih manj aplikacij. Druga pomembna prednost pred kemičnimi zaviralci, ki onesnažujejo tla in vodo, je odsotnost stroškov sanacije okolja. Ekipa je zaključila, da je biološka proizvodna pot stroškovno konkurenčna že samo stroškom letalskega goriva, ne da bi pri tem upoštevali vidik varstva okolja.<br /> ==Zaključek==<br /> Projekt Pyronix uspešno dokazuje, da lahko sintetična biologija spremeni obvladovanje naravnih nesreč, saj nadomešča strupene kemične spreje z biološko pridobljenimi, okolju prijaznimi materiali. Skupina EPFL iGEM je ustvarila rešitev, ki deluje na treh ravneh inovacije: (1) učinkovito gašenje požarov s hidrogelom, (2) sistem za varstvo okolja in (3) integrirana tehnologija dronov za natančno in optimalno dostavo.<br /> Poleg teh tehničnih dosežkov Pyronix predstavlja konceptualni premik v pristopu k podnebnim nesrečam. Običajno gašenje je večinoma reaktivno – vodo in kemikalije se odmetava na aktivni ogenj brez večjega ozira na dolgoročne posledice. Nasprotno pa je Pyronix bolj proaktiven (gradi protipožarne pregrade, preden ogenj pride), obnovitven (razgradi se v gnojilo za tla) in bistveno varnejši tako za gasilce kot za ekosisteme. Projekt postavlja nov standard v kategoriji podnebne krize znotraj iGEM in dokazuje, da je najboljša rešitev za kemično težavo pogosto biološka.</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Pyronix&diff=26166 2026-05-18T18:55:41Z

<p>Lea Jukić: Created page with &quot;==Uvod== Gozdni požari vsako leto opustošijo ekosisteme, uničujejo skupnosti in sproščajo ogromne količine CO₂. Trenutne metode gašenja pogosto uporabljajo kemične zaviralce gorenja (kot amonijev polifosfat), ki so sicer učinkoviti, vendar so lahko strupeni za vodne organizme in talno mikrobiologijo. Poleg tega se je logistika odmetavanja tisočih litrov vode ali kemikalij iz letal izkazala za neučinkovito in nevarno za pilote. Projekt švicarske ekipe EPFL n...&quot;</p> <hr /> <div>==Uvod==<br /> Gozdni požari vsako leto opustošijo ekosisteme, uničujejo skupnosti in sproščajo ogromne količine CO₂. Trenutne metode gašenja pogosto uporabljajo kemične zaviralce gorenja (kot amonijev polifosfat), ki so sicer učinkoviti, vendar so lahko strupeni za vodne organizme in talno mikrobiologijo. Poleg tega se je logistika odmetavanja tisočih litrov vode ali kemikalij iz letal izkazala za neučinkovito in nevarno za pilote. Projekt švicarske ekipe EPFL na iGEM tekmovanju leta 2025 z naslovom ‘Pyronix - The Next Generation of Firefighting’ je uspel oblikovati rešitev, ki je učinkovita, avtonomna in celo koristna za gozdna tla. Sistem Pyronix združuje biorazgradljivi hidrogel z droni, vodenimi z umetno inteligenco. Namesto zgolj zatiranja ognja ustvarja zaščitne pregrade, ki kasneje spodbujajo obnovo tal.<br /> ==Opis projekta==<br /> Osnovna zamisel sistema Pyronix je uporaba dronov za nanašanje nestrupenegea, biorazgradljivega hidrogela z zaviralnim učinkom na gorenje. Cilj je omejiti širjenje gozdnih požarov znotraj določenega območja in preprečiti, da bi se razširili preko črte nanesenega gela. Dodatna aplikacija, ki jo je ekipa predlagala, je zaščita hiš ali drugih objektov, ki so izpostavljeni večjemu tveganju vžiga.<br /> ===a. Oblikovanje hidrogela===<br /> Glavna zamisel pri uporabi hidrogela je bila izboljšati naravne hladilne lastnosti vode in hkrati zvišati njeno temperaturo izparevanja. V projektu so vse komponente, potrebne za tvorbo hidrogela, proizvedli mikroorganizmi. Kolonije bakterij in kvasovk omogočajo neprekinjeno in trajnostno proizvodnjo ključnih sestavin gela, pri čemer potrebujejo samo vodo in hranila za rast. V nasprotju s tradicionalnimi solmi, ki korodirajo opremo in sterilizirajo tla, je Pyronix bioosnovani hidrogen, sestavljen iz naravnih polimerov. Med tvorbo gela te komponente vstopijo v proces zamreženja (crosslinking), pri katerem se različni konci polimerov povežejo med seboj. To povzroči gostejšo in trdnejšo mrežo, kar zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode in trdno strukturo gela, ki se ohrani tudi pri visokih temperaturah. Prižgana plast (char) je tisto, kar ostane od gela, ko vsa voda izhlapi in polimerna mreža zgori. Ta plast, zlasti če je dopolnjena s silicijevim dioksidom, je zelo izolativna in gosta ter ščiti površino pod njo pred toploto.<br /> Sestavine hidrogela:<br /> Bakterijska celuloza, ki jo proizvaja Komagataeibacter rhaeticus, zagotavlja visoko sposobnost zadrževanja vode (do 99 %). Za doseganje optimalne proizvodnje celuloze so ekipa v bakterije vgradila konstitutivne promotorje (natančneje, dobro znani BioBrick del J23100), ki poganjajo operone za celulozno sintazo. S CRISPR-Cas9 so izločili konkurenčne presnovne poti, s čimer so povečali izkoristek celuloze za približno 40 % v primerjavi z divjim tipom sevov.<br /> Hitozan, pridobljen iz hitina, ima lastnosti zaviranja gorenja in pri segrevanju tvori zaščitno plast (char), ki les zapre pred kisikom. V sistemu Pyronix hitozan nastaja v dvostopenjskem mikrobiološkem procesu. Najprej Saccharomyces cerevisiae, gensko spremenjen s konstitutivno aktivno GTPazo RHO1Q68H, sproži prekomerno proizvodnjo hitina. Nato encim hitin deacetilaza (CDA) ta hitin pretvori v hitozan z odstranjevanjem acetilnih skupin s polimernega ogrodja.<br /> Silicijev dioksid (biosilika) poveča toplotno izolativnost in mehansko stabilnost zaščitne plasti. Prevleka s silicijevim dioksidom se doseže s prikazovanjem silicateina na površini Escherichia coli z uporabo ene od dveh membranskih sidrnih beljakovin: INP (protein za ledišče) ali OmpA (zunanji membranski protein A). Nastali fuzijski proteini – bodisi INP-silicatein ali OmpA-silicatein – katalizirajo tvorbo prevleke iz silicijevega dioksida okoli bakterijske celice, ki se nato vgradi v matrico hidrogela.<br /> Modul beljakovin, ki zavirajo gorenje: Poleg treh strukturnih komponent je ekipa uvedla tudi specializiran beljakovinski modul za dodatno povečanje odpornosti proti ognju. Ta modul vsebuje dve beljakovini: CBD-SRSF1, ki je odporna proti ognju in se sidra v matrico hidrogela preko celulozno-vezavne domene (CBD), ter SRPK1, protein kinazo, ki fosforilira SRSF1. Ta fosforilacija poveča lastnosti beljakovine kot zaviralke gorenja, kar doda dodatno raven zaščite na molekularni ravni. Bakterije so na matrico hidrogela vezane preko sidrnih beljakovin INP-CBD ali OmpA-CBD.<br /> ===b. Sistem za dostavo z droni===<br /> Za čimboljše nanašanje hidrogela je ekipa razvila dron, ki lahko samodejno prši gel na območjih s tveganjem za požare. To je lahko preventivno, kar pomeni, da bi dron redno nanašal gel, da prepreči nastanek in širjenje požara, ali pa odzivno, ko že divja požar, in takrat oblikuje zadrževalno linijo okoli aktivnega ognja. Dron v realnem času preslika območje požara in ciljno nanese gel na določene cone, da zgradi protipožarno pregrado (firebreak) – oviro brez goriva – preden pride glavni ognjeni zid. Opremljen je z več senzorji, vključno z RGB in infrardečimi kamerami, GPS, ultrazvočnimi senzorji razdalje in termometri. Zaznava ključne parametre, kot so vroče točke požara, hitrost vetra in značilnosti terena. Poleg tega algoritem umetne inteligence izračuna optimalno pot škropljenja, s čimer zagotovi natančno nanašanje gela in drastično zmanjša količino odpadnega materiala v primerjavi z letalskim odmetavanjem vode.<br /> ==Načrtovanje in eksperimentalno preverjanje==<br /> Proces proizvodnje se je začel s proizvodnjo bakterijske celuloze. Po fermentaciji so celulozo pobrali, očistili in nato zmešali s prekurzorji hitozana in silicijevega dioksida v različnih razmerjih. Formulacijo so sistematično optimizirali glede na dva ključna parametra delovanja: viskoznost, da se gel lahko oprime navpičnih debel in nagnjenega terena, ter toplotno odpornost, da se čimbolj zakasni prenos toplote na podlage gorivo.<br /> Eksperimentalno preverjanje je vključevalo več komplementarnih poskusov. Z reološkimi testi so izmerili viskoznost in lastnosti oprijema hidrogela. Pyronix gel je pokazal boljši oprijem na lesene površine v primerjavi z običajno vodo ali komercialnimi zmesmi; ostal je pritrjen na površine, nagnjene pod kotom 45 stopinj, brez kapljanja. Za preverjanje zaviranja gorenja so izvedli preskus z Bunsenovim gorilnikom na lesenih paličicah. Kontrolne paličice so vžgale skoraj takoj in popolnoma zgorele v 60 sekundah. Nasprotno pa so paličice, prevlečene s Pyronix gelom, zdržale neposredno izpostavljenost ognju več kot 120 sekund. V tem času se je gel razširil v gosto, izolativno plast, ki je fizično ločila plamen od lesa in popolnoma preprečila zgorevanje. Izvedli so tudi študije biorazgradnje, pri katerih so gel inkubirali v tleh pod kontroliranimi pogoji. Rezultati so pokazali, da se material naravno razgradi v štirih do šestih tednih, pri čemer se sproščajo dušikove spojine, ki delujejo kot gnojilo s počasnim sproščanjem. S tem so sklenili ekološki krog in orodje za gašenje spremenili v izboljševalec tal. Dodatne analitske tehnike so potrdile lastnosti materiala: infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR) je potrdila zamreženje med komponentami, vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je razkrila porozno mrežno strukturo ogrodja iz bakterijske celuloze, s tekočinsko kromatografijo (SEC) pa so ocenili porazdelitev dolžine polimernih verig.<br /> ==Rezultati in izvedljivost==<br /> Eksperimentalni rezultati so skupaj potrdili, da je Pyronix čistejša, pametnejša in varnejša alternativa obstoječim tehnologijam za gašenje požarov. Posebej zanimiv je bil rezultat ekotoksikološkega testa z uporabo Daphnia magna, standardnega modelnega organizma za oceno vodne toksičnosti. Vzorci vode, izpostavljeni Pyronixu, so pokazali 95 odstotno višjo stopnjo preživetja vodnih bolh v primerjavi z vzorci, izpostavljenimi komercialnim zaviralcem na osnovi amonijevega polifosfata. To v praksi pomeni, da je Pyronix praktično netoksičen za vodne organizme, medtem ko običajne kemikalije povzročajo hitro smrtnost že pri nizkih koncentracijah. Ta razlika je ključna, ker odtok pri gašenju neizogibno konča v potokih in podtalnici – uporaba biorazgradljivega hidrogela odpravlja dolgoročno ekološko škodo, povezano s sedanjo prakso.<br /> Poleg toksičnosti je ekipa ovrednotila tudi integrirani sistem dostave z dronom. V simuliranem scenariju gozdnega požara je avtonomni dron, opremljen z mehanizmom za škropljenje Pyronix gela, uspešno navigiral do določene GPS koordinate, ki je predstavljala ognjeno fronto. Programska oprema za kartiranje z umetno inteligenco je bila programirana za razlikovanje med vrstami goriva. Dron je lahko ločil na primer suho travo (visoko tveganje) od kamnin (brez goriva) in gel nanesel samo tam, kjer je bilo to potrebno. Prav tako je dron razpršil gel v natančni desetmetrski liniji, s čimer je učinkovito zgradil protipožarno pregrado, preden se je simulirani požar lahko razširil naprej.<br /> Preliminarna analiza stroškov je dodatno podprla izvedljivost Pyronixa. Predvideni strošek proizvodnje bakterijske celuloze v večjem obsegu (vključno s fermentacijo, pobiranjem in čiščenjem) so primerjali z obratovalnimi stroški sedanjih letalskih metod gašenja. Medtem ko uporaba vode zahteva večkratne lete, ker voda hitro izhlapi, trajnost hidrogela pomeni, da je potrebnih manj aplikacij. Druga pomembna prednost pred kemičnimi zaviralci, ki onesnažujejo tla in vodo, je odsotnost stroškov sanacije okolja. Ekipa je zaključila, da je biološka proizvodna pot stroškovno konkurenčna že samo stroškom letalskega goriva, ne da bi pri tem upoštevali vidik varstva okolja.<br /> ==Zaključek==<br /> Projekt Pyronix uspešno dokazuje, da lahko sintetična biologija spremeni obvladovanje naravnih nesreč, saj nadomešča strupene kemične spreje z biološko pridobljenimi, okolju prijaznimi materiali. Skupina EPFL iGEM je ustvarila rešitev, ki deluje na treh ravneh inovacije: (1) učinkovito gašenje požarov s hidrogelom, (2) sistem za varstvo okolja in (3) integrirana tehnologija dronov za natančno in optimalno dostavo.<br /> Poleg teh tehničnih dosežkov Pyronix predstavlja konceptualni premik v pristopu k podnebnim nesrečam. Običajno gašenje je večinoma reaktivno – vodo in kemikalije se odmetava na aktivni ogenj brez večjega ozira na dolgoročne posledice. Nasprotno pa je Pyronix bolj proaktiven (gradi protipožarne pregrade, preden ogenj pride), obnovitven (razgradi se v gnojilo za tla) in bistveno varnejši tako za gasilce kot za ekosisteme. Projekt postavlja nov standard v kategoriji podnebne krize znotraj iGEM in dokazuje, da je najboljša rešitev za kemično težavo pogosto biološka.</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Seminarji_SB_2025/26&diff=26165 2026-05-18T18:50:41Z

<p>Lea Jukić: </p> <hr /> <div>V študijskem letu 2025/26 študenti in študentke pri Sintezni biologiji predstavljajo naslednje teme: <br /> <br /> RAZISKOVALNI ČLANKI<br /> <br /> (Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do izhodiščnega članka na spletu.) &lt;br&gt;<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/OrthologTransformer OrthologTransformer] (Tim David Agrež)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Genetsko_kodirani_biosenzor_za_spremljanje_depolimerizacije_morskih_polisarahidov Genetsko kodirani biosenzor za spremljanje depolimerizacije morskih polisarahidov] (Vanja Vogrič)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Komunikacije_na_podlagi_RNA_v_heterogenih_populacijah_mimetičnih_celic Komunikacije na podlagi RNA v heterogenih populacijah mimetičnih celic] (Marcel Tušek)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Na%C4%8Drtovanje_oscilatorjev_proteinov_na_membrani_vodenih_s_%C5%A1umom_v_%C5%BEivih_celicah Načrtovanje oscilatorjev proteinov na membrani vodenih s šumom v živih celicah] (Varvara Titova)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Samoinducibilno_molekulsko_stikalo_za_biosintezo_hialuronske_kisline_z_nizko_molekulsko_maso Samoinducibilno molekulsko stikalo za biosintezo hialuronske kisline z nizko molekulsko maso] (Nejc Horvat)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Reprogramiranje_metabolizma_bakterije_E.coli_za_fiksacijo_CO₂ Reprogramiranje metabolizma bakterije E. coli za fiksacijo CO₂] (Ana Kastelic)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Organokataliziran_nastanek_protocelic_od_spodaj_navzgor Organokataliziran nastanek protocelic od spodaj navzgor] (Maruša Kristan)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Programabilen_ribocim_za_prenos_signala_RNA Programabilen ribocim za prenos signala RNA] (Klemen Klopčič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Vnos CU-bogatega elementa v 3′ UTR poveča stabilnost in izražanje sintetične mRNA In Vivo] (Lea Jarm)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Preoblikovanje_centralnega_metabolizma_pri_Komagataella_phaffii_za_učinkovito_sintezo_D-manoze Preoblikovanje centralnega metabolizma pri Komagataella phaffii za učinkovito sintezo D-manoze] (Špela Auer)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Medvrstni_prenos_kromosomov_v_kvasovkah_vodi_do_izboljšanja_fenotipa_in_raznolikih_transkripcijskih_odzivov Medvrstni prenos kromosomov v kvasovkah vodi do izboljšanja fenotipa in raznolikih transkripcijskih odzivov] (Anja Novak)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Logično_vezje_IN,_ki_vključuje_sistem_CRISPR/Cas9_in_HCR_za_natančno_detekcijo_ctDNA Logično vezje IN, ki vključuje sistem CRISPR/Cas9 in HCR za natančno detekcijo ctDNA] (Tiara Pšeničnik)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Ekspresijska_kaseta_za_sintezo_heterolognih_proteinov_v_Y._lipolytica Ekspresijska kaseta za sintezo heterolognih proteinov v Y. lipolytica] (Tonja Oman Sušnik)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Uravnavanje_evolucijskega_potenciala_s_številom_kopij_plazmida_in_regulatorno_arhitekturo Uravnavanje evolucijskega potenciala s številom kopij plazmida in regulatorno arhitekturo] (Neža Pezo Zupančič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Vpliv_sestave_gojišča_na_delovanje_vezja_na_osnovi_izločevalnega_sistema_tipa_III Vpliv sestave gojišča na delovanje vezja na osnovi izločevalnega sistema tipa III] (Jana Bregar)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Bakterijski_senzor_zelene_svetlobe,_specifičen_za_stacionarno_fazo_rasti,_za_povečanje_proizvodnje_metabolitov Bakterijski senzor zelene svetlobe, specifičen za stacionarno fazo rasti, za povečanje proizvodnje metabolitov] (Vid Kozel)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Načrtovanje_genetskih_programov_v_sesalskih_celicah_z_uporabo_računalniskega_orodja_GCAD Načrtovanje genetskih programov v sesalskih celicah z uporabo računalniškega orodja GCAD] (Filip Petrovič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Vpliv_optogenetske_stimulacije_na_izražanje_nevronskih_genov_v_človeških_mezenhimskih_matičnih_celicah,_pridobljenih_iz_kostnega_mozga_in_maščobnega_tkiva Vpliv optogenetske stimulacije na izražanje nevronskih genov v človeških mezenhimskih matičnih celicah, pridobljenih iz kostnega mozga in maščobnega tkiva] (Andreja Dimovska)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Cikel_načrtovanja,_izdelave,_testiranja_in_učenja_(DBTL)_pri_razvoju_celičnega_biosenzorja_za_piruvat_na_osnovi_transkripcijskega_faktorja Cikel načrtovanja, izdelave, testiranja in učenja (DBTL) pri razvoju celičnega biosenzorja za piruvat na osnovi transkripcijskega faktorja] (Lenart Bogataj)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/GLYCO-BUILD:_Encimska_platformaza_sintezo_peptidov_z_evkarionstkimi_N-glikani GLYCO-BUILD: Encimska platforma za sintezo peptidov z evkarionstkimi N-glikani] (Anže Perc)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Fagni_infekcijski_cikel_v_sintetičnih_celicah Fagni infekcijski cikel v sintetičnih celicah] (Primož Šenica Pavletič)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Avtonomna_biogeneza_vseh_tridesetih_proteinov_translacijskega_sistema_E._coli Avtonomna biogeneza vseh tridesetih proteinov translacijskega sistema E. coli] (Jan Hvalec)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Konstrukcija_celičnih_tovarn_Escherichia_coli_za_proizvodnjo_L-izolevcina_na_osnovi_propionatne_poti Konstrukcija celičnih tovarn E. coli za proizvodnjo L-izolevcina na osnovi propionatne poti] (Tea Briševac)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Rekonstitucija_transkripcijsko-translacijskih_sklopljenih_DNA_replikacij_znotraj_kompleksnih_in_vitro_biolo%C5%A1kih_sistemov Rekonstitucija transkripcijsko-translacijskih sklopljenih DNA replikacij znotraj kompleksnih in vitro bioloških sistemov] (Teja Mohar)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Inženiring_dvosmernih_kloroplastnih_promotorjev_za_nastavljivo_soizražanje_več_genov_v_mikroalgah_(Chlamydomonas_reinhardtii) Inženiring dvosmernih kloroplastnih promotorjev za nastavljivo soizražanje več genov v mikroalgah (Chlamydomonas reinhardtii)] (Denis Bajramović)<br /> <br /> NAGRAJENI ŠTUDENTSKI PROJEKTI<br /> <br /> (Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do wiki strani študentske ekipe, katere projekt opisujete.)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/NomNomNylon NomNomNylon] (Rebeka Ribič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/FoCas FoCas] (Amber Bervar)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/TasAnchor TasAnchor] (Jasna Čarman)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/SKIPPIT SKIPPIT] (Brina Klinar)<br /> # [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/InkSight InkSight] (Lucija Kovaček)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=KunPeng KunPeng] (Lara Ferjančič)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/NRPieceS NRPieceS] (Katarina Gomiršek)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pepcitrus Pepcitrus] (Meri Škorjanc)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BCoated BCoated] (Meta Smrečnik)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PHOENICS PHOENICS] (Tjaša Lešnik)<br /> # [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pyronix] (Lea Jukić)<br /> (zgornji primer nadomestite s prvim letošnjim seminarjem iz študentskih projektov)<br /> <br /> <br /> <br /> Povzetki v slovenščini naj imajo 1200-1500 besed (viri v to vsoto ne štejejo). Povzetek je treba objaviti dva dni pred predstavitvijo do polnoči (za seminarje v sredo torej najkasneje v ponedeljek do 23:59). Predstavitev seminarja naj bo dolga 15 minut (13-17). Sledila bo približno 5-minutna razprava.<br /> <br /> Terminski razpored je razviden iz preglednice na strežniku Google Drive (dostopno samo študentom tekočega letnika).<br /> <br /> Kako je videti končni seznam seminarjev, lahko preverite pri lanskem letniku: [[Seminarji_SB_2024/25]].</div>

Lea Jukić https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=2026-BNT-seminar&diff=25319 2026-03-25T22:47:55Z

<p>Lea Jukić: /* Bionanotehnologija 2026- seminar */</p> <hr /> <div>= Bionanotehnologija 2026- seminar =<br /> doc. dr. Gregor Gunčar, K2.022<br /> <br /> == Seznam seminarjev ==<br /> V tabelo] prosim vpišite temo vašega projekta in kratko oznako.<br /> <br /> {| class=&quot;wikitable&quot;<br /> ! datum predstavitve !! naslov !! kratka koda projekta !! predstavlja !! recenzent 1 !! recenzent 2<br /> |-<br /> | 18/03/2025 || Bionanotehnološki pristop k dolgoročnemu arhiviranju digitalnih podatkov z DNA zaporedjem || DNArchive || Kozel, Vid || Bajramovikj, Denis || Ribič, Rebeka<br /> |-<br /> | 18/03/2025 || Sistem za adsorpcijo in razgradnjo gliadina (uporaba v medicini in prehranski industriji) || GlutenBlock || Horvat, Nejc || Šenica Pavletič, Primož || Hvalec, Jan<br /> |-<br /> | 18/03/2025 || Zaščita titanovih implantantov s samoobnovljivim nanofilmom || ImplantShield || Perc, Anže || Agrež, Tim-David || Klopčič, Klemen<br /> |-<br /> | 18/03/2025 || Bionanosenzorski obliž za merjenje cirkadianega ritma preko sline || CircAlign || Kovaček, Lucija || Bervar, Amber || Mohar, Teja<br /> |-<br /> | 25/03/2025 || Mazilo z odzivnimi nanodelci za selektivno zdravljenje atopijskega dermatitisa || SmartDerm || Pezo Zupančič, Neža || Habot, Hanna || Vogrič, Vanja<br /> |-<br /> | 25/03/2025 || Verižica za zaznavanje drog || SafeSip || Bogataj, Lenart || Jarm, Lea || Bajramovikj, Denis<br /> |-<br /> | 25/03/2025 || Nalepka za kožo za neinvazivno spremljanje hidracijskega stanja preko znoja|| HydraShow || Ferjančič, Lara || Todorovska, Milena || Šenica Pavletič, Primož<br /> |-<br /> | 25/03/2025 || Injekcija za hitrejšo rekonstrukcijo sprednje križne vezi (ACL) || RegelAcl || Briševac, Tea || Klinar, Brina || Agrež, Tim-David<br /> |-<br /> | 01/04/2025 || Kontaktne leče za zdravljenje migrene || MigraLens || Pšeničnik, Tiara || Kozel, Vid || Bervar, Amber<br /> |-<br /> | 01/04/2025 || Zaščitna nanoprevleka proti adheziji bakterij v prebavilih || FloraCoat || Jukić, Lea || Horvat, Nejc || Habot, Hanna<br /> |-<br /> | 01/04/2025 || || || Petrovič, Filip || Perc, Anže || Jarm, Lea<br /> |-<br /> | 01/04/2025 || || || Novak, Anja || Kovaček, Lucija || Todorovska, Milena<br /> |-<br /> | 01/04/2025 || Sistem za začasno dodatno oskrbo s kisikom pri ovirani ventilaciji || Atmos || Oman Sušnik, Tonja || Pezo Zupančič, Neža || Klinar, Brina<br /> |-<br /> | 08/04/2025 || Pristop k zdravljenju neonatalne zlatenice || ZlatoHome || Auer, Špela || Bogataj, Lenart || Kozel, Vid<br /> |-<br /> | 08/04/2025 || || || Dimovska, Andreja || Ferjančič, Lara || Horvat, Nejc<br /> |-<br /> | 08/04/2025 || || || Gomiršek, Katarina || Briševac, Tea || Perc, Anže<br /> |-<br /> | 08/04/2025 || Detektor Salmonelle v jajcih (doma, male farme) || EggGuard || Titova, Varvara || Pšeničnik, Tiara || Kovaček, Lucija<br /> |-<br /> | 08/04/2025 || || || Kristan, Maruša || Jukić, Lea || Pezo Zupančič, Neža<br /> |-<br /> | 15/04/2025 || || || Škorjanc, Meri || Petrovič, Filip || Bogataj, Lenart<br /> |-<br /> | 15/04/2025 || || || Bregar, Jana || Novak, Anja || Ferjančič, Lara<br /> |-<br /> | 15/04/2025 || || || Smrečnik, Meta || Oman Sušnik, Tonja || Briševac, Tea<br /> |-<br /> | 15/04/2025 || || || Tušek, Marcel || Auer, Špela || Pšeničnik, Tiara<br /> |-<br /> | 15/04/2025 || || || Zupan, Zala || Dimovska, Andreja || Jukić, Lea<br /> |-<br /> | 22/04/2025 || Mikrofluidni nanosenzorski sistem za zgodnje zaznavanje bolezni mačk preko analize urina || LitterLab || Lešnik, Tjaša || Gomiršek, Katarina || Petrovič, Filip<br /> |-<br /> | 22/04/2025 || || || Čarman, Jasna || Titova, Varvara || Novak, Anja<br /> |-<br /> | 22/04/2025 || || || Ribič, Rebeka || Kristan, Maruša || Oman Sušnik, Tonja<br /> |-<br /> | 06/05/2025 || || || Hvalec, Jan || Škorjanc, Meri || Auer, Špela<br /> |-<br /> | 06/05/2025 || || || Klopčič, Klemen || Bregar, Jana || Dimovska, Andreja<br /> |-<br /> | 06/05/2025 || || || Mohar, Teja || Smrečnik, Meta || Gomiršek, Katarina<br /> |-<br /> | 06/05/2025 || || || Vogrič, Vanja || Tušek, Marcel || Titova, Varvara<br /> |-<br /> | 13/05/2025 || || || Bajramovikj, Denis || Zupan, Zala || Kristan, Maruša<br /> |-<br /> | 13/05/2025 || || || Šenica Pavletič, Primož || Lešnik, Tjaša || Škorjanc, Meri<br /> |-<br /> | 13/05/2025 || || || Agrež, Tim-David || Čarman, Jasna || Bregar, Jana<br /> |-<br /> | 13/05/2025 || || || Bervar, Amber || Ribič, Rebeka || Smrečnik, Meta<br /> |-<br /> | 20/05/2025 || || || Habot, Hanna || Hvalec, Jan || Tušek, Marcel<br /> |-<br /> | 20/05/2025 || || || Jarm, Lea || Klopčič, Klemen || Zupan, Zala<br /> |-<br /> | 20/05/2025 || || || Todorovska, Milena || Mohar, Teja || Lešnik, Tjaša<br /> |-<br /> | 20/05/2025 || || || Klinar, Brina || Vogrič, Vanja || Čarman, Jasna<br /> |-<br /> | 27/05/2025 || || || kratke predstavitve || || <br /> |}<br /> <br /> ==Naloga==<br /> Pripravite projektno nalogo iz področja Bionanotehnologije. Najpomembnejša je originalna ideja za nek izvedljiv projekt, ki pa mora biti takšen, da pritegne investitorje. Ker je pomembno tudi kako boste to naredili, morate predstaviti tudi metodo in ne samo ideje. Natančno morate vedeti, kako boste projekt izvedli.<br /> <br /> Predlagana struktura teksta:<br /> * Uvod<br /> * Predstavitev problema, znanstvena izhodišča, cilji<br /> * Izvedba projekta, metodologija, tehnike, materiali, vprašanja, hipoteze<br /> * Literatura<br /> <br /> Za pripravo seminarja velja naslednje:&lt;br&gt;<br /> * Elektronska verzija seminarja: avtor, naslov projekta, razširjeni povzetek projekta- 350-400 besed (brez literature) in grafični povzetek (čez približno pol strani). Vse naj bo na maksimalno dveh straneh, a ne sme vsebovati manj kot 350 besed (sem se ne šteje literatura). <br /> * Elektronsko verzijo seminarja oddajte '''dva dni pred predstavitvijo,''' kasneje pa boste vsebino še prekopirali na za to določeno spletno stran, predstavitev pa eno uro pred seminarjem na [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ strežnik].<br /> * Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/bioseminar/ tukaj].<br /> * Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Predstavitev naj bo dolga 15 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.<br /> * Predstavitvi sledi razprava. Recenzenta morata predlagati vsaj eno izboljšavo predstavljenega projekta.<br /> <br /> ==&lt;font color=green&gt;Imena datotek&lt;/font&gt;==<br /> Prosim vas, da vse datoteke poimenujete po naslednjem modelu:<br /> * 25_nano_Priimek.doc za seminar, npr. 25_nano_Craik_Venter.doc<br /> * 25_nano_Priimek.ppt za prezentacijo, npr. 25_nano_Craik_Venter.ppt<br /> <br /> ==Urejanje spletnih strani na wikiju==<br /> Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''<br /> <br /> ==Citiranje virov==<br /> Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se držite ene same. V seminarskih nalogah in diplomskih nalogah FKKT uprabljajte shemo citiranja, ki je pobarvana &lt;font color=green&gt;zeleno&lt;/font&gt;.<br /> Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.<br /> Za citate v naravoslovju je najpogostejše citiranje po pravilniku ISO 690. [http://www.zveza-zotks.si/gzm/dokumenti/literatura.html Pravila], ki upoštevajo omenjeni standard, so pripravili pri ZTKS. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati.&lt;br&gt;<br /> '''Citiranje knjig:'''&lt;br&gt;<br /> Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica.&lt;br&gt;<br /> Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN.&lt;br&gt;<br /> <br /> Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005.&lt;br&gt;<br /> Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4.&lt;br&gt;<br /> Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.). <br /> <br /> '''Citiranje člankov:'''&lt;br&gt;<br /> Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani.&lt;br&gt;<br /> &lt;font color=green&gt;Lartigue, C., Glass, J. I., Alperovich, N., Pieper, R., Parmar, P. P., Hutchison III, C. A., Smith, H. O. in Venter, J. C.<br /> Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, 317, str. 632-638.&lt;/font&gt;<br /> <br /> Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole:&lt;br&gt;<br /> Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani.&lt;br&gt;<br /> Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.<br /> <br /> Revija Science uporablja skrajšani zapis:&lt;br&gt;<br /> C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007)&lt;br&gt;<br /> <br /> V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). Navesti morate tudi vse avtorje dela, razen v primeru, ko jih je 10 ali več. Takrat navedite le prvih devet, za ostale pa uporabite okrajšavo in sod. (in sodelavci). Pred zadnjim avtorjem naj bo vedno besedica &quot;in&quot;. <br /> <br /> <br /> '''Citiranje spletnih virov:'''&lt;br&gt;<br /> Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov&lt;br&gt;<br /> strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life&lt;br&gt;<br /> Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.</div>

Lea Jukić