Sposób wytwarzania 4-metoksydihydrochalkonu

Podstawową rolą badań objętych projektem było opracowanie nowych metod pozyskiwania naturalnych flawonoidów chmielu oraz ich strukturalnych analogów
w wyniku mikrobiologicznej transformacji z udziałem bakterii.
Celem pośrednim jest określenie szlaków metabolicznych związków flawonoidowych w kulturach mikroorganizmów oraz ustalenie specyfiki rodzajowej poszczególnych szczepów do prowadzenia określonych typów reakcji.
Przedmiotem wynalazków jest sposób wytwarzania dihydrochalkonów.
Sposób według wynalazku polega na tym, że substrat, którym jest chalkon, lub 4-metoksychalkon lub chalkonaringenina lub flawanon poddaje się biotransformacji, przy użyciu systemu enzymatycznego bakterii z rodzaju Rhodococcus albo Gordonia.
Zasadniczą zaletą wynalazku jest otrzymanie, w jednoetapowym procesie, dihydrochalkonów z dostępnych komercyjnie tanich substratów, z całkowitą wydajnością izolowaną w granicach 40-94%, w temperaturze pokojowej, przy ciśnieniu atmosferycznym, w środowisku wodnym i w pH bliskim obojętnego.
Metoda według wynalazku może znaleźć zastosowanie w przemyśle spożywczym do produkcji niskokalorycznych środków słodzących, pochodzenia naturalnego oraz
w przemyśle farmaceutycznym do wytwarzania naturalnych związków flawonoidowych wykazujących działanie przeciwnowotworowe oraz antyoksydacyjne.

Podstawowym celem naukowym pracy doktorskiej Wnioskodawcy jest przeprowadzenie modelowych badań biochemicznych z zakresu biotransformacji związków flawonoidowych o strukturze: chalkonu, flawonu i flawanonu oraz ich metoksylowych, hydroksylowych i aminowych pochodnych a także analogów flawonoidów o strukturze chroman-4-onu w kierunku funkcjonalizacji wyjściowych substratów jako naturalnych przeciwutleniaczy, barwników pochodzenia naturalnego, niskokalorycznych środków słodzących oraz związków o zwiększonej aktywności biologicznej (antynowotworowej, estrogennej i przeciwwirusowej).
Rozwój nauk żywieniowych spowodował, ze poszukuje się żywności, która oprócz właściwości odżywczych pełniłaby funkcje prozdrowotne. Coraz więcej uwagi poświęca się także projektowaniu określonych strukturalne analogów cząstek bioaktywnych co jest szczególnie istotne z punktu widzenia ich medycznego zastosowania. Dzięki biotransformacjom można otrzymać produkty występujące w roślinach w małych ilościach oraz syntezować nieznane jak dotąd substancje.
Z racji posiadanych aktywności związki fenolowe wykorzystywane są także w terapii różnych chorób. Wchodzą w skład m.in. licznych preparatów jako środki hamujące przepuszczalność naczyń włosowatych, poprawiające krążenie, ochraniające komórki wątroby. Wyniki badań w ramach niniejszego projektu pozwolą przybliżyć losy naturalnych polifenoli w organizmach ssaków. W przyszłości mogą znaleźć zastosowanie m.in. w przemyśle spożywczym, kosmetycznym i farmaceutycznym.
Należy zauważyć, że priorytetowym zadaniem współczesnej biotechnologii jest przemysłowa realizacja procesów z udziałem drobnoustrojów dlatego przeprowadzono badania z wykorzystaniem bioreaktora mieszadłowego Sartorius Biostat B Plus. Jest to potwierdzeniem tezy, że procesy biotransformacji w niedalekiej przyszłości będzie można stosować do opłacalnej produkcji flawonoidów na skalę przemysłową.

bakterie, biotransformacje, dihydrochalkony, hydroksydydihydrochalkony, środki słodzące

Celem badań objętych projektem było opracowanie innowacyjnego sposobu otrzymywania pochodnych flawonoidów, które będą mogły być potencjalnie stosowane jako prozdrowotne modyfikatory do szerokiej gamy produktów spożywczych (m.in. jako alternatywne niskokaloryczne źródła substancji słodzących, przeciwutleniaczy i barwników pochodzenia naturalnego), kosmetycznych i farmaceutycznych.
Idea zdrowego trybu życia, żywienie opierające się na składnikach naturalnych lub identycznych z naturalnymi (za takie uważa się produkty biotransformacji) jest tematem propagowanym w mediach i posiadającym wielu zwolenników. Podjęte w w/w pracy badania mogą w przyszłości skutkować wprowadzeniem na rynek szeregu innowacyjnych produktów kwalifikowanych jako leki, dodatki żywieniowe i żywność funkcjonalna.
Wypromowanie marki produktu tego typu identyfikowanego z regionem jest ważne
i korzystne również ze względu na szeroki rynek zbytu na terenie naszego kraju oraz poza jego granicami.
Uzyskane wyniki badań przy niewielkich nakładach mogą zostać dostosowane do potrzeb przemysłu spożywczego, farmaceutycznego i kosmetycznego.
Zastosowanie jeszcze skuteczniejszych dodatków do żywności i preparatów wzbogaconych o bioaktywne cząsteczki flawonoidów, nie tylko wpływać będzie na konkurencyjność oferty przedsiębiorstw ale również daje możliwość zainicjowania międzyuczelnianej współpracy w obrębie szkolnictwa wyższego w celu realizacji zapotrzebowania przemysłu oraz kreowania nowych produktów.
Zastosowanie flawonoidów pod postacią łatwo dostępnych, stosunkowo tanich
i niskokalorycznych produktów może stać się nie tylko ważnym elementem prowadzonej profilaktyki prozdrowotnej ale również promocji innowacyjności w obszarze przemysłowym. W celu praktycznego wykorzystania wyników pracy badawczej nawiązano współpracę
z Centrum Naukowo Badawczym Chemii, Agrochemii i Ochrony Środowiska Agrophos Sp. Z o.o. Wola dwustronnej współpracy wyrażona została w postaci listu intencyjnego dołączonego do wniosku i obejmuje swoim zakresem tematykę pracy doktorskiej, z włączeniem badań zgłoszonych do ochrony patentowej, które są przedmiotem niniejszego postępowania konkursowego.
Flawonoidy dają duże spektrum możliwości wykorzystania w wielu dziedzinach gospodarki. Centrum Naukowo Badawczym Chemii, Agrochemii i Ochrony Środowiska Agrophos Sp. Z o.o. realizuje projekty mające wysoki potencjał innowacyjny od abstrakcyjnego pomysłu, poprzez etap badawczy aż po wdrożenie prototypu i masową produkcję. Podjęta współpraca daje realne możliwości wypromowania nowych preparatów flawonoidowych o potwierdzonej skuteczności dla zdrowia człowieka. Promowanie jednostki naukowej wyspecjalizowanej w badaniach tego typu daje możliwości wielokierunkowego wykorzystania uzyskanych wyników badań naukowych przez przedsiębiorców, dla których dostęp do innowacyjnych rozwiązań z zakresu badań nad biotransformacjami związków flawonoidowych będzie znacznie ułatwiony.
Informacje o zgłoszonych do ochrony patentowej wyników badań, o których mowa powyżej, zostały zamieszczone w publicznie dostępnej bazie danych o wynikach badań naukowych Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu.
Celem upowszechnienia w/w wyników dokonano licznych prezentacji na konferencjach naukowych:
1. M. Stompor, M. Anioł „Microbiological and enzymatic transformations of flavonoids from hops and beer and their synthetic derivatives as a method of increasing the multidirectional pharmacological activity”, IX Ogólnopolskie Seminarium Doktorantów, „Na pograniczu biologii i chemii”, Duszniki Zdrój, VI 2011 – komunikat

2. M. Stompor, B. Potaniec, A.K. Żołnierczyk, M. Mazur, M. Anioł, „Mikrobiologiczna hydrogenacja chalkonów”, 54 Zjazd PTChem i SITPChem, Lublin, IX 2011 – poster

3. M. Stompor, B. Potaniec, P. Zieliński, M. Anioł, „Zastosowanie bakterii w procesach chemoenzymatycznych”, Wisenny Zjazd Sekcji Studenckiej Polskiego Towarzystwa Chemicznego, Łazy, IV 2012 – poster

4. M. Stompor, P. Zieliński, B. Potaniec, M. Anioł, „Biotransformacje pochodnych 2-fenylochromanu z udziałem bakterii tlenowych”, 55 Zjazd Polskiego Towarzystwa Chemicznego I Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Przemysłu Chemicznego, Białystok, IX 2012 – poster
5. M. Stompor, B. Potaniec, P. Zieliński, A. K. Żołnierczyk, M. Anioł, „Biotransformacje flawonoidów chmielu z udziałem Rhodotorula marina AM 77”, XXXVII Międzynarodowe Seminarium Naukowo - Techniczne, „Chemistry for Agriculture”, Karpacz, XII 2012 – poster

Wyniki badań zgłoszone do ochrony patentowej częściowo zostały przeprowadzone
w ramach zadania badawczego pt.: „Mikrobiologiczne i enzymatyczne transformacje flawonoidów chmielu oraz ich pochodnych” realizowanego w ramach działalności statutowej związanej z rozwojem naukowym młodej kadry, nr zad. T3/R/2011, miejsce realizacji: Katedra Chemii, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, którego Wnioskodawca jest kierownikiem.
Znaczna część badań zyskała aprobatę zespołu ekspertów Narodowego Centrum Nauki i została przeprowadzona w ramach dwóch projektów badawczych finansowanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Narodowe Centrum Nauki, którego kierownikiem jest Współtwórca zgłoszeń patentowych, nie będący Wnioskodawcą w ramach niniejszego konkursu.
W celu popularyzacji sposobu prowadzonych badań oraz ich kontynuacji Wnioskodawca wystąpił także z dwoma wnioskami o finansowanie projektu badawczego NCN, realizowanego przez osobę fizyczną rozpoczynającą karierę naukową, nieposiadającą stopnia naukowego doktora (2011/03/N/NZ9/05279, 2012/05/N/NZ9/01309). Jeden z nich uzyskał pozytywną opinię recenzentów w ramach pierwszego etapu oceny i został zakwalifikowany do drugiego panelu, gdzie uzyskał 75% maksymalnej liczby punktów, co również potwierdza innowacyjny charakter prowadzonych badań.
Ponadto Wnioskodawca jest laureatem tegorocznej edycji projektu GRANT PLUS. Projekt ten ma za zadanie przyczynić się do transferu i rozwoju technologii, a także podniesienia konkurencyjności i innowacyjności gospodarki Dolnego Śląska. W ramach naboru do I edycji projektu w czerwcu 2012r. złożone zostały 152 wnioski stypendialne, z czego pozytywnie ocenę formalną przeszło 148 wniosków, a 79 wniosków zostało rekomendowanych do finansowania.
Obecnie, w przygotowaniu są kolejne zgłoszenia patentowe, będące kontynuacją prowadzonych przez Wnioskodawcę badań a także dwie publikacje naukowe.

- Twórca jest zainteresowany nawiązaniem współpracy w celu dalszych badań nad wynalazkiem
- Twórca jest zainteresowany wdrożeniem wynalazku
- Twórca wyraża zgodę na udział w Spotkaniu Brokerskim
- Twórca jest zainteresowany zbyciem praw majątkowych do wynalazku