PROJEKT APPLPEMs

Istraživački bilateralni slovensko-hrvatski projekt / Bilateral Slovenian-Croatian research project

IPS-2020-01-6126

 

Trajanje / Duration:

15. 10. 2020. – 14. 01. 2024.

 

Financiranje / Funding

HRVATSKA ZAKLADA ZA ZNANOST / CROATIAN SCIENCE FOUNDATION

 

https://www.pmf.unizg.hr/images/50021298/HRZZ%20LOGO.png

 

VODITELJ PROJEKTA / PRINCIPAL INVESTIGATOR: prof. dr. sc. Davor Kovačević

VODITELJ PROJEKTA SA SLOVENSKE STRANE / SLOVENIAN PRINCIPAL INVESTIGATOR: prof. dr. sc. Klemen Bohinc

 

INSTITUCIJE KOJE SUDJELUJU U PROJEKTU / INSTITUTIONS

Prirodoslovno-matematički fakultet, Sveučilište u Zagrebu

Sveučilište u Ljubljani

 

Faculty of Science, University of Zagreb

University of Ljubljana

 

NAZIV PROJEKTA / PROJECT TITLE

Modulacija polifenolnog profila voća uslijed fizikalnih tretmana nakon branja

Modulation of fruit polyphenolic profile by sustainable postharvest physical treatments

 

SAŽETAK / ABSTRACT

Polielektrolitni višeslojevi (eng. polyelectrolyte multilayers, PEM) su površinske prevlake koje nastaju naizmjeničnom adsorpcijom pozitivno i negativno nabijenih polielektrolita na čvrstu površinu. Uz fundamentalna istraživanja, posljednjih se godina polielektrolitni višeslojevi intenzivno istražuju i zbog njihove potencijalne primjene u industriji, medicini i biotehnologiji. Glavni su ciljevi predloženog projekta dodatno razjašnjenje mehanizama nastajanja i svojstava polielektrolitnih višeslojeva s posebnim naglaskom na utjecaje ionskih efekata na navedeni proces, te primjena dobivenih rezultata na istraživanje prevlaka za zaštitu svojstava jabuka.. Glavna hipoteza projekta je da bolje razumijevanje ionskih utjecaja može dovesti do kreiranja polielektrolitnih višeslojeva unaprijeđenih svojstava što bi omogućilo pripravu učinkovitijih filmova. Upotreba različitih soli može dovesti do nastajanja polielektrolitnih višeslojeva s različitim hidratacijskim svojstvima, a poznato je da hidratacija utječe i na procese adhezije. S druge strane, soli mogu utjecati i na dinamiku lanca i posljedično samo-obnavljanje. Predloženi projekt sastoji se od tri međusobno povezana cilja: 1. Karakterizacija modelnih supstrata za formiranje polielektrolitnih višeslojeva, 2. Dizajn, priprava i karakterizacija polielektrolitnih višeslojeva i 3. Primjena polielektrolitnih višeslojeva kao prevlaka za zaštitu voća. Kod cilja 3) u svrhu optimiziranja primjene koristit će se rezultati ostvareni u cilju 1) i 2). Detaljna karakterizacija polielektrolitnih višeslojeva provest će se nizom naprednih komplementarnih metoda (npr. elipsometrija i AFM), a značajan uvid u svojstva jabuka prekrivenih polielektrolitnim višeslojevima bit će dobiven odgovarajućim mikroskopskim eksperimentima.

 

Polyelectrolyte multilayers (PEMs) are surface coatings formed by alternating adsorption of positively and negatively charged polyelectrolytes on a solid surface. Additional to the fundamental research, polyelectrolyte multilayers have been intensively investigated in recent years due to their potential applications in industry, medicine and biotechnology. The main goals of the proposed project are further understanding of the mechanisms of formation and properties of polyelectrolyte multilayers with a special emphasis on the effects of ionic effects on the process, as well as the application of the obtained results to the research of the coatings that could be used for the protection of apples. The main hypothesis is that the better understanding of the ionic effects can lead to the creation of PEMs with better and adjustable properties that will then enable the formation of more efficient coatings. Using different salts might create PEMs having different hydration properties and hydration has been known to impact adhesion processes. On the other hand, salts can impact the chain dynamics and therefore self-healing. The proposed project consists of three interconnected: 1. Characterization of model substrates for formation of polyelectrolyte multilayers, 2. Design, preparation and characterization of polyelectrolyte multilayers and 3. Application of polyelectrolyte multilayers as apple coatings. In objective 3), in order to optimize possible applications, the results obtained in objectives 1) and 2) will be used. The detailed characterization of polyelectrolyte multilayers will be carried out through a series of advanced complementary methods (e.g. ellipsometry and AFM) and a significant insight into the properties of polyelectrolyte multilayer coated apples will be obtained by microscopic experiments.

 

PROJEKTNI TIM / PROJECT TEAM

PMF, Sveučilište u Zagrebu / Faculty of Science, University of Zagreb: Davor Kovačević, Tin Klačić, Jasmina Jukić, Danijel Namjesnik, Juraj Nikolić, Katarina Jerin, Mia Mesić

PUBLIKACIJE / PUBLICATIONS

1. K. Bohinc, K. Korade, K. Jerin, N. Lešić, M. Đaković, G. Dražić, J.-F. Dufrêche, D. Kovačević*, Experimental and Theoretical Study of Morphological and Charging Properties of Truncated Octahedron and Cubic Ceria Nanoparticles: Implications for Biomedical Applications, ACS Appl. Nano Mater., 4 (2021) 1434-1444.

2. K. Bohinc, L. Kukić, R. Štukelj, AM. Zore, A. Abram, T. Klačić, D. Kovačević, Bacterial Adhesion Capacity of Uropathogenic Escherichia coli to Polyelectrolyte Multilayer Coated Urinary Catheter Surface, Coatings, 11 (2021) 630.

3. J. Jukić, K. Korade, A.-M. Milisav, I. Delač Marion, D. Kovačević*, Ion-Specific and Solvent Effects on PDADMAC-PSS Complexation and Multilayer Formation, Colloids Interfaces, 5 (2021) 38.

4. A. Selmani, D. Kovačević, K. Bohinc, Nanoparticles: From Synthesis to Applications and Beyond, Adv. Colloid Interface Sci., 303 (2022) 102640.

5. T. Klačić, N. Peranić, B. Radatović, D. Kovačević*, Biocompatible hydroxyapatite nanoparticles as templates for the preparation of thin film polyelectrolyte multilayer nanocapsules, Colloids Surf. A, 648 (2022) 129385.

6. M. Mesić, T. Klačić, A. Abram, K. Bohinc, D. Kovačević*, Role of substrate type in the process of polyelectrolyte multilayer formation, Polymers, 14 (2022) 2566.

7. T Klačić*, K. Bohinc, D. Kovačević*, Suppressing the Hofmeister anion effect by thermal annealing of thin film multilayers made of weak polyelectrolytes, Macromolecules, 55 (2022) 9571–9582.

8. T. Klačić*, A. Jugl, M. Pekař, D. Kovačević*, High-resolution Ultrasonic Spectroscopy: Looking at the Interpolyelectrolyte Neutralization from a Different Perspective, Macromolecules, 56 (2023) 1434−1445.

9. J. Nikolić*, A. Ivančić, T. Klačić, D. Kovačević*, Synthetic vs. natural precursor layer: a study on the properties of biocompatible chitosan/carboxymethyl cellulose nanofilms, ACS Omega, 8 (2023) 20031–20041.

10. K. Szewczuk-Karpisz, S. Kukowska, K. Grygorczuk-Planeta, B. Kondracki, K. Jerin, D. Kovačević, Scavenging of copper(II) ions, phosphate(V) ions and diuron from aqueous media by goethite modified with chitosan or poly(acrylic acid), Environ. Sci. Pollut. Res., 30 (2023) 79980–80000.

11. A. Selmani, B. Siboulet, M. Špadina, Y. Foucaud, G. Dražić, B. Radatović, K. Korade, I. Nemet, D. Kovačević, J.–F. Dufrêche, K. Bohinc, Cation Adsorption in TiO2 Nanotubes: Implication for Water Decontamination, ACS Appl. Nano Mater. 6 (2023) 12711-12725.

 

PRIOPĆENJA NA KONFERENCIJAMA / CONFERENCES

1. T. Klačić, D. Kovačević, Priprava i karakterizacija polielektrolitnih nanofilmova/Preparation and characterization of polyelectrolyte nanofilms, 5. Simpozij studenata doktorskih studija PMF-a/5th Faculty of Science PhD Student Symposium, Zagreb, 24.-25. 4. 2021. (usmeno priopćenje/oral presentation)

2. K. Bohinc, L. Kukić, R. Štukelj, A. Zore, A. Abram, T. Klačić, D. Kovačević, Bacterial Adhesion to Polyelectrolyte Multilayer Coated PVC Catheter Surfaces, 35th Conference of the European Colloid and Interface Society (ECIS), Atena, Grčka, 5. – 10. 9. 2021. (poster)

3. D. Kovačević, Polyelectrolyte Multilayers: From Fundamental Studies to Biomedical Applications, XXVII. hrvatski skup kemičara i kemijskih inženjera, Veli Lošinj, 5. - 8. 10. 2021. (pozvano predavanje/invited lecture)

4. J. Nikolić, T. Klačić, D. Kovačević, Determination of influential parameters for chitosan adsorption on silica surface, XXVII. hrvatski skup kemičara i kemijskih inženjera, Veli Lošinj, 5. - 8. 10. 2021. (poster)

5. T. Klačić, K. Bohinc, D. Kovačević, Controlling the properties of poly(allylamine hydrochloride)/poly(acrylic acid) ultrathin multilayer films by varying the supporting anion, XXVII. hrvatski skup kemičara i kemijskih inženjera, Veli Lošinj, 5. - 8. 10. 2021. (poster)

6. T. Klačić, N. Peranić, B. Radatović, D. Kovačević, Synthesis and characterization of multilayer nanocapsules made of weak polyelectrolytes, XIV. Susret mladih kemijskih inženjera/XIV Meeting of Young Chemical Engineers, Zagreb, 24.-25. 2. 2022. (usmeno priopćenje/oral presentation)

7. M. Mesić, T. Klačić, D. Kovačević, Effect of metal substrate on properties of poly(allylamine hydrochloride)/poly(acrylic acid) multilayer, XIV. Susret mladih kemijskih inženjera/XIV Meeting of Young Chemical Engineers, Zagreb, 24.-25. 2. 2022. (poster)

8. I. Živković, T. Klačić, D. Kovačević, Influence of relative humidity on the swelling of chitosan/poly(acrylic acid) nanofilms, XIV. Susret mladih kemijskih inženjera/XIV Meeting of Young Chemical Engineers, Zagreb, 24.-25. 2. 2022. (poster)

9. M. Medykowska, K. Szewczuk-Karpisz, K. Jerin, D. Kovačević, M. Wiśniewska, Goethite coating with polyanions and polycations – zeta potential study, 1st International PhD Student’s Conference at the University of Life Sciences in Lublin: Environment-Plant-Animal-Product (ICDSUPL) 26. 4. 2022., Lublin, Poljska (poster)

10. M. Martyna, J. Nikolić, D. Kovačević, A. Nosal-Wiercińska, Study on the effect of chitosan adsorption layer thickness on silica surface, 1st International PhD Student’s Conference at the University of Life Sciences in Lublin: Environment-Plant-Animal-Product (ICDSUPL) 26. 4. 2022., Lublin (poster)

11. T. Klačić, K. Bohinc, D. Kovačević, Supporting Anion and Heating Effect on Properties of Dry Layer-by-layer Assemblies Containing Poly(allylamine hydrochloride) and Poly(acrylic acid), 18th European Student Colloid Conference, Szeged, Mađarska, 26. - 30. 6. 2022. (usmeno priopćenje/oral presentation)

12. A. Ivančić, J. Nikolić, D. Kovačević, Utjecaj koncentracije kitozana kao prvog sloja na svojstva polielektrolitnih višeslojeva kitozana i karboksimetilceluloze, SISK7, 7. Simpozij studenata kemičara, PMF, Zagreb, 22. 10. 2022. (usmeno priopćenje/oral presentation)

13. M. Mesić, T. Klačić, D. Kovačević, Utjecaj vrste dvovalentnog kationa na formiranje i svojstva polielektrolitnog višesloja poli(dialilidimetilamonijev klorid)/poli(natrijev 4-stirensulfonat) SISK7, 7. Simpozij studenata kemičara, PMF, Zagreb, 22. 10. 2022. (usmeno priopćenje/oral presentation)

14. L. Babić, T. Klačić, J. Jukić, A. Zore, R. Štukelj, A. Sever Škapin, K. Bohinc, D. Kovačević, Antibakterijska svojstva polielektrolitnog višesloja kitozan/poli(akrilna kiselina) sa slojem adsorbiranog lizozima, SISK7, 7. Simpozij studenata kemičara, PMF, Zagreb, 22. 10. 2022. (poster)

15. D. Kovačević, Applications of Polyelectrolyte Multilayers for the Reduction of Bacterial Adhesion, Solutions in Chemistry 2022, Sveti Martin na Muri, 8. – 11. 11. 2022. (usmeno priopćenje/oral presentation)

16. M. Mesić, T. Klačić, D. Kovačević, Divalent cation effects on poly(diallydimethylammonium chloride)/poly(sodium 4-styrensulfonate) nanofilm deposition, Solutions in Chemistry 2022, Sveti Martin na Muri, 8. – 11. 11. 2022. (poster)

17. J. Nikolić, A. Ivančić, T. Klačić, D. Kovačević, Importance of the precursor layer for tuning the properties of chitosan/carboxymethylcellulose polyelectrolyte multilayers, XXVIII. hrvatski skup kemičara i kemijskih inženjera, Rovinj, 28. - 31. 3. 2023. (usmeno priopćenje/oral presentation)

18. M. Mesić, T. Klačić, D. Kovačević, Effect of divalent cations on formation and properties of polyelectrolyte nanofilms: Robot side of the story, XXVIII. hrvatski skup kemičara i kemijskih inženjera, Rovinj, 28. - 31. 3. 2023. (poster)

19. A. Ivančić, J. Nikolić, D. Kovačević, Utjecaj vrste biokompatibilnog polianiona na svojstva polielektrolitnih višeslojeva s kitozanom/The effect of biocompatible polyanion on the properties of chitosan-based polyelectrolyte multilayers, Studentski kongres o održivoj kemiji i inženjerstvu (SKOKI), Zagreb, 1. 4. 2023. (poster)

20. A. Habajec, T. Klačić, J. Nikolić, D. Kovačević, Tretman biokompatibilnih polielektrolitnih nanofilmova otopinom soli/Salt-annealing of biocompatible polyelectrolyte nanofilms, Studentski kongres o održivoj kemiji i inženjerstvu (SKOKI), Zagreb, 1. 4. 2023. (poster)

21. S. Blažević, M. Mesić, J. Nikolić, D. Kovačević, Karakterizacija polielektrolitnih nanofilmova baziranih na biokompatibilnim derivatima prirodnih polielektrolita/Characterization of polyelectrolyte nanofilms based on biocompatible derivatives of natural polyelectrolytes, Studentski kongres o održivoj kemiji i inženjerstvu (SKOKI), Zagreb, 1. 4. 2023. (poster)

22. K. Jerin, D. Kovačević, Investigation of polyelectrolyte multilayer films based on natural polymers as potential fruit coatings, 7. simpozij studenata doktorskih studija PMF-a/7th Faculty of Science PhD Student Symposium, Zagreb, 21.-21. 4. 2023. (poster)

23. D. Kovačević, T. Klačić, K. Bohinc, Polyelectrolyte multilayers as antibacterial coatings, 37th Conference of the European Colloid and Interface Society (ECIS), Napulj, Italija, 3. – 8. 9. 2023. (poster)

24. J. Nikolić, A. Ivančić, A. Habajec, T. Klačić, D. Kovačević, Modifying the surface properties of polyelectrolyte multilayers with addition of  sodium chloride pre- and post-deposition, Integration of modern  physicochemical research methods in science and production, Taškent,  Uzbekistan, 22. - 23. 9. 2023. (online usmeno priopćenje/oral presentation)

25. T. Klačić, D. Kovačević, Influence of the background salt type on the properties of polyelectrolyte multilayers: AFM study, 2nd Croatian Microscopy Symposium, Split, 24.- 25. 11. 2023. (usmeno priopćenje/oral presentation)

 

DOKTORSKE DISERTACIJE / DOCTORAL THESES

1. Klačić, Tin
Specifični utjecaji iona na nastajanje i svojstva višesloja poli(alilamin-hidroklorid)/poli(akrilna kiselina)/Specific effects of ions on the formation and properties of poly(allylamine hydrochloride)/poly(acrylic acid) multilayer, 2023., Prirodoslovno-matematički fakultet/Faculty of Science, Zagreb, (mentor: D. Kovačević)

 

DIPLOMSKI RADOVI / DIPLOMA THESIS

1. Peranić, Nikolina
Sinteza i karakterizacija šupljih nanosfera poli(alilamina) i poli(akrilne kiseline)/Synthesis and characterization of hollow nanospheres of poly(allylamine) and poly(acrylic acid), 2020., Prirodoslovno-matematički fakultet/Faculty of Science, Zagreb, (mentor: D. Kovačević, neposredni voditelj T. Klačić)

2. Živković, Ivan
Polielektrolitni višesloj kitozan/poli(akrilna kiselina): priprava, bubrenje i samozacjeljivanje nanofilma/Chitosan/poly(acrylic acid) polyelectrolyte multilayer: preparation, swelling and self-healing of a nanofilm, 2022, Prirodoslovno-matematički fakultet/Faculty of Science, Zagreb, (mentor: D. Kovačević, neposredni voditelj T. Klačić)

3. Lovrić, Marija Jelena
Utjecaj polielektrolita na kinetičke korozijske parametre/Effect of polyelectrolytes on corrosion kinetic parameters, 2022, Prirodoslovno-matematički fakultet/Faculty of Science, Zagreb, (mentori: D. Kovačević i  D. Hasenay, neposredni voditelj D. Namjesnik)

4. Mesić, Mia
Utjecaj vrste dvovalentnog kationa na formiranje i svojstva polielektrolitnog višesloja poli(dialildimetilamonijev klorid)/poli(natrijev 4-stirensulfonat)/Effect of divalent cations on formation and properties of poly(dialildimethylammonium chloride)/poly(sodium 4-styrenesulfonate) polyelectrolyte multilayer), 2022, Prirodoslovno-matematički fakultet/Faculty of Science, Zagreb, (mentor: D. Kovačević, neposredni voditelj: T. Klačić)

5. Masjar, Matej
Utjecaj molarne mase polielektrolita na formiranje i svojstva ultra-tankih filmova poli(alilamin-hidroklorida) i poli(akrilne kiseline)/Influence of polyelectrolyte molar mass on formation and properties of poly(allylamine hydrochloride)/poly(acrylic acid) ultra-thin films, 2022, Prirodoslovno-matematički fakultet/Faculty of Science, Zagreb, (mentor: D. Kovačević, neposredni voditelj: T. Klačić)

6. Babić, Luka
Polielektrolitni višesloj kitozan/poli(akrilna kiselina): priprava, karakterizacija i antibakterijska svojstva/Polyelectrolyte multilayer chitosan/poly(acrilyc acid): preparation, characterization and antibacterial properties, 2023, Prirodoslovno-matematički fakultet/Faculty of Science, Zagreb, (mentor: D. Kovačević, neposredni voditelji: T. Klačić i J. Jukić)

7. Jurković, Mia
Poly(ethyleneimine)/poly(sodium 4-styrenesulfonate) complexes: characterization and applications as membranes/ Kompleksi poli(etilenimina) i poli(natrijevog 4-stirensulfonata): karakterizacija i primjena kao membrane, 2023, Prirodoslovno-matematički fakultet/Faculty of Science, Zagreb, (mentori: D. Kovačević i S. Lindhoud, University of Twente, neposredni voditelj: T. Klačića

 

NAGRADE / AWARDS

1. Klačić, Tin                                                                                                                                                                                                                      Nagrada za najbolje usmeno priopćenje/Best oral presentation award, 18th European Student Colloid Conference, Szeged, Mađarska, 26. - 30. 6. 2022.

2. Mesić, Mia                                                                                                                                                                                                                      Utjecaj vrste metalnog supstrata na svojstva višesloja poli(alilamin-hidroklorida) i poli(akrilne kiseline)/Effect of metal substrate on properties of poly(allylamine hydrochloride) and poly(acrylic acid) multilayer, Prirodoslovno-matematički fakultet/Faculty of Science, Zagreb, (mentor: D. Kovačević, neposredni voditelj T. Klačić), rad nagrađen Rektorovom nagradom za individualni znanstveni rad za akademsku godinu 2020/2021.

3. Mesić, Mia                                                                                                                                                                                                                      Nagrada za istaknuti znanstveni rad studenata Prirodoslovno-matematičkog fakulteta na preddiplomskim, diplomskim i integriranim studijima, 2023.

4. Ivančić, Ana
Nagrada Kemijskog odsjeka za znanstveno-istraživački rad studenata, 2023.