Centrum för biofilmteknik

Centrum för biofilmteknik
Engineering Physical Science Building Montana State University.jpg
Montana State Universitys Barnard Hall, hem för Center for Biofilm Engineering
Föräldrainstitution Montana State University
Etablerade 15 april 1990 ( 1990-04-15 )
Uppdrag Förbättra den grundläggande kunskap, teknologi och utbildning som krävs för att förstå, kontrollera och utnyttja biofilmprocesser
Direktör


Matthew W. Fields (2015–nuvarande) Philip S. Stewart (2005–2015) John W. Costerton (1993–2004) William G. Characklis (1990–92)
Tidigare kallad Center for Interfacial Microbial Process Engineering
Plats
Bozeman
,
Montana
,
Förenta staterna
Koordinater Koordinater :
Hemsida www .biofilm .montana .edu

Center for Biofilm Engineering ( CBE ) är en tvärvetenskaplig institution för forskning, utbildning och tekniköverföring belägen på Montana State Universitys centrala campus i Bozeman, Montana . Centret grundades i april 1990 som Center for Interfacial Microbial Process Engineering med ett anslag från programmet Engineering Research Centers (ERC) från National Science Foundation (NSF). CBE integrerar fakulteter från flera universitetsavdelningar för att leda multidisciplinära forskarlag - inklusive doktorander och studenter - för att främja grundläggande biofilmkunskap , utveckla fördelaktiga användningsområden för mikrobiella biofilmer och hitta lösningar på industriellt relevanta biofilmproblem. Centret tar itu med biofilmfrågor inklusive kroniska sår , biosanering och mikrobiell korrosion genom tvärvetenskaplig forskning och utbildning bland ingenjörer , mikrobiologer och industri.

Historia

Centret uppstod som Institutet för kemisk och biologisk processanalys (IPA) 1983. 1990 blev centret ett nationellt ERC som Center for Interfacial Microbial Process Engineering baserat på ett anslag på 7,2 miljoner dollar från NSF. 1993 antog centret sitt nuvarande namn - Center for Biofilm Engineering. De ursprungliga anslagen gick ut 2001 och centret blev självförsörjande.

Institutet för kemisk och biologisk processanalys (1979–1990)

1979 kom WG (Bill) Characklis till Montana State University från Rice University som professor i civil (miljö) och kemiteknik. Han sammanställde ett tvärvetenskapligt team av ingenjörer , mikrobiologer och kemister för att studera processerna och effekterna av mikrobiell tillväxt vid gränssnitt. Han etablerade ett tvärvetenskapligt miljöbioteknikinstitut för att möta industrins behov inom områdena biopåväxt , mikrobiell korrosion och biofilmteknologi. Institutet för kemisk och biologisk processanalys (IPA) chartrades av Montana Board of Regents 1983 inom Montana State University College of Engineering. Bill Characklis var dess första regissör. IPA lade grunden för eventuell status som Engineering Research Center på flera sätt. IPA genomförde grundläggande forskning, utveckling och testning för industri och statliga myndigheter och drev biofilmprojekt som korsade traditionella vetenskapliga gränser. IPA etablerade ett Industrial Associates-medlemskapsprogram och 1989 hade programmet 12 deltagande medlemmar.

Center for Interfacial Microbial Process Engineering (1990–1993)

photograph of microscope
Leica konfokalmikroskopsystem

1989 ansökte IPA om status för NSF för Engineering Research Center, som beviljades i april 1990. Center for Interfacial Microbial Process Engineering etablerades som ett av tre nationella Engineering Research Centers av 48 sökande. Som en ERC fick den nya organisationen i uppdrag att bygga ett tvärvetenskapligt forsknings- och utbildningsprogram vid Montana State University, samt att öka USA:s industriella konkurrenskraft inom biofilmsrelaterad teknologi. Centrets stadga gav mandat att program för forskning, utbildning och tekniköverföring skulle vara helt integrerade i centrets programplanering. Industrial Associates-programmet fortsatte att användas som en mekanism för centret för att få information från industrin om betydande biofilmrelaterade problem och samarbeta kring centrets forskningsinitiativ utformade för att ta itu med biofilmfrågor. Centrets utbildningsprogram rekryterade studenter för att delta i tvärvetenskapliga forskarlag och för att interagera med industrirepresentanter.

Tillhandahållandet av $7,2 miljoner i anslag från NSF under de första fem åren möjliggjorde expansionen av centrumforskning till nya områden, särskilt biosanering och biohydrometallurgi . Centrets industriella fokus utökades från biofilmkontroll och begränsning till att inkludera positiv användning av biofilmprocesser för att bryta upp jord- och vattenföroreningar samt utvinning av mineraler från lågvärdiga malmer. Centerprojekt utformades för att spänna över skalor av undersökningar från grundläggande bänkskala till tillämpade experiment i fältskala. Dessa projekt möjliggjorde den fortsatta utvecklingen av mikrosensorer för att mäta gradienter av gaser och pH inom biofilmsamhällen, mikroskopi för att belysa fysiologisk aktivitet hos samhällsorganismer och modellering för att förutsäga biofilmbeteende.

Center for Biofilm Engineering (1993–nuvarande)

1992, två år efter etableringen, dog centrets första chef, Bill Characklis. Montana State University signalerade sitt engagemang för centret genom att anställa JW (Bill) Costerton , en professor i mikrobiologi från University of Calgary , som verkställande direktör och James Bryers, en professor i biokemisk teknik från Duke University , som forskningschef för centret. . 1993 ändrades centrets namn till Center for Biofilm Engineering (CBE).

Under Costertons ledning fortsatte centret att uppfylla sin stadga och började utöka sitt undersökningsområde. Costerton uppmuntrade utforskning av den bioelektriska effekten , fenomenet cell-cell-signalering och dess relation till biofilmstruktur och biobarriärteknologier under ytan för att skydda vatten och jord från gruvförorening. Industriellt intresse och medlemskap växte som svar på mer diversifierade forskningsämnen. År 1996 hade Industrial Associate-medlemmarna vuxit till 19 diversifierade medlemmar inklusive medlemmar som representerade vattenrening, gruvdrift, statliga laboratorier, specialkemikalier, konsumentprodukter och olje-/energiföretag. I juni 1996 förnyade National Science Foundation sitt engagemang för Center for Biofilm Engineering med ett nytt femårigt anslag på $7,6 miljoner.

1996 var den nationella profilen för CBE och biofilmforskning på uppgång. Många vetenskapliga och massmediala publikationer började ta upp biofilmteknik på allvar. En artikel i septembernumret av Science 1996 , med titeln "Biofilms Invade Microbiology" presenterade arbetet och historien om Center for Biofilm Engineering. Andra tidskrifter och tidningar med biofilmer och CBE-forskning inkluderar New Scientist (omslagsartikel, 31 augusti 1996), Science News (26 april 1997), Chicago Sun-Times (17 maj 1998), Science (19 mars 1999) , Businessweek (12 september 1999), Knight Ridder/Tribune News Service (7 januari 2000), Nature (16 november 2000) och The Boston Globe (28 maj 2002). 2001 skrev Costerton och CBEs biträdande direktör Philip S. Stewart en biofilmartikel "Battling Biofilms" publicerad i Scientific American (1 juli 2001)

Självförsörjning (2001–)

NSF ERC-programmet utformades för att skapa institutionella centra som skulle vara självförsörjande inom tio år. Center for Biofilm Engineering vid Montana State University började planera för självförsörjning 1998 genom inrättandet av en självförsörjningsgrupp vid universitetet. Centret uppnådde självförsörjning 2001 och fortsätter att delvis finansieras genom federala och privata anslag med fortsatt betoning på att ge värde till Industrial Associates och stöd från Montana State University och delstaten Montana . 2005 valdes Philip S. Stewart, professor i kemi- och biologisk ingenjörskonst, till den tredje CBE-direktören. Stewart, som hade deltagit som CBE-fakultetsmedlem sedan 1991, var en ledande expert på antimikrobiella medel och biofilmkontroll. Under Stewarts ämbetstid växte CBE i antal anslutna fakulteter, industriellt medlemskap, antalet testnings- och industrisponsrade projekt och deltagandet av studenter och doktorander. Matthew Fields blev den fjärde chefen för CBE 2015. Under FY2021 uppgick nya forskningsanslag till totalt 4,3 miljoner USD. Centret är ett av 24 självgående Engineering Research Centers i National Science Foundation-programmet. CBE var en framträdande plats i boken Agents of Change: NSF's Engineering Research Centers, publicerad 2020 av NSF och American Society for Engineering Education.

Program

Forskningsprogram

Image of researcher with chemistry equipment in laboratory
Anaerob experimentstation

Centrets biofilmforskningsprogram etablerades på 1980-talet med fokus på miljöbioteknik, tvärvetenskaplig utredning och industriellt deltagande. Fakultetsexpertis från civil-/miljöteknik, matematik, mikrobiologi, kemi- och bioteknik , kemi och biokemi, maskin- och industriteknik, datavetenskap, elektroteknik och statistik bidrar till hypotesutveckling och experimentell design. Centret bedriver forskning som inkluderar flera observationsskalor, från molekylär till industriell fältskala, med projekt som täcker både grundläggande och tillämpade ämnen. CBE-forskarteam har varit en del av många banbrytande framsteg inom biofilmsvetenskap och -teknologi, inklusive: kvorumavkänning , permeabilitet (jordvetenskap) , biomineralisering , antimikrobiell tolerans, viskoelasticitet , lösgöring, standardiserade biofilmmetoder, kroniska sår , mikrobisulfat , korrosion av alger , reducerande bakterier och biofilmstruktur och funktion. CBE-forskning har publicerats i högprofilerade fackgranskade tidskrifter inklusive: Nature , The Lancet , Science , JAMA , PNAS , EMBO Journal , ISME Journal , Nature Reviews Microbiology and Physical Review Letters . År 2021 hade CBE-författare publicerat mer än 1 340 referentgranskade artiklar. Mer än 20 av centrets biofilmsrelaterade bilder har dykt upp på omslagen till referentgranskade tidskrifter. Och sedan starten 2011 har användare från 40 länder och 50 stater laddat ner 3 648 bilder från CBE:s bildbibliotek.

Tillämpade forskningsämnen som centret tog upp 2021 inkluderar:

Andra forskningsämnen under 2021 inkluderar:

Centrets ställning i det internationella forskarsamhället och dess uppmuntran till samarbete lockar regelbundet besökande studenter och lärare från många institutioner i USA och andra länder. Sedan 1990 har nästan 330 besökande forskare från mer än 30 länder och 38 amerikanska delstater tillbringat från flera veckor till ett år eller mer med att studera biofilmer i CBE-laboratorier.

Branschprogram

Centrets Industrial Associates-program ger tillgång till centerinformation, expertis, utbildning och andra förmåner för en årlig prenumerationsavgift. Programmet startades 1983 med skapandet av Institutet för kemisk och biologisk processanalys. CBE:s forskargrupp för standardiserade biofilmmetoder (SBM) fokuserar på frågor av intresse för företag som utvecklar nya produkter för biofilmbildning. Forskare utvecklar, förfinar och publicerar kvantitativa metoder för odling, behandling, provtagning och analys av biofilmbakterier. Medlemmar i SBM-laboratoriet arbetar med internationella standardiseringsorganisationer för att säkerställa godkännande av biofilmmetoder av standardsättare. Enligt ett kontrakt med US Environmental Protection Agency bedriver SBM laboratorieforskning för att stödja utvecklingen och standardiseringen av testmetoder för att mäta prestandan hos antimikrobiella produkter – inklusive de för biofilmbakterier – och tillhandahålla statistiska tjänster relaterade till EPA:s Office of Pesticide Programs Antimicrobial Testprogram. CBE utvecklade de antimikrobiella teststandarder som antogs 2018 av US Environmental Protection Agency. Standarderna är de första som gäller specifikt för bakteriella biofilmer. Standarderna är ett resultat av forskning av CBE-fakultetsmedlemmen Darla Goeres, forskningsprofessor i regulatorisk vetenskap. Standarderna tillhandahåller en certifieringsram för företag att verifiera att deras produkter är effektiva mot biofilmbakterier och att märka dem därefter, med ett uttalande som liknar "dödar 99,9% av bakterierna" som finns på flaskor med blekmedel och andra rengöringsmedel. Enligt CBE biostatistiker Al Parker är antimikrobiella tillverkare angelägna om att uppnå certifieringen på grund av den ökande medvetenheten om bakteriella biofilmer. Folkhälsoenheter som sjukhus - som rutinmässigt steriliserar medicinsk utrustning som kirurgiska apparater - är särskilt intresserade, sa han. "Det har skett ett paradigmskifte", säger Parker, vars statistiska analys spelade en central roll i utformningen av testramverket.

CBE Industrial Associates från och med 1 november 2021.

Under 2013 samarbetade CBE:s chef Phil Stewart och CBE:s industriella samordnare Paul Sturman för att samarbeta med US Food and Drug Administration (FDA) för att vara med och sponsra en endagsworkshop om biofilm. Den resulterande workshoppen, "Biofilms, Medical Devices and Anti-Biofilm Technology: Challenges and Opportunities," hölls på FDA White Oak-campuset den 20 februari 2014. Ett uppföljande möte som hölls av CBE den 11 februari 2015 på College Park, Maryland , med titeln "Anti-Biofilm Technologies: Pathways to Productivity" hölls för att fortsätta främja en vetenskaplig dialog mellan amerikanska myndigheter, industri och akademi.

Medlemsföretag har representerat flera industrikategorier inklusive energi/petroleum, kemikalier/specialkemikalier, hushålls-/konsumentprodukter, medicin/hälsovård, testlaboratorier, statliga laboratorier, vatten, massa och papper och gruvdrift. Medlemmarna sträcker sig från stora Fortune 500 internationella företag till små nystartade företag.

Utbildningsprogram

Forskar- och grundstudenter deltar i samverkande, tvärvetenskaplig forskning i centrum. Studenter arbetar under ledning av multidisciplinära fakulteter för att lösa problem i samband med biofilmer i medicinska, industriella och miljömässiga sammanhang. Fakulteten och studenter från följande MSU-avdelningar och program deltog i centrets forskning från 2011 till 2021.

  • Kemi- och biologisk teknik
  • Kemi & Biokemi
  • Bygg- och miljöteknik
  • Ekologi
  • Markresurser & miljövetenskap
  • Materialvetenskap
  • Matematiska vetenskaper
  • Maskin- och industriteknik
  • Mikrobiologi & immunologi
  • Moderna språk och litteratur

Grundutbildning

Center for Biofilm Engineering's Undergraduate Research Experience (URE) grundades av direktören JW (Bill) Costerton och Ryan Jordan i slutet av 1990-talet. Doktorand (och efterföljande senior forskningsingenjör vid CBE) Jordan ledde CBE:s första URE-studenter som en del av ett vattenkvalitetsprogram i Yellowstone National Park och Bridger-Teton Wilderness där URE-studenter under Jordaniens ledning blev de första forskarna att identifiera biofilmens roll i misslyckandet med bärbara vattenbehandlingsfilter som används i katastrofhjälp, militär och utomhusaktiviteter.

Studenter på grundutbildningen anställs som forskarassistenter på grundutbildningen och arbetar i CBE-laboratorier som medlemmar av forskargrupper på tvärvetenskapliga biofilmprojekt. CBE-studenter uppmuntras att förvärva kompetens i laboratoriefärdigheter, experimentell design och gruppkommunikation. Sedan 1990 har 919 studenter från 12 discipliner arbetat med laboratoriebiofilmprojekt under ledning av CBE-anslutna fakultetsmedlemmar. Under läsåret 2020–21 utbildade 61 studenter vid CBE, inklusive 43 kvinnor och 18 män.

Forskarstudier

Doktorander studerar sin examen i en disciplin som erbjuds genom en av vetenskaps-, jordbruks- eller ingenjörsavdelningarna vid Montana State University medan de bedriver sin forskning i CBE-laboratorier. Studentutskottskommittéer är vanligtvis tvärvetenskapliga. Student- och forskarutskottets medlemmar väljer kurser som är lämpliga för studentens intressen och utbildningsprogram. Ingenjörsstudenter uppmuntras att ta mikrobiologikurser; vetenskapsstudenter uppmuntras att ta relevanta tekniska kurser. Forskarstuderande skaffar sig erfarenhet genom att designa och utföra forskning som korsar traditionella akademiska disciplingränser och har direkt inverkan på aktuella miljö-, industriella och medicinska frågor. Studenter arbetar med projekt som sträcker sig från grundläggande till tillämpade ämnen. Dessutom tar CBE:s Industrial Associates-program studenter in i arbetsrelationer med potentiella arbetsgivare. Forskarstuderande uppmuntras att utveckla sina kommunikations- och ledarskapsförmåga genom att presentera på forskningskonferenser, mentor för studenter, organisera CBE:s seminarieserie och hjälpa till med uppsökande insatser. Sedan 1990 har CBE tagit examen 293 doktorander. Under läsåret 2020–21 arbetade 58 doktorander i CBE-labb – 26 kvinnor och 32 män.

Se även

Anteckningar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Center_for_Biofilm_Engineering&oldid=1138884169 "