바이오필름 엔지니어링 센터

Center for Biofilm Engineering
바이오필름 엔지니어링 센터
Engineering Physical Science Building Montana State University.jpg
몬태나 주립대학의 바너드 홀, 바이오필름 엔지니어링 센터의 본거지
모기관몬태나 주립 대학교
설립된1990년 4월 15일 (1990-04-15)[1]
미션바이오필름 프로세스의 이해, 제어 및 활용에 필요한 기본 지식, 기술 및 교육을 발전시킨다.
감독.Matthew W. Fields (2015년)
필립스.스튜어트(2005~2015)
존 W. 코스터턴(1993~2004)
윌리엄 G.샤라크리스(1990~92년)
이전 이름계면 미생물 공정 공학[2] 센터
위치
보즈만
,
몬태나 주
,
미국
좌표45°39°57°N 111°02′47§ W/45.66583°N 111.04639°W/ 45.66583; -180.04639(Montana State University, 엔지니어링 및 물리과학 Bldg)좌표: 45°39°57°N 111°02 47 47 ww / 45 . 66583 n 111 . 04639 w 45 . 66583 ; - 111 . 04639 （ Montana State University , Engineering and Physicals Bldg )
웹 사이트www.biofilm.montana.edu

바이오필름 엔지니어링 센터(CBE)는 몬태나주 보즈먼에 있는 몬태나 주립대학 중앙 캠퍼스에 위치한 학제간 연구, 교육 및 기술 이전 기관입니다.이 센터는 국립과학재단(NSF)[3]의 엔지니어링 리서치 센터(ERC) 프로그램의 지원으로 1990년 4월 인터페이스 미생물 프로세스 엔지니어링 센터로 설립되었습니다.CBE는 여러 대학 부서의 교직원을 통합하여 대학원생 및 학부생을 포함한 다학제 연구팀을 이끌고 기본적인 바이오필름 지식을 발전시키고 미생물 바이오필름의 유익한 사용을 개발하며 산업적으로 관련된 바이오필름 문제에 대한 해결책을 찾습니다.이 센터는 엔지니어, 미생물학자, [4][5]산업계를 대상으로 한 학제 간 연구와 교육을 통해 만성 상처, 생물 개선, 미생물 부식 등 바이오필름 문제를 해결한다.

역사

이 센터는 1983년 [1]화학 및 생물학적 공정 분석 연구소(IPA)로 시작되었다.1990년에는 NSF로부터 [2]720만 달러의 보조금을 받아 인터페이스 미생물 프로세스 엔지니어링 센터로서 국립 ERC가 되었습니다.1993년에 이 센터는 현재의 명칭인 바이오필름 엔지니어링 센터로 개명했습니다.원래 보조금은 2001년에 만료되었고 센터는 자급자족하게 되었다.

화학·생물학적 과정 분석 연구소(1979~1990)

1979년 W.G. Characklis는 라이스 대학에서 토목(환경) 및 화학 공학 교수로 몬태나 주립 대학에 왔습니다.그는 다분야 엔지니어, 미생물학자 및 화학자로 구성된 팀을 구성해 인터페이스에서의[6] 미생물 증식의 프로세스와 영향을 연구했습니다.그는 바이오 필터,[1] 미생물 부식 및 바이오 필름 테크놀로지 분야에서 업계의 요구에 대응하기 위해 여러 분야의 환경 바이오 테크놀로지 연구소를 설립했습니다.IPA(Institute for Chemical and Biological Process Analysis)는 Montana State University 공대 내에 1983년 Montana Board of Regents에 의해 인가되었습니다.빌 샤라크리스는 그것의 첫 번째 감독이었다.IPA는 여러 가지 방법으로 궁극적인 Engineering Research Center 지위에 대한 기초를 제공했습니다.IPA는 산업 및 정부 기관을 대상으로 기초 연구, 개발, 테스트를 수행했으며 전통적인 과학 [7]분야를 뛰어넘는 바이오 필름 프로젝트를 추진했다.IPA는 Industrial Associates 회원 프로그램을 설립했으며 1989년에는 12명의 회원이 [8]참여하였다.

계면미생물공정공학센터(1990~1993년)

photograph of microscope
라이카 공초점 현미경 시스템

1989년, IPA는 NSF for Engineering Research Center에 1990년 4월에 [3]승인되었습니다.계면미생물공정공학센터는 신청자 [9]48명 중 3개 국가공학연구센터 중 하나로 설립됐다.ERC로서 이 새로운 조직은 몬태나 주립대학에서 학제간 연구 및 교육 프로그램을 구축하고 바이오필름 관련 기술에 대한 미국의 산업 경쟁력을 높이는 업무를 담당했습니다.이 센터의 헌장은 연구, 교육, 기술이전 프로그램을 센터의 프로그램 계획에 완전히 통합하도록 규정했다.Industrial Associates 프로그램은 센터가 산업으로부터 중요한 바이오 필름 관련 문제에 대한 정보를 얻고 바이오 필름 문제를 해결하기 위해 설계된 센터 연구 이니셔티브에 협력하기 위한 메커니즘으로 계속 사용되었습니다.이 센터의 교육 프로그램은 학제간 연구팀에 참여하고 업계 [1]대표들과 교류할 학생들을 모집했다.

처음 5년간 NSF로부터 720만달러의 보조금을 제공받음으로써 새로운 분야, 특히 바이오 리메디에이션과 바이오 하이드로메디얼러지 분야로 센터 연구를 확장할 수 있었다.이 센터의 산업적 초점은 바이오필름 제어 및 완화에서 토양 및 수질 오염 물질을 분해하는 바이오필름 공정의 긍정적인 사용과 저급 [1]광석에서 광물을 추출하는 것으로 확대되었다.센터 프로젝트는 기초적인 벤치스케일에서 현장스케일 실험까지 조사 범위를 넓히도록 설계되었다.이러한 프로젝트들은 바이오 필름 [10]군집 내에서 가스와 pH의 구배를 측정하는 마이크로 센서의 지속적인 개발을 가능하게 했고, 군집[11] 유기체의 생리 활동을 설명하기 위한 현미경 검사와 바이오 필름 거동을 [12]예측하는 모델링이 가능했다.

바이오필름 엔지니어링 센터(1993년 ~ 현재)

설립 2년 만인 1992년, 센터의 초대 소장인 빌 샤라크리스가 세상을 떠났다.몬태나주립대는 캘거리대 미생물학과 J.W. 코스터튼 교수와 듀크대 생화학공학과 제임스 브라이어스 교수를 연구소장으로 영입함으로써 센터에 대한 의지를 나타냈다.1993년 센터 이름은 바이오필름 엔지니어링 센터(CBE)[13]로 변경되었다.

코스터튼의 지시 아래 센터는 계속 헌장을 이행했고 조사 범위를 넓히기 시작했다.코스터튼은 광산의 [16]오염으로부터 물과 토양을 보호하기 위해 바이오 [14]전기 효과, 세포 세포 신호 전달 현상 및 바이오 필름[15] 구조 및 지하 바이오 장벽 기술과의 관련성에 대한 탐구를 장려했다.연구 주제가 다양해짐에 따라 업계의 관심과 회원 수가 증가했다.1996년까지 Industrial Associate의 회원은 수처리, 광산, 정부연구소, 특수화학제품, 소비자제품 및 석유/[17]에너지 회사를 대표하는 회원을 포함하여 19개의 다양한 회원으로 늘어났다.1996년 6월 미국 국립과학재단은 바이오필름 엔지니어링 센터에 760만 [4]달러의 새로운 5년 보조금을 지급하기로 다시 약속했다.

1996년 CBE와 바이오 필름 연구에 대한 전국적인 인지도가 상승하고 있었다.수많은 과학 및 매스미디어 출판물들이 본격적으로 바이오필름 기술을 다루기 시작했다.1996년 9월호 사이언스지에 실린 '바이오필름의 미생물학 침략'이라는 제목의 기사는 바이오필름 엔지니어링 [4]센터의 연구와 역사를 다루고 있다.(4월 26일 1997년)[19]시카고 선타임스 비지니스 위크(3월 19일 1999년)[21](9월 12일 1999년)[22]나이트 Ridder/Tribune 뉴스 서비스(1월 7일 2000년)[23]자연(11월 1일 과학(5월 17일 1998년)[20] 다른 잡지와 신문 biofilms과 대영 제국 훈작사 연구하는 뉴 사이언티스트(커버 스토리 8월 31일, 1996년)[18]과학 뉴스 포함했다.6,2000)[24]과 보스턴. Globe (2002년 [25]5월 28일)2001년 Costerton과 CBE의 부책임자 Philip S.Stewart는 Scientific American에 게재된 바이오 필름 기사 "Battling Biofilms"(2001년 [26]7월 1일)를 집필했습니다.

자급자족(2001–)

NSF ERC 프로그램은 10년 이내에 자급자족할 수 있는 기관 센터를 만들기 위해 고안되었습니다.몬태나주립대 바이오필름공학센터는 1998년 자급자족 태스크포스(TF)를 설립해 자급자족 계획을 시작했다.이 센터는 2001년에 자급자족할 수 있게 되었고, 산업 협회에 대한 가치 제공과 몬태나 주립 대학 및 [27]몬태나 주의 지원을 지속적으로 받는 연방 및 민간 보조금을 통해 부분적인 자금 지원을 계속 받고 있습니다.2005년에 Philip S.화학 및 생물 공학 교수인 Stewart가 세 번째 CBE 책임자로 선정되었습니다.1991년부터 CBE 교직원으로 참여한 스튜어트는 항균제와 바이오필름 방제 [28][29][30]분야의 선도적인 전문가였다.Stewart 재임 중 CBE는 관련 교직원 수, 산업 구성원 수, 테스트 및 산업 후원 프로젝트 수, 학부생 및 대학원생 참여에서 성장했습니다.Matthew Fields는 2015년에 CBE의 네 번째 디렉터가 되었습니다.FY2021에 신규 연구 보조금은 총 430만 달러에 달했습니다.이 센터는 국립과학재단 프로그램에 [31]포함된 24개의 자생 공학 연구 센터 중 하나이다.CBE는 NSF와 미국 공학 교육 협회에 의해 2020년에 출판된 책 "Agents of Change: NSF's Engineering Research Centers"에서 두드러지게 다루어졌습니다.

프로그램

연구 프로그램

Image of researcher with chemistry equipment in laboratory
혐기성 실험장

이 센터의 바이오필름 연구 프로그램은 1980년대 환경생명공학, 학제간 조사, 산업 참여 등을 중심으로 설립됐다.토목/환경 공학, 수학, 미생물학, 화학 및 생물 공학, 화학 및 생화학, 기계 및 산업 공학, 컴퓨터 공학, 전기 공학, 통계학 등의 전문 지식이 가설 개발과 실험 설계에 기여합니다.이 센터에서는, 분자 규모로부터 산업 현장 규모까지, 복수의 관측 척도를 포함한 연구를 실시해, 기초 토픽과 응용 토픽을 모두 망라하고 있다.인 biofilm과학과 기술에서 수많은 획기적인 발전을 포함한 대영 제국 훈작사 연구 팀은 일부분 이었다:정족수 sensing,[32]투자율(지구 과학)[33]biomineralization,[34] 항균성 tolerance,[28]viscoelasticity,[35]detachment,[36]표준화된biofilm methods,[37]만성 wounds,[38] 녹조 fuel,[39]미생물corrosion,용.40]bacteria,[41]과 biof sulfate-reducing.ILM 구조와 기능.[42]CBE 연구는 네이처,[43] 랜싯,[44] 사이언스,[45][46] [47]JAMA, PNAS,[48][49][50] EMBO 저널, ISME 저널,[51][52] 네이처 리뷰 미생물학[53][54] 및 물리 리뷰 [55]레터 등 저명한 동료 리뷰 저널에 게재되어 있습니다.2021년까지 CBE 저자들은 1,340개 이상의 안전 점검 논문을 발표했다.이 센터의 바이오 필름 관련 이미지 중 20개 이상이 동료 리뷰 저널의 표지에 실렸다.2011년 시작된 이래 40개국과 50개 주에서 3,648개의 이미지를 CBE 이미지 [56]라이브러리에서 다운로드했습니다.

2021년에 센터가 다룬 응용 연구 주제는 다음과 같다.[5]

  • 바이오필름 제어전략(항균효과, 생물화물, 생물활성화합물, 소독효과)
  • 에너지 솔루션(바이오 연료, 석탄층 메탄 생산, 미생물 연료 전지)
  • 환경기술(생물중재, 습지, 생물광물화, 광업, 탄소분리)
  • 건강/의료 바이오필름(만성 상처, 카테터 감염, 구강 건강)
  • 산업 시스템 및 프로세스(바이오 오염, 미생물 부식, 제품 오염)
  • 표준화된 방법(제품 클레임, 규제 문제, ASTM 방법 개발)
  • 물 시스템(음용수 수질, 구내 배관, 수처리, 배전 시스템)

2021년 기타 연구 주제는 다음과 같다.

이 센터는 국제 연구 커뮤니티에서 위상과 협업을 장려하기 위해 미국과 외국의 수많은 기관에서 정기적으로 방문 학생 및 교직원을 유치하고 있다.1990년 이후, 30개국 이상과 미국 38개 주에서 온 거의 330명의 방문 연구자들이 CBE [57]실험실에서 바이오필름을 연구하는데 몇 주에서 1년 또는 그 이상을 소비했다.

업계 프로그램

센터의 Industrial Associates 프로그램은 센터 정보, 전문 지식, 교육 및 기타 혜택을 연간 가입비로 제공합니다.이 프로그램은 1983년 화학 및 생물학적 공정 [7]분석 연구소의 설립과 함께 시작되었다.CBE의 Standardized Bio Film Methods Research Group(SBM; 표준화 바이오필름 방법 연구 그룹)은 바이오필름 형성에 대응하는 신제품을 개발하는 기업의 관심사에 초점을 맞추고 있습니다.연구자들은 바이오필름 박테리아를 배양, 치료, 샘플링, 분석하기 위한 정량적 방법을 개발, 정제 및 발표한다.SBM 실험실 구성원은 국제 표준 제정 기관과 협력하여 표준 제정 [58]커뮤니티의 바이오 필름 방법에 대한 승인을 확보합니다.SBM은 미국 환경보호청과의 계약에 따라 바이오필름 박테리아를 포함한 항균 제품의 성능 측정을 위한 테스트 방법의 개발과 표준화를 지원하고 EPA의 농약 프로그램 항균과 관련된 통계 서비스를 제공하기 위해 실험실 연구를 수행한다.테스트 [59]프로그램CBE는 미국 환경보호청이 2018년 채택한 항균시험 기준을 개발했다.이 규격은 세균성 바이오필름에 적용되는 최초의 규격이다.이 기준은 규제과학 연구교수인 CBE 교수 Darla Goeres가 연구한 결과입니다.이 규격은 기업이 자사 제품이 바이오필름 박테리아에 대해 효과가 있는지 검증하고 이에 따라 표백제 및 기타 세정제 병에서 발견된 "균의 99.9%"와 유사한 문구로 라벨링할 수 있는 인증 프레임워크를 제공합니다.CBE 생물통계학자 Al Parker에 따르면, 항균제 제조업체들은 박테리아 바이오필름에 대한 인식이 높아짐에 따라 인증을 받기 위해 열심히 노력하고 있다.그는 병원과 같은 공중 보건 기관들이 특히 관심을 갖고 있다고 말했다. - 병원과 같은 의료 장비들을 정기적으로 소독하는 -"패러다임의 전환이 있었습니다."라고 Parker는 말했다.그는 통계 분석이 테스트 프레임워크를 형성하는 데 중심적인 역할을 했다.

2021년 11월 1일 현재 CBE Industrial Associates.

2013년 CBE 디렉터 Phil Stewart와 CBE Industrial Coordinator Paul Sturman은 미국 식품의약국(FDA)과 협력하여 바이오 필름에 대한 하루 워크숍을 공동 후원했습니다.결과 워크샵 '바이오필름, 의료기기 및 안티바이오필름 테크놀로지:도전과 기회'는 2014년 [60][61]2월 20일 FDA White Oak 캠퍼스에서 개최되었습니다.2015년 2월 11일 메릴랜드주 College Park에서 열린 후속 CBE 주최 미팅에서 "Anti-Biofilm Technologies:생산성 향상의 길'은 미국 정부기관, 산업계 및 [62]학계 간의 과학적 대화를 지속적으로 촉진하기 위해 개최되었습니다.

회원사들은 에너지/석유, 화학/특수 화학물질, 가정/소비자 제품, 의료/의료, 시험소, 정부 연구소, 물, 펄프 및 종이, 광업 등 여러 산업 카테고리를 대표해 왔습니다.회원은 Fortune 500대 국제 기업부터 소규모 신생 기업까지 다양합니다.

교육 프로그램

photo of microscopes in laboratory
몬태나 주립대학 바이오필름 엔지니어링 센터의 현미경 검사 시설.

대학원생과 학부생이 이 센터에서 공동적이고 학제적인 연구에 참여하고 있습니다.학생들은 의학, 산업 및 환경 측면에서 바이오 필름과 관련된 문제를 해결하기 위해 다학제 교수진의 지도 하에 일하고 있습니다.2011년부터 [63]2021년까지 다음과 같은 MSU 부서 및 프로그램의 교직원과 학생들이 센터의 연구에 참여했다.

  • 화학 및 생물 공학
  • 화학 및 생화학
  • 토목 및 환경공학
  • 생태학
  • 국토자원 및 환경과학
  • 재료 과학
  • 수리과학
  • 기계 및 산업 공학
  • 미생물학 및 면역학
  • 현대 언어 및 문학

학부 과정

바이오필름엔지니어링학부연구경험센터(URE)는 1990년대 말 J.W. 코스터튼 소장과 라이언 조던이 설립했다.박사과정 수료자(및 후속 CBE의 시니어 리서치 엔지니어) Jordan은 Yellowstone 국립공원과 Bridger-Teton Wildness의 오지 수질 프로그램의 일환으로 CBE 최초의 URE 학생을 지도했습니다.이곳에서는 조던의 지도 아래 URE 학생들이 항구의 장애 필름의 역할을 확인하는 최초의 연구자가 되었습니다.재해 구조, 군사 및 야외 레크리에이션 애플리케이션에 사용되는 적합한 수처리 필터.

학부생은 학부 연구 보조로 고용되어 CBE 연구실에서 학제간 바이오 필름 프로젝트 연구팀의 일원으로 일하고 있습니다.CBE 학부생들은 실험실 기술, 실험 설계 및 그룹 커뮤니케이션 능력을 습득할 것을 권장합니다.1990년 이후 12개 학과의 학부생 919명이 CBE 계열 교수진의 지도 아래 실험실 바이오필름 프로젝트에 종사하고 있다.2020-21학년도에는 43명의 여성과 18명의 [57][63]남성을 포함하여 61명의 학부생이 CBE에서 훈련을 받았다.

대학원 연구

대학원생들은 몬태나 주립대학의 과학, 농업 또는 공학부 중 하나를 통해 제공되는 학과를 통해 학위를 취득하고 CBE 연구실에서 연구를 수행합니다.학생 대학원 위원회는 전형적으로 학제간이다.학생 및 대학원 위원은 학생의 흥미와 학위 프로그램에 적합한 과정을 선택한다.공대생은 미생물학 수업을 듣고 이과생은 관련 공대 수업을 듣도록 권장된다.대학원생은 기존의 학문 분야를 넘어 현재의 환경, 산업 및 의료 문제에 직접적인 영향을 미치는 연구를 설계하고 수행함으로써 경험을 쌓습니다.학생들은 기본 주제에서 응용 주제까지 다양한 프로젝트를 수행합니다.또한 CBE의 Industrial Associates 프로그램은 학생들이 잠재적인 고용주와 업무 관계를 맺게 합니다.대학원생들은 연구회의 프레젠테이션, 학부생 멘토링, CBE 세미나 시리즈 조직, 봉사활동 [64]지원 등을 통해 커뮤니케이션 및 리더십 스킬을 계발할 수 있습니다.1990년 이후 CBE는 293명의 대학원생을 배출했다.2020-21학년도 동안 58명의 대학원생이 CBE 연구실에서 근무했으며, 그 중 여성은 26명,[57][63] 남성은 32명이었다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

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