1 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 VSEBINA / CONTENTS Letnik 68, številka 2 / Volume 68, Number 2 • Uvodnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Editorial Jo ž e K r opiv šek • Application of confocal laser scanning microscopy in dendrochronology . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uporaba konfokalne laserske vrstične mikroskopije v dendrokronologiji Ang ela Balz ano , K le me n N o v ak, Miha Humar , K a t arina Čuf ar • Wood identification using non-destructive confocal laser scanning microscopy . . . . . . . . . . . . . Identifikacija lesa s pomočjo nedestruktivne konfokalne laserske mikroskopije K a t arina Čuf ar , Ang ela Balz ano , Luk a K rž e, Mak s Mer ela • Drying characteristics of wood of invasive tree species growing in an urban environment . . . . Določanje sušilnih karakteristik lesa invazivnih drevesnih vrst rastočih v urbanem okolju Denis Pla v č ak, Ž e l jk o Goriše k, Ale š Str až e, Mak s Mer ela • Adhezija bakterij na lesne premaze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Adhesion of bacteria to wood coatings K lemen Bohinc, Da vid K e k ec, Mark o P e trič • Stabilni hidrogeli iz nanofibrilirane celuloze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stable hydrogels from nanofibrillated cellulose Jak a Le v anič, Ida P oljanše k, Primo ž Ov e n • Optimization of accelerated solvent extraction (ASE) of silver fir wood (Abies alba Mill.) . . . . . Optimizacija pospešene ekstrakcije s topili (ASE) na primeru lesa bele jelke (Abies alba Mill.) Eli K eržič, Viljem V ek, Ida P oljanše k, Primo ž Ov e n Novice • 12. srečanje ALUMNI kluba Oddelka za lesarstvo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . K a t arina Čuf ar • AICO TRADE d.o.o. - podjetje s tradicijo in znanjem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Iv an A vbar • Druga skupna poletna šola Univerze v Ljubljani in Tehniške Univerze v Clausthalu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sebas tian Dahle , Mark o P e trič • Prvi slovenski dan plazme / First Slovene Plasma Day . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sebas tian Dahle , Mark o P e trič • Dr. Angela Balzano prejemnica Baileyeve nagrade za leto 2019 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . K a t arina Čuf ar • Prof. dr. Katarina Čufar prejela častno priznanje Fakultete za gozdarstvo in tehnologijo lesa Univerze Mendel v Brnu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tina Dr olc • Prof. dr. Miha Humar - prejemnik Zlate plakete Univerze v Ljubljani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Milan Šernek, Mark o P e trič, Boš tjan Lesar • Prof. dr. Romanu Kuniču v slovo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fr anc P ohle v en • Eli Keržič dobitnica fakultetne Prešernove nagrade za leto 2019 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vilje m V ek • ABES – nova naprava za spremljanje dinamike graditve trdnosti lepilnega spoja na Oddelku za lesarstvo Biotehniške fakultete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Milan Šernek, Jaša Sar ažin • Udeležba sodelavk in sodelavcev Oddelka za lesarstvo na mednarodni konferenci ICWST 2019 v Zagrebu . . . . Mak s Mer ela, Daša K r ape ž T ome c 79 80 80 82 84 85 86 87 88 89 90 3 5 19 31 45 59 69 2 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Izdajatelj/Publisher U niv erz a v Ljubljani, Biot ehnišk a f ak ult e t a, Oddelek z a lesar s tv o University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Department of Wood Science and Technology Jamnik arje v a 101, 1000 L jubljana, Slo v enija Glavna urednica/Editor-in-chief K a t arina Čuf ar , Slo v enija, e-poš t a: k a t arina.cuf ar@b f .uni- lj.si Odgovorni urednik/Managing editor Jo ž e K r opiv šek, Slo v enija, e-poš t a: jo z e.kr opiv sek@b f .uni -lj.si Tehnični urednik/Technical editor An t on Zupančič, Slo v enija , e-poš t a: an t on. z upancic@b f .u ni-lj.si Uredniški odbor/Editorial board Chris tian Brischk e, Nemč ija / Germany Dominik a Gornik Buč ar , Slo v enija / Slovenia Miha Humar , Slo v enija / Slovenia Leon Oblak, Slo v enija / Slovenia P rimo ž Ov en, Slo v enija / Slovenia K e vin T . Smith, ZD A / USA Milan Šernek, Slo v enija / Slovenia Rupert Wimmer , A v s trija / Austria Jezikovni pregled/Proofreading Darja V r anjek (slo v ensk o besedilo/Slovene text) P aul St eed (anglešk o besedilo/English text) Oblikovanje/Design Andr ej Bajt Postavitev/Layout DE C OP d. o. o., Ž ele zniki Tisk/Print Tisk arna R oboplas t d. o. o ., Ljubljana N a tisnjeno v decembru 2019 v 100 iz v odih./Printed in December 2019 in 100 copies. ISSN 0024-1067 (tisk ana v erzija/printed version) ISSN 2590-9932 (sple tna v erzija/on-line version) http://www.les-wood.si/ Periodičnost/Frequency Dv e š t e vilki le tno/Two issues per year Les/Wood je referiran v mednarodnih bibliografskih zbirkah Les/Wood is indexed in the international bibliographic databases A GRIS, CAB Ab s tr act, DO A J A v t or sk e pr a vice obja vljenih člank o v si pridrž uje z alo žnik Les/W ood Copyright of the published articles is owned by the publisher Les/Wood Iz dajanje r e vije sofinancir a Ja vna ag encija z a r azisk o v alno deja vnos t R epublik e Slo v enije (ARR S) The journal is co-financed by Slovenian Research Agency (ARRS) 3 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 UVODNIK / EDITORIAL Odg o v orni ur ednik / Managing E dit or Jo ž e K r opiv šek Spoštovane bralke in bralci! Na ur edniš tvu r e vije LE S/W OOD se z a v edamo , da s t a z a uspeh v sak e znans tv ene r e vije pomemb- na dv a pog oja: da obja vlja visok ok ak o v os tne znan - s tv ene člank e, ki k až ejo napr edek s tr ok e na t emelj- nih in mejnih podr očjih, in da ti dose ž ejo čim šir šo mno žic o br alce v in s t em r az širjajo no v a znanja. Če je izpolnjen pr vi pog oj, je izpolnit e v drug eg a lažja, saj z do brimi članki r e vija pos t ane bolj pr epo zna v - na in jo išče v eč br alce v . V elja pa tudi obr a tno , da v eč br alce v iz s tr ok e in znanos ti us tv arja tudi v eč - je polje pot encialnih a v t orje v no vih znans tv enih obja v . Oboje je t or ej med seboj po v e z ano. Ključno vlog o pri izpolnje v anju t eh dv eh pog oje v in pr omo- ciji znans tv ene r e vije igr ajo tudi bibliogr a f sk e baz e. R e vija namr eč z vključitvijo v baz e pridobiv a ugled in pr epo zna vnos t, hkr a ti pa se po v eč a dos t opnos t pr ek o is k alnik o v in br anos t, članki pa so bolj citir ani. T o spe t priv ablja no v e a v t orje in jih spodbuja, da obja vljajo v se boljše člank e, k ar pa z ope t po v ečuje ugled r e vije. Z v eseljem in ponosom se ob pričujoči š t e vilki r e vije o zir amo na pr ehojeno pot in izpos t a v - ljamo nek aj pr elomnic: R e vija LE S/W OOD je ž e od le t a 1997 vpisana v baz o CAB Ab s tr acts (h ttp s://w w w .c abi.or g /publi - shing-pr oducts/ c ab-ab s tr acts/), ki je »v odilna bibli - ogr a f sk a in f ormacijsk a s t orit e v v anglešk em je zik u, ki upor abnik om omog oč a dos t op do lit er a tur e s podr očja v ed o življenju v v eč k ot 480.000 člankih in por očilih«. Vključit e v v t o baz o je bila z a r az v oj r e vije ključna, saj jo t o uvr šč a med pomembnejše r e vije na podr očju v ed o življenju. Danes je nujno , da je r e vija digit alizir ana. R e - vija LE S/W OOD je do le t a 2012 izhajala le v tisk ani obliki. T ak oj po njeni o živitvi v le tu 2017, smo poleg tisk ane uv edli tudi elek tr onsk o r azličic o r e vije in jo ponudili br alk am in br alcem pr ek o s v e t o vneg a sple - t a. N ajpr ej smo pridobili ISSN š t e vilk o z a elek tr on - sk o v erz ijo r e vije, v zpor edno s t em pa smo v zpos t a- vili tudi sple tno s tr an r e vije (h ttp://w w w .les-w ood. si). Z a v ečjo pr epo zna vnos t je bila r e vija le t a 2017 vključena v sis t em »Digit al Object Iden tifier« (DOI). Od t akr a t v sak članek pr ejme las tni digit alni pr ed- me tni iden tifik a t or DOI (Digit al Object Iden tifier), z alo žnik pa je član or g aniz acije Cr ossR e f . Pr ed vpisom r e vije v mednar odne bibliogr a f - sk e zbirk e so potr ebne r azličn e f ormalne, t ehnične, v sebinsk e in oblik o vne dopo lnitv e, saj r azlične bi - bliogr a f sk e baz e pos t a vljajo jasne (minimalne) t eh- nične in v sebinsk e z ah t e v e. Pri t em je pomembno pr edv sem r edno izhajanje, jasna ur ednišk a politik a, pr eno v a (in di git aliz acija) ur ednišk eg a pr ocesa in on-line obja v a člank o v v berljivi obliki. Pr edv sem v z adnjem obdobju so pomembna tudi pr a vila e tične- g a delo v anja in politik a pr epr eče v anja plagia t or s tv a t er jasna pr a vila o r a vnanju z in t elek tualno las tnino , k ar pr edv sem v elja z a elek tr onsk o v erzijo r e vije. V t a namen je bila sple tna s tr an r e vije LE S/W OOD v pr vi polo vici le t a 2019 po v sem posodobljena. Naslednja pomembna pr elomnic a se je z g odila pole ti 2019, k o je bila r e vija LE S/W OOD vključena v baz o DO A J (The Dir ect or y of Open Access Journals = Imenik r e vij odprt eg a dos t opa). DO A J je se znam r e vij z odprtim dos t opom in je izhodišče z a isk a- nje k ak o v os tneg a, s tr ok o vno pr egledaneg a gr adiv a z odprtim dos t opom. Vključit e v v DO A J po v ečuje pr epo zna vnos t in enos t a vnos t upor abe člank o v , na ugledu in pr epo zna vnos ti pa pridobiv a tudi r e vija k ot celot a. Cilj baz e DO A J je z aje ti in celo vit o pr eds t a viti v se znans tv ene r e vije z odprtim dos t opom z jasno in k ak o v os tno ur ednišk o politik o , ki z ag ot a vlja določe - no v sebinsk o r a v en člank ov (h ttp s://doaj.or g /). Nadaljnji r az v oj r e vije LE S/W OOD bo šel v smeri indek sir anja v bazi Sc opus, k ar bo , upamo , po v eč alo 4 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 mednar odno pr epo zna vnos t, r az širilo kr og br alce v in po v eč alo z animanje a v t orje v z a obja vljanje v naši r e viji. V t em pr ocesu je ključn o sodelo v anje, us tv ar - jalna izmenja v a znanja, no vih idej in pobud, k ar nas bo v se sopotn ik e r e vije v odi lo napr ej k no vim us- pehom. Z a t o v as t oplo v abim , da po s v ojih močeh prispe v a t e k pr omociji r e vije in njenemu r az v oju. Hv ala z a v ašo podpor o ž e vnapr ej! Dear readers! A t the edit orial boar d of the journal LE S/W OOD , w e ar e a w ar e tha t tw o c onditions ar e import an t f or the success of e v er y scien tific journal: tha t it pub- lishes high-quality scien tific articles tha t sho w the adv ancemen t of the pr of ession in fundamen t al and fr on tier ar eas, and tha t the y r each as wide r ang e of r eader s as possible, and thus dissemina t e ne w kno wledg e. If the fir s t c ondition is fulfilled, then ful- filmen t of the sec ond is easier , bec ause with g ood articles the journal bec omes mor e r ec ogniz able and is sough t b y mor e r eader s. Con v er sely , mor e scien- tific and pr of essional r eader s also cr ea t e a lar g er pool of pot en tial author s f or ne w scien tific publi- c a tions. The tw o ar e ther e f or e in t er c onnect ed. Bib- liogr aphic da t abases also pla y a k e y r ole in fulfilling these tw o c onditions and pr omoting the scien tific journal. Namely , b y joining the da t abases, the jour - nal g ains r eput a tion and visibility , while incr easing sear ch engine accessibility and r eadability , and the articles it publishes ar e cit ed mor e. This ag ain a t - tr acts ne w author s and enc our ag es them t o publish be tt er articles, which in turn enhances the r eput a- tion of the journal. In this issue of LE S/W OOD , it is with the pleasur e and pride tha t w e t ak e a look a t the pa th of the journal’ s de v elopmen t and highligh t some turning poin ts o v er the y ear s: Since 1997, LE S/W OOD has been lis t ed in the CAB Abs tr acts da t abase (h ttps://www .c abi.or g / publishing-pr oducts/ c ab-abs tr acts/), which is “the leading English-languag e bibliogr aphic inf orma tion ser vice pr oviding access t o the w orld’ s applied lif e sci- ences lit er a tur e, giving user s access t o ov er 480,000 journal articles, c onf er ence paper s and r eports” . Be- ing in v olv ed in this da t abase has been crucial t o the dev elopmen t of the journal, as it mak es it one of the mos t import an t public a tions in the lif e sciences. T oda y , it is crucial tha t the journal is being digi- tiz ed. Un til 2012, LE S/W OOD w as published in prin t - ed f orm only . With its r eviv al in 2017, in addition t o the prin t ed v er sion, w e in tr oduced an electr onic v er - sion and off er ed it t o r eader s via w eb ser vices. The ISSN number f or the electr onic v er sion of the journal w as obt ained, and a t the same time a w ebsit e w as set up (h ttp://www .les-w ood.si). F or gr ea t er visibility , the journal w as inc orpor a t ed in t o the Digit al Object Iden tifier (DOI) s y s t em in 2017. Since then, each arti- cle in LE S/W OOD has been signed with its own Digit al Object Iden tifier (DOI) name, while the publisher has bec ome a member of the Cr ossR e f or g aniz a tion. Diff er en t f ormal, t echnic al, sub s t an tiv e and de- sign amendmen ts ar e r equir ed be f or e the journal is pu bli shed in in t erna tional bibliogr aphic da t abas- es, as diff er en t bibliogr aphic da t abases se t clear (minimum) t echnic al and c on t en t r equir emen ts. Of particular import ance is r egular public a tion, a clear edit orial policy , the r edesign (and digitiz a tion) of the edit orial pr ocess, and the online public a tion of articles in a r eadable f orm. Especially in r ecen t y ear s, e thic al rules of oper a tion, a plagiarism pr e- v en tion policy and clear rules on the manag emen t of in t ellectual pr operty ar e also import an t, which mainly apply t o the electr on ic v er sion of the jour - nal. T o this end, the w eb sit e of LE S/W OOD journal w as c omple t ely upda t ed in the fir s t half of 2019. The las t import an t turning poin t happened during the summer of 2019 when LE S/W OOD w as included in the DO A J da t abase (the Dir ect or y of Open Access Journals). DO A J is a whit e lis t of open access journals and aims t o be the s t arting poin t f or all in f orma tion sear ches f or quality , peer r e vie w ed open access ma t erial. Being included in DO A J also incr eases the visibility and ease of use of articles, and tha t of LE S/W OOD as a whole. The DO A J aims t o be c ompr ehensiv e and c o v er all open access scien tific and scholarly journals tha t use a quality c on tr ol s y s t em t o guar an t ee the c on t en t tha t the y publish mee ts high s t andar ds (h ttp s://doaj.or g /). Further de v elopmen t of LE S/W OOD will mo v e in the dir ection of inde xing in the Sc opus da t abase, which will hope fully incr ease in t erna tional visibility , widen the r eader ship and incr ease the in t er es t of author s in pub lishing in the journal. In this pr ocess, c ollabor a tion, the cr ea tiv e e x chang e of kno wledg e, ne w id eas and initia tiv es, ar e crucial, which will lead all the journal’ s c on tribut or s t o ne w success- es. Ther e f or e, I w armly in vit e y ou t o c on tribut e t o the pr omotion of the journal and its de v elopmen t. Thank s in adv ance f or y our support! 5 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 1 INTRODUCTION 1 UVOD Compar a tiv e and quan tit a tiv e w ood ana t om y c ombined with dendr ochr on ology ma y pr o vide in - f orma tion r eg ar ding w ood ana t om y r ela t ed t o spe- cies, pr o v enance, as w ell as the time and c onditi - ons in which the w ood w as f ormed. R esear ch in t o w ood ana t om y allo w s the anal - y sis of ana t omic al tr aits, whi ch c an r e flect import - 1 Univ er sity of Lju bljana, Biot echni c al F aculty , Departmen t of W ood Science and T echnology , Ljubljana, Slo v enia * e-mail: ang ela.balz ano@b f .uni-lj.si APPLICATION OF CONFOCAL LASER SCANNING MICROSCOPY IN DENDROCHRONOLOGY UPORABA KONFOKALNE LASERSKE VRSTIČNE MIKROSKOPIJE V DENDROKRONOLOGIJI Ang ela Balz ano 1* , Klemen No v ak 1 , Miha Humar 1 , K a t arina Čuf ar 1 UDK 630*561.24:537.533.35 Original scien tific article / Iz virni znans tv eni članek R eceiv ed / Prispelo : 11. 11. 2019 Accep t ed / Spr eje t o: 6. 12. 2019 V ol. 68, N o. 2, 5-17 DOI: h ttp s: //doi.or g /10.26614/le s-w ood.2019. v6 8n02a01 Abstract / Izvleček Abstract: We used the Confocal Laser Scanning Microscope (CLSM) Olympus LEXT OLS5000 for non-destructive ob- servation and image analysis of wood anatomy traits in growth layers of tree species from different climatic zones. In European beech (F agus s ylv a tic a), where tree rings can generally be recognised, we discuss the changes in tree-ring structure due to adverse effects (insect attacks). Growth layers in Mediterranean Aleppo pine (Pinus halepensis) from south-eastern Spain are not always annual and contain numerous intra-annual density fluctuations (IADFs). Ocote pine (Pinus oo c arpa) growing at high elevation in Honduras showed growth layers with clear growth ring boundaries and IADFs. In both pines, CLSM allowed us to recognise and measure tracheid parameters to define density fluctua- tions. In tropical true mahogany (S wie t enia macr oph ylla) from Venezuela and cedrela (Cedr ela odor a t a) from Costa Rica, we studied the growth layers with variable dimensions of vessels demarcated by marginal axial parenchyma. Keywords: confocal laser scanning microscopy (CLSM), wood anatomy, wood identification, image analysis, dendro- chronology, tree-rings, growth ring boundaries Izvleček: Konfokalni laserski vrstični mikroskop (CLSM) Olympus LEXT OLS5000 smo uporabili za nedestruktivno prou- čevanje anatomskih znakov v prirastnih plasteh dreves iz različnih podnebnih pasov. Pri bukvi (F agus s ylv a tic a), kjer je na splošno mogoče prepoznati branike, CLSM omogoča študij anatomskih posebnosti zaradi škodljivih učinkov (npr. napadov žuželk). Prirastne plasti sredozemskega alepskega bora (Pinus halepensis) v jugovzhodni Španiji ne nastajajo vedno v skladu s koledarskim letom, zaznamujejo jih namreč tudi številna nihanja gostote (IADFs) znotraj posameznih plasti. Bor Pinus ooc arpa, ki raste na visoki nadmorski višini v Hondurasu, izkazuje jasno razmejene prirastne plasti in pojav IADFs. V obeh borih smo s pomočjo CLSM prepoznali in izmerili dimenzije traheid za boljše določanje IADF in za boljšo razmejitev prirastnih plasti. V lesu srednjeameriškega mahagonija (S wie t enia macr oph ylla) iz Venezuele in cedrele (Cedr e la odor a t a) iz Kostarike smo analizirali prirastne plasti, ki imajo spremenljive dimenzije trahej in so razmejene z marginalnim aksialnim parenhimom. Ključne besede: konfokalna laserska vrstična mikroskopija, anatomija lesa, identifikacija lesa, analiza slike, dendro- kronologija, branike, prirastne plasti, meje med prirastnimi plastmi an t en vir onmen t al signals (V erhe y den e t al., 2004; Gar cía-Gonz ále z & F on ti, 2006; Campelo e t al., 2010). W ood quality also depends on w ood ana t o- m y , which v aries be tw een and within species, indi - vidual tr ees and e v en gr o w th la y er s. Dendr ochr onology , as the s tudy of tr ee rings ( gr o w th la y er s), is based on cr oss-da ting , which help s t o assign e v er y tr ee ring t o the c alendar y ear when it w as f ormed. This principle c an be applied in tr ees fr om t emper a t e en vir onmen ts, wher e the tr ee rings ar e g ener ally annu al. The y usually c on - t ain ear ly - and la t e-w ood, and ar e demar c a t ed b y tr ee-ring boundaries. 6 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Ho w e v er , in Medit err anean and tr opic al en vi- r onmen ts it is oft en challengi ng t o de fine tr ee rings and the boundaries be tw een them, as their f orma- tion is not necessarily s ynchr onised with c alendar y ear s (Cherubini e t al., 2003 ; De Luis e t al., 2011; Balz ano e t al., 2018, 2019a, b). Such gr o w th la y er s typic ally c on t ain numer ous anomalies associa t - ed with in tr a-annual density fluctua tions (IADF s) (Campelo e t al., 2007; De Micc o e t al., 2016a) some times c al led f alse rings (e. g. K aennel & Sch - w eingruber , 1995). T o help with the iden tific a tion of tr ee rings w e oft en apply quan tit a tiv e w ood ana t om y (Q W A), which is based on the measur emen t of ana t omic al tr aits (f or ins t ance shape, dim ensions and fr equen- cy of xylem elemen ts, thickness of cell w alls e t c.) in r ela tion t o time (position in the gr o w th la y er). This is used t o char act erise the r ela tionship s be tw een plan t gr o w th and v arious en vir onmen t al f act or s. Studying ana t omic al f ea tur es r equir es time-c onsuming sample pr epar a tion f or micr osc o- p y , i.e. the cutting of thin micr osc opic slides. Ther e- f or e, ther e is a sear ch f or me thodologies which enable ob ser v a tion and analy ses of micr osc opic s tructur es without special specimen pr epar a tion (e. g., Fi or a v an ti e t al., 2016, 2017). One such me th- od c ould be c on f oc al micr osc op y , which has alr eady been success fully applied in ma t erial and surf ace science, although t o da t e ther e ar e f e w s tudies in the field of lif e sciences and w ood ana t om y or den- dr ochr onology (e. g., Haag e t al., 2018). The objectiv e of the pr esen t s tudy is thus t o e v alua t e the possibilities of applying a Con f oc al Laser Sc anning Micr osc ope (CLSM) Olympus LEXT OLS5000 f or diff er en t c ase s tudies in dendr ochr o- nology and qu an tit a tiv e w ood ana t om y , and t o e v alua t e its suit ability in r eplacing classic al me th- ods based on the time-c ons uming pr epar a tion of thin sections and ligh t micr osc op y . 2 MATERIALS AND METHODS 2 MATERIAL IN METODE 2.1 MATERIAL 2.1 MATERIAL W e s tudied w ood s tructur e on c or es (5 mm in diame t er) c ollect ed fr om tr ees with an incr e - men t bor er . The c or es w er e smoothed b y sanding (with sandpaper grits fr om 80 t o 280) t o ob ser v e the cr oss-sections of the w ood t o iden tif y the gr o w th la y er s and ob ser v e their w ood-ana t omic al char act eris tics. The in v es tig a t ed species w er e: 1) t emper a t e Eur opean beech (Fagus sylvatica L.) fr om a sit e in Cr oa tia c a. 45.42°, Longitude: 16.28°, Altitude: c a. 100 m) (Lukić, 2018), 2 ) Medit err anean Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) fr om Alic an t e in southern Spain (La titude: 38.40°, Longitude: -0.44°, Altitude: c a. 70 m), 3) oc ot e pin e (Pinus oocarpa Schiede e x Schlt - dl.) fr om Sigua t epeque in Hondur as (La titude: 14.60°, Longitude: -87.83°, Altitude: c a. 1100 m), fr om high ele v a tion in the tr opic al z one, c ollect ed b y Je an Pierr e V eillon in 1970 (Lu - na-Lug o , & Mar c ano-Berti, 2011), 4) T r op ic al true mahog an y (Swietenia macrophyl- la King) fr om Tic opor o in V e ne z uela (La titude 8.15°, Longitud e -70.84°, Altitude: c a. 200 m) c ollect ed b y Jean Pierr e V eillon in 1969 and 5) cedr ela (Cedrela odorata L.) fr om T urrialba in Cos t a Ric a (La titude 9.90°, Longitude -83.69°, Altitude c a. 700 m) c ollect ed b y Jean Pierr e V eillon in 1966. 2.3 CONFOCAL LASER SCANNING MICROSCOPY 2.3 KONFOKALNA LASERSKA VRSTIČNA MIKROSKOPIJA The objects w er e ob ser v ed with a Con f oc al Laser Sc anning Micr osc ope (CLSM) Olympus LEXT OLS5000 (Olympus Corpor a tion T oky o 163-0914, Japan) (Figur e 1) with the f ollo wing objectiv es: MPLFLN5x (numeric al apertur e 0.15, w orking dis - t ance 20 mm), MPLFLN10xLEXT (numeric al ap- ertur e 0.3, w orking dis t ance 10.4 mm), and LM- PLFLN20xLEXT (numeric al apertur e 0.45, w orking dis t ance 6.5mm). The micr osc ope is equipped with a 405 nm viole t laser , which enables the bes t la t - er al r esolution in r ang e (0.12 µm), and allo w s the micr osc ope t o c ap tur e fine pa tt erns and de f ects tha t c on v en tional op tic al micr osc opes, whit e-ligh t in t erf er ome t er s, or r ed laser -based micr osc opes ar e unable t o de t ect. Fir s t, w e used op tic al s y s t ems f or c olour ob - ser v a tion. The s y s t em acquir ed micr osc ope c olour imag es b y illumina ting the sample with the whit e ligh t -emitting diode (LED) ligh t sour ce and imaging the r e flect ed ligh t with the c omplemen t ar y me t - al-o xide-semic onduct or (CMOS) imag e sensor . Balz ano , A ., No v ak, K., Humar , M., & Čuf ar , K.: Upor aba k on f ok alne laser sk e vr s tične mikr osk opije v dendr okr onologiji 7 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Balz ano , A ., No v ak, K., Humar , M., & Čuf ar , K.: Applic a tion of c on f oc al laser sc anning micr osc op y in dendr ochr onology Figure 1. Workstation with a confocal laser scanning micro- scope LEXT OLS5000 3D (Olym- pus Corporation Tokyo 163- 0914, Japan) equipped with an optical system for colour observation, image stitching, and image analysis software OLS5000. Slika 1. Delo s konfokalnim la- serskim vrstičnim mikroskopom LEXT OLS5000 3D (Olympus Corporation Tokyo 163-0914, Japonska), ki je opremljen z op- tičnim sistemom za opazovanje barvne slike, spajanje zajetih slik in programsko opremo za anali- zo slike OLS5000. The objects w er e placed on the s t ag e. B y mo v - ing the s t ag e, w e used the s y s t em t o cr ea t e a pan - or amic macr o map based on s tit ching imag es on the mo ving tr ace in r eal-time f or an o v er vie w of the sample. Colour digit al imag es ob t ained using the s tit ching fu nction c o v er ed the en tir e leng th of the c or es in or der t o iden tif y the gr o w th la y er s and perf orm tr ee-r ing width meas ur emen ts f or dendr o- chr onology . As the f oc al dep th w as r ela tiv ely deep, w e c ou ld use the c olour imag es t o ob ser v e some de t ails or de fin e the positions f or de t ailed ob ser v a- tions using the c on f oc al laser sc an. High r esolution laser c on f oc al imag es w er e ac- quir ed a t diff e r en t f ocus pos itions t o iden tif y the minut e s tructur es and measur e ana t omic al par am- e t er s. All the measur emen ts w er e perf ormed with the OLS5000 imag e analy sis softw ar e. 3 RESULTS AND DISCUSSION 3 REZULTATI IN RAZPRAVA 3.1 DENDROCHRONOLOGY – GROWTH LAYERS AND ANOMALIES IN WOOD 3.1 DENDROKRONOLOGIJA – PRIRASTNE PLASTI IN ANOMALIJE V LESU The pr esen t ed e x amples show the pot en tial of use of LEXT OLS5000 3D in diff er en t w ood species, Fagus sylvatica, Pinus halepensis, Pinus oocarpa, Swietenia macrophylla and Cedrela odorata, with dif - f er en t w ood ana t omies and s tructur es of the gr owth la y er s addr essed f or diff er en t r esear ch purposes. The s tit ched imag es of po lished incr emen t c or es based on c ombining the liv e ob ser v a tions (Figur e 2) with the analy sis of an acquir ed imag e enabled us t o s tudy the gr o w th la y er s and gr o w th ring boundaries a t diff er en t magnific a tions. Figure 2. Stitched images of increment cores acquired with a 5x objective at the resolution of 96 dpi. From top to bottom: F agus s ylv a tic a, Pinus halepensis, Pinus ooc arpa, S wie t enia macr oph ylla and Cedr ela odor a t a. Slika 2. Spojene slike izvrtkov lesa, pridobljene z objektivom 5x povečave pri ločljivosti 96 dpi. Od zgoraj navzdol: F agus s ylv a tic a, Pinus halepensis, Pinus ooc arpa, S wie t enia macr oph ylla in Cedr ela odor a t a. 8 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 A t high er mag nific a tions and r esolutions, w e c ould ob ser v e s tructur al v aria tions in the w ood and apply imag e analy sis. The de t ailed r esults f or diff er - en t w ood species ar e sho wn in the ne x t chap t er s. 3.2 TREE-RING ANOMALIES IN EUROPEAN BEECH 3.2 ANOMALIJE BRANIK V LESU BUKVE Eur opean beech (Fagus sylvatica), as a typic al t emper a t e species, normally c on t ains clear gr o w th rings f ormed due t o in t errup tion of c ambium activi- ty during the c old period of the y ear (e. g., Prislan e t al., 201 3a, b). The in v es tig a t ed c or es of Fagus syl- vatica fr om a sit e near P e trinja in Cr oa tia c on t ained tr ee rings with numer ous anomalies. This c aused difficulties t o c orr ectly perf orm tr ee-ring width measur emen t and cr oss-da ting (Lukić, per sonal c ommunic a tion). In 2013 numer ous beech tr ees suff er ed an a tt ack of gip s y moth (Lymantria dispar ), which typic ally a tt ack s oak s. In 2013 it c aused also de f olia tion of beech (Lukić, 2018), and c onsequen t - ly an e x tr emely narr o w tr ee ring w as f ormed (Figur e 3). On the pictur es ob ser v ed under the s t er eomi- cr osc ope and on those ob t ained b y fla t -bed sc an- ner , the t ools usually applied in dendr ochr onology , the 2013 ring appear ed pale and some times c ould not be r ec ognised (Figur e 3a). A t higher magnific a- tion and r esolu tion of CLSM , the tr ee ring and its s tructur e c ould be iden tified. The 2013 ring sho w ed early - and la t e w ood and clear gr o w th ring bound - ar y (Figur e 3d). Another e x tr emely narr o w tr ee ring w as f ormed in 1966 (Figur e 3c). It c on t ains early - w ood and narr o w la t e w ood and a clear gr o w th ring boundar y , which c ould indic a t e tha t c ambial pr o- duction w as po ssibly in t errup t ed a t the end of June (Prislan e t al., 2013a). The same species also had some v er y wide tr ee rings with in tr a-annual density fluctua tions, lik e the 1984 tr ee ring , which a t lo w - er magnific a tions w er e err on eously in t erpr e t ed as tr ee rings (Figu r e 3a, b), wher eas higher magnific a- tion sho w ed no gr o w th ring boundar y (Figur e 3e). The ques tions r aised c an as a rule be solv ed b y dendr ochr onologic al cr oss-da ting , while the appli - c a tion of CLSM enables be tt er in t erpr e t a tion of the anomaly . Figure 3. European beech (F agus s ylv a tic a): (a) a core scanned with a flat-bed scanner at 1200 dpi resolution with potentially very narrow rings (arrows), and (b) the same core after tree-ring width measurement in Co- oRecorder and with cross-dating; (c, d, e) detailed views of individual rings captured by CLSM with tree ring 1966 at two magnifications (c), tree ring 2013 (d) and intra-annual density fluctuation in the 1984 ring (e). Slika 3. Bukev (F agus s ylv a tic a):(a) izvrtek posnet s skenerjem z ločljivostjo 1200 dpi, z označenimi poten- cialno zelo ozkimi branikami (puščice) in (b) isti izvrtek po merjenju širin branik s pomočjo programa Coo- -Recorder in datiranju, (c, d, e) podrobna zgradba posameznih branik, posnetih s CLSM: branika 1966 pri dveh povečavah (c), branika 2013 (d) in gostotna variacija v braniki 1984 (e). Balz ano , A ., No v ak, K., Humar , M., & Čuf ar , K.: Upor aba k on f ok alne laser sk e vr s tične mikr osk opije v dendr okr onologiji 9 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 3.3 GROWTH RING ANOMALIES IN ALEPPO PINE 3.3 ANOMALIJE V PRIRASTNIH PLASTEH ALEPSKEGA BORA Gr o w th la y er s of Aleppo pin e (Pinus halepen- sis ) fr om Alic an t e in south-ea s t ern Spain ar e oft en not ann ual and oft en c on t ain numer ous anomalies with in tr a-annual density fluctua tions (IADF s) (Fig - ur e 4). The y ar e char act erised b y la t e w ood-lik e cells in early w ood (E -IADF), and early w ood lik e cells in diff er en t portions of la t e w oo d (L-IADF) (Figur e 4). The species oft en ha v e uncle ar gr o w th ring bound - Figure 4. Mediterranean Aleppo pine (Pinus halepensis): (a) a core with “normal” rings (N) and a great variety of growth ring types and irregularities, and (b) a detailed view of growth rings containing E-IADF (latewood-like cells in earlywood) (E) and L-IADF (earlywood-like cells in latewood) (L); dark ring, composed of cells with latewood characteristics (D), and growth ring with unclear boundaries (U). Scale bars 500 µm. Slika 4. Sredozemski alepski bor (Pinus halepensis): (a) pregled izvrtka, ki vsebuje »normalne« branike (N) in različne tipe anomalij v prirastnih plasteh ter (b) podrobni posnetki prirastnih plasti z gostotno variacijo tipa E-IADF (celice kasnega lesa v ranem lesu) (E) in L-IADF (celice ranega lesa v kasnem lesu) (L), temno braniko (D) in prirastno plastjo z nerazločnimi mejami (U). Merilne daljice 500 µm. aries (F igur e 4b) which ar e a c onsequence of unin - t errup t ed c ambial pr oduction in win t er (De Luis e t al., 2007, 2011 ; De Micc o e t al., 2016a; No v ak e t al., 2016a; Balz ano e t al., 2018, 2019a, b), and lack of c ambial dormancy in win t er (Prislan e t al., 2016). The species c an also c on t ain dark rings (Figur e 4b), i.e. rings which c on t ain only la t e w ood (No v ak e t al., 2016a). Furthermor e, the species c on t ains numer - ous missing rings (No v ak e t al., 2011, 2016b). All these anomalie s c an only be de t ect ed with dendr o- chr onologic al cr oss-da ting. IADF s ar e usually fir s t de fined visually; ho w - e v er , their char act eris tics c an be mor e pr ecise- ly de fined only b y measuring the dimensions of tr acheids or tr acheid lumin a, and the cell w alls along the same r adial in t erms of tr acheidogr am (V ag ano v , 1990). Such measur emen ts ar e usually perf ormed on thin cr oss-sections ob ser v ed under a ligh t micr osc ope, a ft er a time-c onsuming sample pr epar a tion. Th e pr esen t ed c ase s tudy sho w s tha t it is possible t o use CLSM and the associa t ed imag e analy sis s y s t em t o ob t ain sufficien t magnific a tions and r esolutions, and thus t o measur e the tr acheid par ame t er s (Figur e 5). Balz ano , A ., No v ak, K., Humar , M., & Čuf ar , K.: Applic a tion of c on f oc al laser sc anning micr osc op y in dendr ochr onology 10 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Figure 5. Wood of Pinus halepensis and measurement of cell wall thickness and dimensions of lumina (tracheids) of a radial row using Lext CLSM and image analysis software OLS5000. The laser system provides the intensity, colour and height of the image of the same object. Using the measurement option “profile” we can get the intensity, colour and height profiles in a chosen linear row and mea- sure on it different parameters (here the diameter measurement of tracheids). The colour profile is also shown. Slika 5. Les alepskega bora (Pinus halepensis): merjenje debelin celičnih sten in dimenzij lumnov (traheid) vzdolž radialnega niza traheid z uporabo CLSM Lext in programske opreme za analizo slike OLS5000. Laserski sistem zagotavlja intenzivnost, barvo in sliko po višini istega predmeta. Z možnostjo merjenja „profila“ lahko dobimo profile intenzitete, barve in višine v izbrani linearni vrstici in na njej izmerimo različne parametre (tukaj je prikazano merjenje premerov traheid). Prikazan je tudi barvni profil. 3.4 GROWTH LAYERS IN (Pinus oocarpa) FROM HONDURAS 3.4 PRIRASTNE PLASTI V BORU (Pinus oocarpa) IZ HONDURASA Oc ot e pine (Pinus oocarpa), na tiv e t o Cen tr al Americ a, is poorly known in Eur ope. W e inspect ed the w ood s tructur e of this species on cr oss-sec- tions of the c or es t o e v alua t e the suit ability f or tr ee-ring analy sis. Imag es a t lar g er magnific a tions show ed tha t the species has tr ee rings with typi- c al early - and la t e w ood and clear tr ee-ring bound- aries. Man y rings c on t ain E - or L- types of IADF s (Figur e 6). Balz ano , A ., No v ak, K., Humar , M., & Čuf ar , K.: Upor aba k on f ok alne laser sk e vr s tične mikr osk opije v dendr okr onologiji 11 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Figure 6. Ocote pine (Pinus ooc arpa) from a high elevation site in Honduras: (a) overview of tree rings, (b) typical ring, (c) tree ring containing E-IADF (arrow), and (d) tree ring with L-IADF (arrow). Scale bars 500 µm. Slika 6. Bor (Pinus ooc arpa) z visokogorskega rastišča v Hondurasu: (a) pregled branik, (b) normalna brani- ka, (c) branika, ki vsebuje gostotno variacijo tipa E-IADF (puščica) in (d) branika, ki vsebuje L-IADF (puščica). Merilne daljice 500 µm. The fir s t impr ession is tha t the s tructur e of oc ot e pine tr ee rings is similar t o tha t of tr ee rings of c onif er s (pines) gr owing in t emper a t e en vir onmen ts. The in v es tig a t ed samples origina t ed fr om the tr ees gr owing in Hondur as, near Sigua t epeque, c a. 1100 m abov e sea le v el, wher e the clima t e is char act erised by thr ee seasons: a w e t and r ela tiv ely c ool season (be tw een Ma y and Nov ember) with sufficien t r ain t o ensur e v eg e t a tion, a c older in t erlude (Nov ember t o F ebruary) with t emper a tur es occ asionally down t o 8 °C, and a dry season (F ebruary t o Ma y), with t em- per a tur es of up t o 32 °C (Wikipedia, 2019, El clima pr omedio en Sigua t epeque, Hondur as, 2019). Although No v ember t o F ebruar y t emper a tur es ar e not v er y lo w , the clear gr o w th ring boundaries c ould be a c ons equence of the in t errup tion of c am- bial activity in win t er . The chang e of seasons c ould e xplain the IADF s in the rings. Dendr ochr onologic al cr oss-da ting support ed b y de t ailed ana t om y s tud - ied with CLSM c ould help t o e xplain the pr ocesses a ff ecting IADF f orma tion and in t errup tion of c am- bial activity r esulting in clear tr ee-ring boundaries. 3.5 GROWTH LAYERS IN TROPICAL TRUE MAHOGANY 3.5 PRIRASTNE PLASTI V TROPSKEM SREDNJEAMERIŠKEM MAHAGONIJU T rue mahog an y (Swietenia macrophylla ) is a tr opic al har dw ood species of the f amily Meliaceae tha t gr o w s in Me xic o , Cen tr al Americ a, and tr opi - c al Sou th Ame ric a (e x cep t the Amaz on basin). The species is also plan t ed outside its na tur al r ang e. It is lis t ed in CITE S, Anne x II (Rich t er e t al., 2017). The w ood of Swietenia c on t ains heartw ood which is br own t o r ed-br own and c an be diff er - en tia t ed fr om the sapw ood. The air -dry density is 400–500–650 kg /m³ (Rich t er & Dallwitz, 2000). The species is char act erised by in t erlock ed gr ain and ribbon figur es. The w ood is diffuse-por ous, v essels ar e of medium siz e with a t ang en tial di- ame t er in the r ang e of 90–160–255 µm. The v essels r egularly c on t ain dark r eddish-br own de- posits. The fibr es ar e as a rule sept a t e and ha v e medium-thick cell w alls. The r a y s ar e multiseria t e, mainly 1–2–4(–5) cells wide. Ra y s, a xial par en- ch yma and v essel elemen ts ar e s t oried, although s t oried r a y s c annot be obser v ed in all specimens. Axial par ench yma is mainly banded. The bands ar e mar ginal (or seemingly mar ginal), mainly 4-8 cells wide and pr esen t gr owth ring boundaries. The w ood also c on t ains par a tr acheal a xial par en- ch yma which is sc an ty t o v asicen tric. The ma t erial pr esen t ed in this s tudy origina t es fr om Ti c opor o near Barinas in V ene z uela, which is char act erised b y a tr opic al clima t e with dr y sea- sons (a v er ag e annual t emper a tur e 27.6 ºC, a v er ag e t emper a tur e v aria tion be tw een the hott es t and the c old es t mon th less than 3 ºC, a v er ag e annual r ain f all c a. 250 0 mm) (P er e yr a e t al., 2005). The w ood c on t ains mar ginal par ench yma demar c a ting gr o w th la y er s. It w as f ound tha t the op timal t ech- nique and magnific a tion should be used t o r ec og- nise the gr o w th la y er s (Figur e 7). The dimensions of the v essels v aried in the r adial dir ection, as sho wn b y imag e analy sis of the CLSM s y s t em. This c ould be of help with de fining the gr o w th la y er s. Balz ano , A ., No v ak, K., Humar , M., & Čuf ar , K.: Applic a tion of c on f oc al laser sc anning micr osc op y in dendr ochr onology 12 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Figure 7. True mahogany S wie t enia macr oph ylla: (a) stitched image of increment core acquired with CLSM with 5x objective at the resolution of 96 dpi, and( b) detail of the same image; (c) thin cross-section under the light microscope, and (d) wood at the same magnification observed with CLSM. Arrows show bands of marginal axial parenchyma. Scale bars 500 µm. Slika 7. Pravi mahagoni S wie t enia macr oph ylla: (a) spojena slika posnetkov prečnega prereza lesa iz izvrt- ka, pridobljena s CLSM, objektiv 5x povečave pri ločljivosti 96 dpi, in (b) podrobnosti iste slike; (c) prečni prerez tanke rezine pod svetlobnim mikroskopom in (d) les pri isti povečavi, posnet s CLSM. Puščice kažejo pasove marginalnega aksialnega parenhima. Merilne daljice 500 µm. Figure 8. Measurement of vessel lumen diameter and area in S wie t enia macr oph ylla in a linear row. Here are shown the colour profile and height profile obtained with a confocal laser scan. Slika 8. Merjenje premerov in površine lumnov trahej v lesu mahagonija S wie t enia macr oph ylla. Tu sta prikazana barvni profil in profil po višini objekta, pridobljena s konfokalnim laserskim skeniranjem. Balz ano , A ., No v ak, K., Humar , M., & Čuf ar , K.: Upor aba k on f ok alne laser sk e vr s tične mikr osk opije v dendr okr onologiji 13 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Se v er al s tudies ha v e sho wn tha t dendr ochr o- nologic al me thods migh t be possible f or Swietenia macrophylla as the gr o w th in cr emen ts in the adult xylem ar e mar k ed b y t erminal par ench yma bands and ar e annua l (Dünisch e t al., 2002, 2003). The same s tudies in Swietenia macrophylla in Br azil also sho w ed tha t besides annual rings ther e ar e also no n-annu al incr emen t z ones, and f alse rings ma y occur . Fu rthermor e, c ambium sho w ed dor - man t ph ases during the dr y period in Br azil. Studies also indic a t ed tha t the seasonal pa tt ern of c ambi - al gr o w th of Swietenia and tr opic al tr ee species in g ener al has t o be analy sed separ a t ely on each sit e be f or e tr ee-ring chr onologie s c an be es t ablished (Dünisch e t al., 2002, 2003). 3.6 GROWTH LAYERS IN TROPICAL CEDRELA 3.6 PRIRASTNE PLASTI V TROPSKI CEDRELI Cedr ela, or Cen tr al Americ an cedar (Cedrela odorata), is a har dw ood fr om the Meliaceae f am- ily . The w ood of Cedrela r esembles tha t of Swi- etenia (fr om the same f amily) and is of similar c o- lour and density . The iden tific a tion k e y s lis t only a f ew w ood ana t omic al diff er ences betw een the tw o t a x a. Cedrela is g ener ally semi-ring por ous, has lar g er v essels, does not ha v e s t oried s truc- tur es and has a pleasan t ar oma tic odour , wher e- as Swietenia is diffuse-por ous, has medium-siz ed por es, s t oried s tructur es and is odourless (Rich t er & Dallwitz, 2000). The g eogr aphic dis tribution of Cedrela is Me xi- c o and Cen tr al Americ a, the Caribbean, and tr opic al South Americ a. Cedrela odorata is on the CITE S lis t of pr ot ect ed species, Appendix III (Rich t er e t al., 2017). Cedr ela g ener ally has dis tinct gr o w th rings de- mar c a t ed b y mar ginal (or seemingly mar ginal) a xial par ench yma bands, which ar e usually mor e than thr ee cells wide (Rich t er & Dallwitz, 2000). De t ailed s tudies pr o v ed tha t also cedr ela has gr o w th la y er s which c an be s tudied b y dendr ochr o- nologic al me thods (Dünisch e t al., 2002, 2003). It w as sho wn tha t the f orma tion of incr emen t z ones Figure 9. Cedrela (Cedrela odor ata): (a) stitched image of increment core acquired with CLSM with 5x objective at the resolution of 96 dpi, and (b) details of the same image, arrows show growth ring boundaries; (c) detailed view of wood structure with bands of marginal axial parenchyma (double arrow) and fibres (arrow). Scale bars 500 µm. Slika 9. Cedrela (Cedr ela odor a t a): (a) spojena slika posnetkov prečnega prereza lesa izvrtka, pridobljenih s CLSM, objektiv 5x povečave pri ločljivosti 96 dpi, in (b) podrobnosti iste slike, kjer puščice kažejo meje med prirastnimi plastmi; (c) prečni prerez lesa pri večji povečavi, kjer dvojna puščica kaže pas marginalnega aksialnega parenhima, enojna puščica pa vlakna. Merilne daljice 500 µm. Balz ano , A ., No v ak, K., Humar , M., & Čuf ar , K.: Applic a tion of c on f oc al laser sc anning micr osc op y in dendr ochr onology 14 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 in cedr ela w as annual, and tha t annual gr owth incr emen ts ar e indic a t ed by alt erna ting fibr e and v essel bands embedded in par a tr acheal par ench y - ma (Dünisch e t al., 2002). Lik e in Swietenia, the c ambium show ed dorman t phases during the dry period in Br azil (Dünisch e t al., 2002, 2003). The ma t erial pr esen t ed in this s tudy ar e the c or es fr om tr ees fr om T urrialba in Cos t a Ric a, a t an altitude of c a. 700 m. W e had an impr ession tha t the gr owth la y er s ar e less dis tinct than in Swietenia (Figur e 9). Surf ace pr epar a tion of the c or es w as a possible r eason tha t w e c ould not find the alt erna ting fibr e and v essel bands embedded in par a tr acheal par ench yma r eport ed by Dünisch and c o-w ork er s (2002). In addition, less clear gr owth la y er s c ould be a c onsequence of clima tic c onditions in the ar ea ar ound T urrialba, which is char act erised by sig- nific an t r ain f all, abundan t e v en in the dries t peri- od. In T urrialba, the a v er ag e annual t emper a tur e is 22.9 °C, and the a v er ag e t ot al annual r ain f all is 2854 mm (Clima t e T urrialba, 2019). 4 CONCLUSIONS 4 ZAKLJUČKI The case s tudies on cr oss-sections on wood of t emper at e Eur opean beech (Fagus sylvatica) fr om Cr oatia, Medit err anean Aleppo pine (Pinus halepensis) fr om Spain, ocot e pine (Pinus oocar- pa) fr om Hondur as, as well as tr opical true ma- hog an y (Swietenia macrophylla) fr om V ene zuela and cedr ela (Cedrela odorata) fr om Cos t arica showed the pot ential of using a Conf ocal La- ser Scanning Micr oscope (CLSM) Olympus LEXT OLS5000. The optical s ys t em mak es it possible to ob- t ain colour images, while the option to cr eat e panor amic macr o maps enables s tit ching of imag- es, and ther ef or e we can observ e lar ge portions of wood (i.e. the entir e cor e). As the f ocal depth is r elativ ely deep, it is possible to enlar ge the co- lour images and observ e small det ails as well as to define the positions f or det ailed observ ations using the conf ocal laser scanning mode. This all builds a s ys t em which enables non-des tructiv e observ ation of det ailed wood anatom y . Further - mor e, the image analysis softw ar e OLS5000 en- ables the measur ement of cell par amet er s. Other adv an t ag es of CLSM ar e the possibility t o w ork a t ambien t c onditions on polished cr oss-sec- tions under diff er en t magnifi c a tions, the ability t o c on tr ol the dep th of field and c ollect serial op tic al sections fr om thick specimens. The ob ser v a tion of the such de t ails c an sig- nific an tly impr o v e the r ec ognition of gr o w th la y er s and the bound aries be tw een them, as w ell as help t o s tudy gr o w th anomalies. This c an v as tly enhance the quality of dendr ochr onologic al s tudies. The s tudy pr esen t ed her e, which t o the bes t of our kno wledg e is one of the fir s t t o apply this t echnique in the field of w oo d science c ompr ehen- siv ely , helped us t o e v alua t e the pot en tial and the adv an t ag es of CLSM in c omparison with classic al w ood ana t om y and dendr ochr onology t echniques. 5 SUMMARY 5 POVZETEK Primerjalna in kv an tit a tivna ana t omija lesa v k ombinaciji z dendr okr onologijo lahk o poda in f or - macije o z gr adb i lesa, ki so po v e z ane z g ene tik o , z e - mljepisnim obm očjem, pa tud i s č asom in r azmer a- mi, v k a t erih je les nas t al. Razisk a v e ana t omije lesa omog oč ajo analiz o ana t omskih znak o v , ki lahk o od - r až ajo pomem bne ok oljsk e signale (V erhe y den e t al., 200 4; Gar cía-Gonz ále z & F on ti, 2006; Campelo e t al., 2010). Z a pr ouče v anje ana t omskih znak o v je obič ajno potr ebna pripr a v a in upor aba t ankih mi- kr osk op skih r e zin z a s v e tlobn o mikr osk opijo , k ar pa je z elo z amudno. Z ar adi t eg a iščemo me t odologije, ki omog oč ajo opaz o v anje in analiz e mikr osk op skih s truk tur br e z posebne pripr a v e v z or ce v . Cilj t e š tudije je oceniti mo žnos ti upor abe k on - f ok alne laser sk e vr s tične mikr osk opije (CLSM) z a r azlične š tudije v dendr okr on ologiji in oceniti pri- mernos t CLSM z a nadomešč anje klasičnih me t od, ki t emeljijo na z amudni pripr a vi mikr osk op skih r e zin in s v e tlobni mikr osk opiji. Zgr adbo lesa smo pr ouče v ali na iz vrtkih pr e- mer a 5 mm, odv z e tih iz dr e v es s prir as t oslo vnim s v edr om. Pr eč ne po vr šine na iz vrtkih smo gladk o zbrusili. V lesu r azličnih vr s t iz r azličnih ok olij smo pr ouče v ali prir as tne plas ti (b r anik e), meje med nji - mi (le tnice) (T or elli, 1990) in drug e lesno-ana t om- sk e posebnos ti. Razisk ali smo les naslednjih vr s t: 1) na v adna buk e v (Fagus sylvatica L.) z r as tišč a na Hr v ašk em Balz ano , A ., No v ak, K., Humar , M., & Čuf ar , K.: Upor aba k on f ok alne laser sk e vr s tične mikr osk opije v dendr okr onologiji 15 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 z zmerno klimo (Lukić, 2018); 2) sr edo z emski alepski bor (Pinus halepensis Mill.) z r as tišča v Alicant eju na jugov zhodu Španije; 3) bor (Pinus oocarpa Schiede e x Schlt dl) z r as tišča z visok o nadmor sk o višino v tr op- sk em pasu v bližini kr aja Sigua t epeque v Hondur asu (Luna-Lugo , Mar cano-Berti, 2011); 4) pr a vi mahagoni (Swietenia macrophylla King.) z območja Ticopor o v V ene zueli s tr opskim podnebjem in 5) cedr ela (Cedre- la odorata L.) iz kr aja T urrialba v K os t ariki s tr opskim podnebjem. V se v z or ce lesa smo opaz ov ali s k onf ok alnim laser skim vr s tičnim mikr osk opom Olympus LEXT OLS5000 (Olympus Corpor a tion T oky o 163-0914, Japonsk a) (slik a 1) z objektivi MPLFLN5x (numerič- na apertur a 0,15, delovna r az dalja 20 mm), MPLFL- N10xLEXT (numerična apertur a 0,3, delovna r az dalja 10,4 mm) in MPLAPON20xLEXT (numerična apertur a 0,6, delovna r az dalja 1 mm). Na osnovi posame znih slik, ki smo jih opaz ov ali v živ o , smo pripr a vili ses t a vljene slik e celotnih izvrtk ov (slik a 2), na k a t erih smo s pr ogr amom z a analiz o slik e lahk o pr oučev ali prir as tne plas ti in meje med njimi t er druge ana t omsk e posebnos ti pri r azličnih pov eča v ah. Razisk ani iz vrt ki bukv e (Fagus sylvatica) so v sebo v ali br anik e s š t e vilnim i anomalijami, ki so po v zr očile t e ž a v e pri pr a vilne m merjenju širin br a- nik in sinhr on izir anju z apor edij širin br anik. Le t a 2013 so na pr oučenih dr e v esih z abele žili šk ode z ar adi me tulja g obarja (Lymantria dispar ), ki sicer ob žir a hr as t o v e lis t e (Lukić, 2018). P ošk odbe lis - t o v bukv e so imele z a posled ic o nas t anek izr edno o zk e br anik e v le tu 2013 (slik a 3). Br anik a 2013 je bila s v e tla (z ar adi odsotnos ti ali z elo o zk eg a pasu k asneg a lesa) in je na mnogih v z or cih ni bilo mo- g oče pr epo zna ti s pomočjo t ehnik, ki jih obič ajno upor abljamo v dendr okr onolo giji (slik a 3a). Pri v eč - jih po v eč a v ah in ločljiv os ti je CLSM omog očil opa - z o v anje ana t omsk e z gr adbe br anik e (slik a 3d). Le t a 1966 je tudi nas t ala z elo o zk a br anik a (slik a 3c), ki je v sebo v ala r ani les in nek olik o k asneg a lesa z jasno le tnic o , k ar bi glede na dosedanje r azisk a v e delo v a- nja k ambija pri bukvi (Prisla n e t al., 2013a) lahk o pomenilo , da se je nas t ajanje lesa k onč alo ž e k onec junija. Buk e v je imela tudi nek aj z elo šir okih br anik z medle tnimi nihanji g os t ot e (IADF), k ot na primer br anik a iz le t a 1984. T e v ariacije smo pri manjših po v eč a v ah s s t er eo lupo pog os t o napačno in t erpr e - tir ali k ot br anik e (slik a 3a, b) , medt em k o so v ečje po v eč a v e s CLS M pok az ale, da gr e samo z a g os t o- tne v ariacije (slik a 3e). Prir as tne plas ti alep sk eg a bor a (Pinus halepensis ) v sebujejo š t e vilne g os t otne v ariacije (IADF), ki jih je s t ar ejša lit er a tur a poime - no v ala lažne br anik e (slik a 4a, b), z a t o je na splošno t e žk o ug ot o viti, k aj je br anik a in ali je nas t ala znot - r aj is t eg a k oled ar sk eg a le t a (De Luis e t al., 2011; No- v ak e t al., 2016 a; Balz ano e t al., 2018, 2019). V r s t a ima pog os t o nejasne meje med prir as tnimi plas tmi (slik a 4b), ki so posledic a nepr ekinjeneg a delo v anja k ambija tudi po zimi (Prislan e t al., 2016). P oja vljajo se tudi »t emne br anik e«, ki pr eds t a vljajo prir as tne plas ti, ki v osn o vi v sebujejo le k asni les (No v ak e t al., 2016a) (slik a 4c). Pr eds t a vljena š tudija k až e, da je mog oče upo r abiti CLMS in pripadajoči sis t em z a analiz o slik e, z a opaz o v anje lesa pri v eliki po v eč a vi in ločlji v os ti t er z a merjenje dimenzij celic in celič- nih s t en (slik a 5). Slednje omog oč a iz dela v o tr ahei- dogr ama (V ag ano v , 1990), k ar pripomor e k pr epo- zna v anju g os t otnih v ariacij in r as tnih anomalij. Na posnetkih pr ečnih pr er e z ov lesa bor a (Pinus oocarpa) iz Hondur asa, z r as tišč a na visoki nadmor - ski višini 1100 m, ki se sicer nahaja v tr opsk em pasu, smo ob v ečjih pov eč a v ah lahk o videli r azločne prir a- s tne plas ti. T e so imele z gr adbo , tipično z a br anik e lesnih vr s t iz zmerneg a podnebja, ki vsebujejo r ani in k asni les t er jasne letnice. Št evilne prir as tne plas ti vsebujejo tudi tipične g os t otne v ariacije tipa E - in L- IADF (slik a 6). Slednje so v erjetno posledic a menja v e tr eh letnih č asov na območju Sigua t epeque v Hondu- r asu, z z elo r azličnimi t emper a tur ami in pada vinami. Dendr okr onološk o sinhr onizir anje, podprt o s po- dr obno analiz o ana t omsk e z gr adbe s pomočjo CLSM, bi lahk o pomag alo r azlo žiti pr ocese, ki vpliv ajo na na- s t ajanje IADF in na pr ekinit ev aktivnos ti k ambija, k ar ima z a posledic o jasne meje med prir as tnimi plas tmi. Pr eds t a vljamo tudi dendr okr onološki pot encial pr a v eg a mahag onija (Swietenia macrophylla) (T or el- li, 1997, 2006), ki v našem primeru iz vir a iz tr opsk eg a območja v V ene zueli. Prir as tne plas ti pri t em maha- g oniju r azmejujejo jasni pasovi mar ginalneg a ak si- alneg a par enhima. P osne tki s CLSM k až ejo , da je z a pr epo zna v anje prir as tnih plas ti tr eba izbr a ti optimal- no (in ne nujno najv ečjo) pov eč a v o (slik a 7). Slik e k a- ž ejo , da pr emeri tr ahej od z ače tk a do z aključk a plas ti upadajo in da jih je mog oče izmeriti s sis t emom z a analiz o slik e. T udi spr emljanje dimenzij tr ahej je v pomoč pri določ anju prir as tnih plas ti. Les cedr ele (Cedrela odorata), iz družine Me- liaceae, k amor spadajo tudi mahag oniji (T or elli, Balz ano , A ., No v ak, K., Humar , M., & Čuf ar , K.: Applic a tion of c on f oc al laser sc anning micr osc op y in dendr ochr onology 16 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 1999), ima na splošno r azločne prir as tne plas ti, r azmejene s paso vi mar ginaln eg a ak sialneg a par en- hima, ki so na splošno šir oki v eč k ot tri celice (Rich - t er & Dallwitz, 2000). Pri opaz o v anju lesa cedr ele z r as tišč a v K os t ariki smo imeli v tis, da so prir as tne plas ti manj izr azit e k ot pri pr ouče v anem mahag o- niju (sli k a 9). P o vr šinsk a obde la v a lesa, ki ima sicer nizk o g os t ot o , je mor da r azlo g , da nismo mogli jas- no pr epo zna ti izmenja v e paso v vlak en in ak sialneg a par enhima, o k a t erih por oč ajo Dünisch in sodela v ci (2002, 2003). Omenjeni r azisk o v alci so med drugim ug ot o vili tudi, da so prir as tne plas ti pri cedr eli iz Br azilije bolj pr a vilne k ot pri mahag oniju in da jih bolj up r a vičeno lahk o imenu jemo le tne prir as tne plas ti (br anik e). Pr eds t a vljene š tudije na primerih r azličnih lesnih vr s t iz r azličnih ok olij k až ejo , da ima CLSM v e- lik pot encial in da omog oč a pr euče v anje ana t om- sk e z gr adbe lesa v po v e z a vi s klasičnimi dendr okr o- nološkimi t ehnik ami. Pri t em se iz ognemo z amudni pripr a vi mikr osk op skih pr epar a t o v z a s v e tlobno mi- kr osk opijo , ki jih potr ebujemo z a klasičen pris t op v ana t omiji lesa. Naši r e z ult a ti so pok az ali, da si od CSML lahk o obe t amo nadgr adnjo dendr okr onolo - ških š tudij r as tnih anomalij v odvisnos ti od č asa. Pr eds t a vljena š tudija je po naših poda tkih ena pr vih, ki pr eds t a vlja mo žnos ti upor abe k on f ok alne laser sk e vr s tične mikr osk opij e na podr očju ana t o- mije lesa in dendr okr onologije. ACKNOWLEDGEMENTS ZAHVALE The s tudy w as support ed b y the Slo v enian R esear ch Ag ency (ARR S), pr ogr am P4-0015 and Spanish Minis tr y of E c onom y pr oject C GL2015- 69985-R (CLIMED). The w ork of Klemen No v ak w as support ed b y c on tr act no. C3330-19-952011 f or c o- financing the oper a tion of the “R esear cher s-2.1- UL-BF-952011” , b y the Minis tr y of E duc a tion, Sci - ence and Sport of the R epublic of Slo v enia and EU Eur opean R egional De v elopmen t Fund. The sam- ples fr om South Americ a w er e ob t ained in c ollab - or a tion with Dr . Miguel F . Ace v edo , and Dr . Gior gio Silvio T onella T ognola, the samples fr om Cr oa tia ar e part of do ct or al w ork of Iv an Lukić. W e thank Jo ž e Planinšič and Luk a K rž e, f or their support with the w ork in the labor a t or y . W e ar e gr a t e ful t o P aul St eed f or English languag e editing. REFERENCES VIRI Balz ano , A ., De Micc o , V ., Me r e la, M., & Čuf ar , K . (2019a). T r ee -rings in Me dit err anean pine s – c an w e ascribe them t o c ale ndar y ear s? Les/W ood, 68 (1), 5-14. Balz ano , A ., Ba ttipaglia, G., & De Micc o , V . (2019b). W ood-tr ait analy sis t o unde r s t and clima tic f act or s trig g e ring in tr a-annual de nsity - fluctua tions in c o-occurring Me dit err ane an tr ee s. IA W A Journal, 1, 1-18. Balz ano , A ., Čufar, K ., Ba ttipaglia, G., Me r e la, M., Prislan, P ., Ar onne , G., & De Micc o , V . (2018). X ylog ene sis r e v eals the g ene sis and ec ologic al signal of IADF s in Pinus pinea L. and Arbutus unedo L. Annals of bot an y , 121(6), 1231-1242. Campelo , F ., N abais, C., Gutié rr e z, E., Fr eit as, H., & Gar cía-Gonz ále z, I. (2010). V e sse l f e a tur e s of Quercus ilex L. gr o wing unde r Me d - it err anean clima t e ha v e a be tt er clima tic signal than tr ee -ring width. T r ees, 24(3), 463-470. DOI: h ttp s://doi.or g /10.1007/ s00468-010-0414-0. Campelo , F ., N abais, C., Fr eit as, H., & Gutié rr e z, E. (2007). Clima tic signific ance of tr ee -ring width and in tr a-annual de nsity fluctua - tions in Pinus pinea fr om a dr y Me dit err ane an ar e a in P ortug al. Annals of F or e s t Science, 64(2), 229-238. Che rubini, P ., Gartne r , B. L., T ogne tti, R ., Br ae k e r , O . U ., Schoch, W ., & Innes, J . L. (2003). Iden tific a tion, measur emen t and in t erpr e - t a tion of tr ee rings in w oody species fr om Me dit err anean cli - ma t e s. Biologic al R e vie w s, 78(1), 119-148. De Luis, M., Grič ar , J ., Čufar, K ., & Ra v e n t os, J . (2007). Se asonal dy - namics of w ood f orma tion in Pinus halepensis fr om dr y and semi-arid ec os y s t ems in Spain. IA W A Journal 28, 389–404. De Luis, M., N o v ak, K ., Ra v e n t ós, J ., Grič ar , J ., Prislan, P ., & Čufar, K . (2011). Clima t e f act or s pr omoting in tr a-annual de nsity fluc - tua tions in Aleppo pine (Pinus halepensis) fr om semiarid sit es. Dendr ochr onologia, 29(3), 163-169. De Micc o , V ., Campelo , F ., De Luis, M., Br äuning , A ., Gr abne r , M., Ba t - tipaglia, G., & Che rubini, P . (2016a). In tr a-annual de nsity fluctu - a tions in tr ee rings: ho w , when, wher e, and wh y? IA W A Journal, 37(2), 232-259. De Micc o , V ., Balz ano , A ., Čufar, K ., Ar onne , G., Grič ar , J ., Me r e la, M., & Ba ttipaglia, G. (2016b). Timing of f alse ring f orma tion in Pinus halepensis and Arbutus une do in Southe rn It aly: outlook fr om an analy sis of xylog e nesis and tr ee -ring chr onologie s. Fr on tie r s in plan t science, 7, 705. De Micc o , V ., Carr e r , M., Ra thg eber , C. B. K ., Camar e r o , J . J ., V olt as, J ., Che rubini, P ., & Ba ttipaglia, G. (2019). Fr om xylog e nesis t o tr ee rings: w ood tr aits t o in v e s tig a t e tr ee -r esponse t o en vir on - men t al chang es. IA W A Journal 40(2): in pr ess. DOI: h ttp s://doi. or g /10.1163/22941932-40190246. Dünisch, O ., Bauch, J ., & Gaspar ott o , L. (2002). Cambial gr o w th dy - namics and f orma tion of incr e me n t z one s in the xylem of Swi- etenia macrophylla K ing., Carapa guianensis Aubl., and Cedrela odorata L. (Meliaceae ). IA W A Journal 23:101–119. Dünisch, O ., Mon t óia, V ., & Bauch, J . (2003). Dendr oec ologic al in v e s - tig a tions on Swietenia macrophylla K ing and Cedrela odorata L. (Meliace ae ) in the ce n tr al Amaz on. T r e es, 17, 244-250. Balz ano , A ., No v ak, K., Humar , M., & Čuf ar , K.: Upor aba k on f ok alne laser sk e vr s tične mikr osk opije v dendr okr onologiji 17 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Fior a v an ti, M., Giulio , G., & Signorini, G. (2016). A non-in v asiv e ap - pr oach t o ide n tif ying w ood species in his t oric al music al ins tru - men ts. Journal of Cultur al Herit ag e, 27 (supplemen t), S70-S77. Fior a v an ti, M., Giulio , G., Signorini, G., R ossi R ognoni, G., Sodini, N ., T r omba, G., & Z anini, F . (2017). N on-in v asiv e w ood ide n tific a tion of his t oric al music al bo w s. IA W A Journal, 38 (3), 285–296. Gar cía-Gonz ále z, I., & F on ti, P . (2006). Se lecting early w ood v esse ls t o ma ximiz e their en vir onme n t al signal. T r ee ph y siology , 26(10), 1289-1296. K aenne l, M., & Sch w eingrube r , F . H. (1995). Multilingual glossar y of de ndr ochr onology: T erms and de finitions in English, Ge rman, Fr ench, Spanish, It alian, P ortugue se and Russian. P aul Haup t. Haag , V ., K ir sch, S., K och, G., Z emk e , V ., & Rich t er , H. G. (2018). N on-de s tructiv e in v e s tig a tion of his t oric al Ins trumen ts based on 3D-r e flect e d-ligh t micr osc op y and high r e solution μ-X -r a y C T . In: P é r e z, M. A ., Mar c oni, E. (eds.). W ooden music al ins trume n ts diff e r e n t f orms of kno wle dg e: book of end of W ood Musick C OS T Action FP1302. P aris: Cit é de la musique - Philharmonie de P aris, 143-151. Luna-Lug o , A ., & Mar c ano-Berti, L. (2011). Bosque s de V e ne z ue la: un Homenaje a Je an Pie rr e V eillon, BIOLLAN IA 10, 1-3. Lukić, I. (2018). R e de finir anje znač aja gubar a (Lymantria disparL.) k ao šumskoga šte tnika u r e publici Hr v a tsk oj. Doct or al dissert a - tion, Z agr eb, S v eučiliš t e u Z agr e bu, Šumarski f ak ult e t, 155 p. N o v ak, K ., De Luis, M., Čufar, K ., & Ra v e n t ós, J . (2011). Fr equency and v ariability of missing tr ee rings along the s t ems of Pinus halepensis and Pinus pine a fr om a semiarid sit e in SE Spain. Jour - nal of Arid En vir onmen ts 75: 494-498. N o v ak, K ., De Luis, M., Grič ar , J ., Prislan, P ., Me r ela, M., Smith, K . T ., & Čufar, K . (2016a). Missing and dark rings associa t e d with dr ough t in Pinus halepensis, IA W A Journal, 37 (2): 260-274. N o v ak, K ., De Luis, M., Saz, M. A ., Long ar es, L. A ., Se rr ano-N otiv oli, R ., Ra v e n t ós, J ., Čuf ar , K ., Grič ar , J ., Di Filippo , A ., Pio v esan, G., Ra thg eber , C. B. K ., P apadopoulos, A ., & Smith, K . T . (2016b). Missing rings in Pinus halepensis – the missing link t o r ela t e the tr ee -ring r e c or d t o e x tr e me clima tic e v e n ts. Fr on tie r s in Plan t Science, V olume 7, Article 727, DOI: h ttp s://doi.or g /10.3389/ fpls.2016.00727. P e r e yr a, J ., V ar g as, F ., Ochoa, G., Oballos, J ., & Alv ar ado , C. (2005). Car act eriz ación de tierr as de la unidad e xperimen t al, r e ser v a f or e s t al de Tic opor o , Barinas, V e ne z ue la, c on fine s de or dena - mien t o. In t e r cie ncia: R e vis t a de ciencia y t ecnología de Améric a, 30 (4), 221-227. Prislan, P ., Grič ar , J ., de Luis, M., Smith, K . T ., & Čufar, K . (2013a). Phe nologic al v aria tion in xylem and phloem f orma tion in Fagus sylvatica fr om tw o c on tr as ting sit es. Agricultur al and F or e s t Me - t eor ology , 180, 142-151. Prislan, P ., Čufar, K ., K och, G., Schmitt, U ., & Grič ar , J . (2013b). R e vie w of ce llular and subcellular chang es in the c ambium. IA W A Jour - nal, 34 (4), 391-407. Prislan, P ., Grič ar , J ., N o v ak, K ., Martine z Del Cas tillo , E., de Luis, M., Schmitt, U ., K och, G., Štrus, J ., Mr ak, P ., T uše k Žnidarič, M., & Čufar, K . (2016). Cambial rh y thm of Pinus halepensis and Pinus sylvestris fr om diff e r e n t en vir onme n ts indic a t e tr ee adap t a tion t o loc al c onditions. Fr on tie r s Plan t Sciences, V olume 7, Article 1923, DOI: h ttp s://doi.or g /10.3389/fpls.2016.01923. Rich t er , H. G., & Dallwitz, M. J . (2000 on w ar ds). Commer cial tim - be r s: de scrip tions, illus-tr a tions, ide n tific a tion, and in f orma tion r e trie v al. In English, Fr ench, Ge rman, P ortu-guese and Spanish. V e r sion: Ma y 2000. Rich t er , H. G., Ge mbruch, K ., & K och, G. (2017). CITE S W ood ID –In - no v a tiv e medium f or educ a tion, in f orma tion and ide n tific a tion of CITE S pr ot e ct ed tr ade timber s. BN Ge rman F ede r al Ag ency f or N a tur e Conser v a tion and Thüne n Ins titut e, Ge rman y , c omput er pr ogr am, v e r sion in English 2017. T or elli, N . (1990). Les & sk orja - w ood & bark, slo v ar s tr ok o vnih izr a - z o v . Ljubljana, Univ e rz a v Ljubljani, Biot ehnišk a f ak ult e t a, Odde - le k z a lesar s tv o , 71 p. T or elli, N . (1997). Mahag oni (I. de l), nje g o v a nome nkla tur a in z g odo vina r abe. Le s, 49 (11), 345-348. T or elli, N . (1999). Cedr e (Cedrus spp.), ce dri (Cedrela spp.) in “ cedr e” . Les 51 (6), 169-172. T or elli, N . (2006). Mahag oni (Swietenia spp.) - nar a vna in k ulturna z g odo vina. Go z dar ski v es tnik, 64 (5-6), 246-252. V ag ano v , E. (1990). The tr acheidogr am me thod in tr ee -ring analy sis and its applic a tion, in Me thods of Dendr ochr onology: Applic a - tions in the En vir onmen t al Sciences, eds E. Cook and L. K airiuk s - tis (Dor dr ech t: Kluw er Ac ademic), 63–76. V e rhe y de n, A ., K air o , J . G., Be eckman, H., & K oedam, N . (2004). Gr o w th rings, gr o w th ring f orma tion and ag e de t ermina tion in the mangr o v e Rhiz ophor a mucr ona t a. Annals of bot an y , 94(1), 59-66. Wikipedia, Sigua t epe que, URL: h ttp s:// e n. wikipe dia.or g /wik i/Sigua - t epe que [15. 10. 2019]. El clima pr ome dio en Sigua t epeque Hondur as. URL: h ttp s:// e s. w e - atherspark.com/y/13702/Clima-promedio-en-Siguatepe - que-Hondur as-dur ante-todo-el-a%C3%B1o#Sections-Sour ces [15. 10. 2019]. Clima t e T urrialba. URL: h ttp s:// e n.clima t e -da t a.or g /north-ame ric a/ c os t a-ric a/ c art ag o/turrialba-28663/ [15. 10. 2019]. Balz ano , A ., No v ak, K., Humar , M., & Čuf ar , K.: Applic a tion of c on f oc al laser sc anning micr osc op y in dendr ochr onology 18 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 19 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 WOOD IDENTIFICATION USING NON-DESTRUCTIVE CONFOCAL LASER SCANNING MICROSCOPY IDENTIFIKACIJA LESA S POMOČJO NEDESTRUKTIVNE KONFOKALNE LASERSKE MIKROSKOPIJE K a t arina Čuf ar 1* , Ang ela Balz ano 1 , Luk a K rž e 1 , Mak s Mer ela 1 UDK 630*811:543.456 Original scien tific article / Iz virni znans tv eni članek R eceiv ed / Prispelo : 6. 11. 2019 Accep t ed / Spr eje t o: 28. 11. 2019 V ol. 68, N o. 2, 19-29 DOI: h ttp s: //doi.or g /10.26614/le s-w ood.2019. v6 8n02a02 Abstract / Izvleček Abstract: Exact wood identification is usually based on observation of wood features under the microscope. For this, we have to take a sample of the wood from the object and cut thin slides, possibly of all three anatomical sections. Such destructive sampling is often not possible on valuable historical objects, and therefore there is a need for non-destructive approaches. The objective of the study is to present the potential of Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) using an Olympus LEXT OLS5000 for the identification of wood. We present work on an example of a gothic sculpture, “St. George Defeating the Dragon”. Conventional sampling and microscopical wood identification showed that St. George is made of Norway spruce (Picea abies), and the dragon of poplar (P opulus sp.) or willow (Salix sp.). We present crucial features needed for the identification of these species and the limitations with identification if the samples are too small. Finally, we demonstrate the possibility of wood identification of the abovementioned species using CLSM on wood samples without special preparation of the surfaces. CLSM enabled us to observe all the features needed for wood identification. Keywords: confocal laser scanning microscopy (CLSM), wood anatomy, wood identification, Picea abies, P opulus sp., Salix sp. Izvleček: Natančna identifikacija lesa običajno temelji na opazovanju anatomskih znakov pod mikroskopom. Za to moramo odvzeti vzorec lesa in narezati tanke preparate, po možnosti vseh treh anatomskih prerezov. Takšno destruk- tivno vzorčenje na dragocenih zgodovinskih predmetih pogosto ni sprejemljivo, zato iščemo nedestruktivne pristope. Cilj te študije je predstaviti možnosti identifikacije lesa s pomočjo konfokalnega laserskega mikroskopa (CLSM) Olym- pus LEXT OLS5000. Identifikacijo predstavljamo na primeru gotskega kipa svetega Jurija z zmajem. Konvencionalno vzorčenje in mikroskopska identifikacija lesa sta pokazala, da je sveti Jurij narejen iz lesa navadne smreke (Picea abies), zmaj pa iz lesa topola (P opulus sp.) ali vrbe (Salix sp.). Predstavljamo ključne značilnosti, potrebne za identifi- kacijo naštetih vrst, in omejitve identifikacije, če so vzorci premajhni. Na koncu pokažemo možnost identifikacije lesa zgoraj omenjenih vrst s CLSM na vzorcih lesa brez posebne priprave površine. CLSM nam je omogočil opazovanje vseh anatomskih znakov, potrebnih za identifikacijo lesa. Ključne besede: konfokalna laserska vrstična mikroskopija (CLSM), anatomija lesa, identifikacija lesa, Picea abies, P opulus sp., Salix sp. 1 Univ er sity of Lju bljana, Biot echni c al F aculty , Departmen t of W ood Science and T echnology , Ljubljana, Slo v enia * e-mail: k a t arina.cuf ar@b f .uni-lj.si 1 INTRODUCTION 1 UVOD Art objects made of w ood r epr esen t an im- port an t part of our cultur al herit ag e. F or their op- timal c onser v a tion, r es t or a tion, and v alua tion, it is import an t t o know fr om which w ood and how the y w er e made. F or w ood iden tific a tion, w e c an apply tr aditional macr osc opic and micr osc opic me thods (Čufar & Zupančič, 2000). Macr oscopic identification is mor e or less non-des tructive and is mainly based on f ea- tur es which can be observed with the nak ed ey e or simple magnification lens (e. g., W agen- führ , 1999; Richter et al., 2002; Ruffinat to et al., 2019). Such a methodology has its limit ations, however , as the number of wood char acteris tics which can be r ecor ded is r elatively small, and some of them, lik e colour and odour , change or even disappear with ageing. The use of macr o- scopic identification k eys ma y sometimes lead to subjective decisions or even wr ong identification (Haag et al., 2018). 20 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Micr osc opic w ood iden tific a tion is mor e r eli- able, especially in the c ase of ag ed or pain t ed w ood- en objects. How e v er , this me thod is not non-de- s tructiv e, as w e need t o c ollect an orien t ed piece of w ood fr om the object and cut thin cr oss, r adial and t ang en tial sections. When the sections ar e made, iden tific a tion is based on obser v a tion of w ood f ea- tur es under the micr osc ope. F or iden tific a tion of softw oods and har dw oods, w e dispose with numer ous iden tific a tion k e y s. If w e know the origin of the w ood, f or ins t ance Eur ope, w e c an use dichot omous micr osc opic k e y s and il- lus tr a t ed descriptions of the species (e. g., Gr osser , 1977; Sch w eingruber , 1978, 1990; W ag en führ , 1996, 1999; Schoch e t al., 2004; Čufar & Zupančič, 2009; Signorini e t al., 2014; Ruffina tt o e t al., 2017). Mor e univ er sal ar e multiple en try k e y s tha t en- able iden tific a tion based on sear ching f or the pr es- ence or absence of w ood f ea tur es. The In t erna tional Associa tion of W ood Ana t omis ts (IA W A) or g anised c ommitt ees t o de fine the lis ts of micr osc opic f ea- tur es f or har dw ood (IA W A c ommitt ee, 1989) and softw ood (IA W A c ommitt ee, 2004) iden tific a tion. The lis ts enabled the de v elopmen t of widely used c omput er added iden tific a tion t ools lik e the publicly a v ailable InsideW ood (InsideW ood, 2004 on w ar ds) which is also an indispensable r esour ce of in f orma- tion on har dw ood ana t om y (Wheeler , 2011). Ther e ar e also iden tific a tion k e y s support ed by the DEL T A/ INTKEY pr ogr am pack ag e (Rich t er & T r ock enbr odt, 1995) f or micr osc opic iden tific a tion of c ommer cial har dw oods (Rich t er & Dallwitz, 2000), micr osc opic iden tific a tion of softw oods (Rich t er , per sonal c om- munic a tion) and CITE S w oodID f or iden tific a tion of CITE S pr ot ect ed tr ade timber s (Rich t er e t al., 2005). Ex act w ood identifica tion is ther e f or e based on observ a tion of w ood f ea tur es on micr oscopic sections under the micr oscope. The sections ar e cut fr om sam- ples t ak en fr om the objects. With r eg ar d t o v aluable his t orical objects, such des tructiv e sampling is usually not possible, and thus ther e is a need f or less des truc- tiv e or if possible non-des tructiv e appr oaches. The r ecen t de v elopmen t of non-des tructiv e me thods has helped t o s tudy v aluable (his t oric al) objects, wher e des tructiv e sampling of w ood spec- imens is not possible. Such me thods ha v e been, f or e x ample, used t o s tudy the w ood of his t oric al mu- sic al ins trumen ts (Fior a v an ti e t al., 2016; Haag e t al., 2018), bow s of his t oric al s tring ed ins trumen ts (Fior a v an ti e t al., 2017) and w ood species of his t oric g ala berlines (Giulio , e t. al., 2019). Diff er en t pieces of equipmen t ha v e been used f or this, lik e the por - t able digit al micr osc opes Dino-lit e pr o AD413T and AM4113ZT4 (Fior a v an ti e t al., 2016), Dino-lit e and s ynchr otr on ligh t X -r a y C T in phase-c on tr as t mode (Fior a v an ti e t al., 2017), or digitised imag e micr o- sc ope analy sis s y s t ems Cell ⋀ F®, Olympus and KEY - ENCE® VHX -5000 (Haag e t al., 2018). In the pr esent s tudy , we pr esent the possibility to use a Conf ocal Laser Scanning Micr oscope (CLSM) Olympus LEXT OLS5000 f or wood identification on the e x ample of a gothic s t atue of St. Geor ge fr om Ptuj, Slov enia. W e compar ed wood identification based on light micr oscopy of sections obt ained fr om tin y wood samples t ak en fr om the s t atue, on con v entional (lar ge) sections fr om the slide collection, and wood identification using CLSM on the samples of the same wood species without special surf ace pr epar ation. 2 MATERIALS AND METHODS 2 MATERIAL IN METODE 2.1 MATERIAL 2.1 MATERIAL Čuf ar , K., Balz ano , A., K rž e, L., Mer ela, M.: Iden tifik acija lesa s pomočjo nedes truktivne k onf ok alnelaser sk e mikr osk opije Figure 1. Gothic statue of St. George defeating the drag- on. Arrows show the locations where small samples of wood were taken for microscopic wood identification. Slika 1. Gotski kip svetega Jurija z zmajem. Puščice pri- kazujejo mesto na glavi svetnika in mesto na spodnji strani zmaja, kjer sta bila odvzeta majhna vzorca lesa za mikroskopsko identifikacijo lesa. 21 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 The main chur ch in P tuj hol ds the s t a tut e of the pa tr on sain t St. Geor g e de f ea ting a dr ag on (Fig - ur e 1), pr esumably made be tw een 1370-1380 AD (V nuk, 2013, 2019). The s t a tue w as pr esen t ed a t the e xhibition “ A knigh t, a lady and a dr ag on – the herit ag e of medie- v al w arr ior s” in the Na tional Museum of Slo v enia in Ljubljana fr om December 201 2 un til F ebruar y 2014 (V nuk, 2013). Aft er the e xhibi tion it w as possible t o s tudy the s t a tue t o iden tif y the w ood it is made of . 2.2 SAMPLE PREPARATION, LIGHT MICROSCOPY , AND WOOD IDENTIFICATION 2.2 PRIPRAVA VZORCEV, SVETLOBNA MIKROSKO- PIJA IN IDENTIFIKACIJA LESA W e e x amined the s t a tue in the r es t or a tion w ork shop. T og e ther with the r es t or er s, w e de fined the sit es wher e the tin y samples of the w ood c ould be t ak en f or r esear ch. W e t oo k tw o samples of min - imal dim ensions, one fr om the head of St. Geor g e and one fr om the dr ag on (Figur e 1). The sample t ak en fr om the head of the s t a t - ue of St. Geor g e w as an orien t ed splin t er (c a. 3 × 3 × 7 mm) t ak en fr om a loc a tion wher e the head w as pr e viously damag ed. Th e splin t er w as further orien t ed and fix ed in t o a holder of the Leic a SM 2000 R slide micr ot ome (Figu r e 2a), wher e w e cut 20 µm thick sli ces of cr oss and t ang en tial sections, as the amoun t of w ood c ollect ed w as not sufficien t t o ob t ain the r adial section as w ell. The slices w er e s t ained with sa fr anin and as tr a blue, deh y dr a t ed and em bedded in Eupar al (Ču f ar & Zupančič, 2000; Prislan e t al., 2009). Thus, permanen t slides (Figur e 2b) w er e pr epar ed. Fr om the dr ag on, w e cut thr ee sha vings using a sc alpel and ob t ained thin slices of appr o xima t e siz e 7 x 9 x 0.3 mm, which w er e immedia t ely put on a glass slide and embedded in t o gly cer ol without s t aining. The slices only c on t ained the cr oss-section of the w ood. All slides w er e obser v ed with a Nik on E clipse E 800 ligh t micr osc ope. Micr ogr aph y w as per - f ormed with a Nik on DS- fi1 digit al c amer a and NIS Elemen ts Br 3.0 softw ar e. Micr osc opic iden tifi- c a tion of w ood w as perf ormed with k e y s f or the micr osc opic iden tific a tion of softw oods and har d- w oods (Gr osser , 1977; Rich t er & Dallwitz, 2000; Schoch e t al., 2004). F or w ood iden tific a tion, w e also ob ser v ed the r e f er ence ma t e rial, the slide s of the same species fr om the slide c ollection of the Departmen t of W ood Science and T echnology , f or c omparison. Čuf ar , K., Balz ano , A ., K rž e, L., Mer ela, M.: W ood iden tific a tion using non-des tructiv e c on f oc al laser sc anning micr osc op y Figure 2. Laboratory work: (a) cutting of thin sections with a sliding microtome, (b) slides from the sta- tue and from the collection prepared for light microscopy, (c) confocal laser scanning microscope LEXT OLS5000 3D (Olympus Corporation Tokyo 163-0914, Japan) equipped with an optical system for colour observation with an oriented sample of wood from the collection. Slika 2. Delo v laboratoriju: (a) rezanje tankih preparatov z drsnim mikrotomom, (b) preparati iz kipa in iz zbirke, pripravljeni za opazovanje pod svetlobnim mikroskopom in (c) konfokalni laserski mikroskop LEXT OLS5000 3D (Olympus Corporation Tokyo 163-0914, Japonska), opremljen z optičnim sistemom za opazo- vanje barvne slike z orientiranim vzorcem lesa iz zbirke. 22 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 2.3 CONFOCAL LASER SCANNING MICROSCOPY 2.3 KONFOKALNA LASERSKA MIKROSKOPIJA W e t ook samples fr om the w ood c ollection of the Departmen t of W ood Science and T echnology t o check if the f ea tur es crucial f or the iden tific a- tion of w ood fr om the s t a tue c ould be obser v ed with Conf oc al Laser Sc anning Micr osc ope (CLSM) (Figur e 2c). The w ood w as obser v ed with a CLSM Olympus LEXT OLS5000 (Olympus Corpor a tion T oky o 163-0914, Japan) with the f ollowing objec- tiv es: MPLFLN5x (numeric al apertur e 0.15, w ork - ing dis t ance 20 mm), MPLFLN10xLEXT (numeric al apertur e 0.3, w orking dis t ance 10.4 mm), and MPLAPON20xLEXT (numeric al apertur e 0.6, w ork - ing dis t ance 1 mm). W e used the optic al s y s t em f or c olour obser v a- tion. The s y s t em acquir ed micr osc ope c olour imag es by illumina ting the sample with the whit e ligh t -emit - ting diode (LED) ligh t sour ce and imaging the r e flect - ed ligh t with the c omplemen t ary me t al-o xide semi- c onduct or (CMOS) imag e sensor . The w ood objects without special surf ace pr epar a tion w er e placed on the s t ag e. Mo ving the s t ag e, w e select ed the positio n f or imaging. As the f oc al dep th of the c olour imag es w as r ela tiv ely deep, w e c oul d enlar g e the c olour imag es t o ob - ser v e the de t ailed w ood ana t om y f ea tur es or t o de fine the posi tions f or de t ail ed ob ser v a tions using the polarised ligh t. 3 RESULTS AND DISCUSSION 3 REZULTATI IN RAZPRAVA Due t o the small dimensions of the w ood sam- ple t ak en fr om the head of the s t a tue, the ob t ained cr oss-section only c on t ained part of one tr ee-ring with early w ood and some tr acheids indic a ting a gr adual tr ansi tion t o la t e w ood (Figur e 3a). The section c on t ain ed no a xial r esin c anals. Ho w e v er , the t ang en tial section c on t ained r adial r esin c a- nals with thick -w alled epithelial cells (Figur e 3b). Assuming tha t the w ood of the sculp tur e possibly origina t ed fr om the loc al f or es ts (Slo v enia and its surr oundings), the f ea tur es lead us t o the c onclu - sion tha t the w ood is Nor w a y spruce (Picea abies). In the optimal c ase the s tructur e of Norw a y spruce should be obser v ed on all thr ee ana t omic al sections (tr ans v er sal, t ang en tial, r adial) t o obser v e the k ey f ea tur es of Picea abies including the gr adual tr ansition fr om early t o la t ew ood, a xial and r adial r es- in c anals with thick -w alled epithelial cells, het er ocel- lular r a y s with r adial tr acheids and r a y par ench yma cells c on t aining piceoid cr oss- field pits, as w ell as the pr esence of multiseria t e r a y s with r adial r esin c anals and the pr edomina ting uniseria t e r a y s (Figur e 4). Observ ation with CLSM on a par allel sample of Picea abies wood showed that the abov emen- tioned k ey f eatur es can be observ ed on the wood surf ace without time-consuming sample pr epa- r ation (Figur e 5). Čuf ar , K., Balz ano , A., K rž e, L., Mer ela, M.: Iden tifik acija lesa s pomočjo nedes truktivne k onf ok alnelaser sk e mikr osk opije Figure 3. Sections obtained from a wooden splinter of the St. George statue with the (a) cross-section and (b) tangential section indicating the wood of Norway spruce (Picea abies). Light microsco- py – bright field, safranin, and astra blue staining. Scale bars – 100 µm. Slika 3. Prerezi lesa vzorca iz glave kipa svetega Jurija s (a) prečnim prerezom in (b) tangencialnim prerezom, ki nakazuje les navadne smreke (Picea abies). Svetlobni mik- roskop - svetlo polje, obar- vanje safranin in astra modro. Merilne daljice - 100 µm. 23 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Čuf ar , K., Balz ano , A ., K rž e, L., Mer ela, M.: W ood iden tific a tion using non-des tructiv e c on f oc al laser sc anning micr osc op y Figure 4. Norway spruce (Picea abies) wood from the collection of the Department of Wood Science and Technology, light microscopy – bright field, safranin and astra blue staining: (a) cross-section with gradual transition from early to latewood (arrow) and axial resin canals (RC), (b) cross-section with axial resin ca- nals with thick-walled epithelial cells, (c) radial section with heterocellular ray composed of radial trache- ids (RT) and parenchyma cells (PC) with piceoid cross-field pits, (d) tangential section with a multiseriate ray containing radial resin canal RC (double arrow) and an uniseriate ray (arrow). All scale bars – 100 µm. Slika 4. Prerezi lesa navadne smreke (Picea abies) iz zbirke preparatov Oddelka za lesarstvo. Svetlobni mikroskop - svetlo polje, obarvanje safranin in astra modro: a) prečni prerez, branika s postopnim prehodom iz ranega v kasni les (puščica) in aksialnimi smolnimi kanali (RC), (b) prečni prerez z aksialnimi smolnimi kanali z debelosteni- mi epitelnimi celicami, (c) radialni prerez s heterocelularnim trakom, ki vsebuje radialne traheide (RT) in trakov- ne parenhimske celice (PC) s piceoidnimi piknjami v križnih poljih, (d) tangencialni prerez z večrednim trakom, ki vsebuje radialni smolni kanal RC (dvojna puščica) in enoredni trak (puščica). Vse merilne daljice - 100 µm. The sha vings fr om the dr ag on only c on t ained cr oss-sections. W e c ould ob ser v e tha t the w ood is a diffuse-por ous har dw ood with small diame t er v es- sels and unise ria t e r a y s (Figu r e 6). These f ea tur es ar e typic al of willo w s (Salix sp.) (Figur e 7) and pop - lar s (Populus sp.) (Figur e 9). The tw o species ha v e similar w ood ana t om y and c an be diff er en tia t ed based on the type of the r a y s visible on the r adial section, which w e did not ha v e. The r a y s in Salix ar e he t er og eneous (Figur e 7 b, c) wher eas in Populus the y ar e homog enous (Figur e 9 b, c). CLSM imag es of Populus and Salix s tructur e on par allel samples enabled us t o see the ana t omic al f ea tur es of bot h species (Figu r es 8 and 9), especial- ly the uprigh t cells de fining he t er ocellular r a y s seen on the r adial surf ace (Figur e 8 b, c). The y ar e crucial f or the iden tific a tion of Salix and its diff er en tia tion fr om Populus . 24 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Čuf ar , K., Balz ano , A., K rž e, L., Mer ela, M.: Iden tifik acija lesa s pomočjo nedes truktivne k onf ok alnelaser sk e mikr osk opije Figure 5. Norway spruce (Picea abies), sample of wood from the collection, Confocal Laser Scanning Mi- croscopy: (a) cross-section with gradual transition from early to latewood and axial resin canal (RC), (b) ra- dial section with heterocellular ray with radial tracheids (RT) and parenchyma cells (PC) containing piceoid cross-field pits, (c, d) tangential section with a multiseriate ray containing radial resin canal RC (double arrow) and an uniseriate ray (arrow). All scale bars – 100 µm. Slika 5. Les navadne smreke (Picea abies) iz zbirke Oddelka za lesarstvo. Konfokalni laserski mikroskop: a) prečni prerez, branika s postopnim prehodom iz ranega v kasni les in aksialnim smolnim kanalom (RC), (b) radialni prerez s hetero celularnim trakom, ki vsebuje radialne traheide (RT) in trakovne parenhimske celice (PC) s piceoidnimi piknjami v križnih poljih, (c, d) tangencialni prerez z večrednim trakom, ki vsebuje radial- ni smolni kanal RC (dvojna puščica) in enoredni trak (puščica). Vse merilne daljice - 100 µm. Figure 6. Shaving taken from the dragon – un- stained cross-section under a light microscope. Scale bar – 100 µm. Slika 6. Ostružek s spodnjega dela zmaja – neobar- van prečni prerez pod svetlobnim mikroskopom. Merilna daljica - 100 µm. 25 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Čuf ar , K., Balz ano , A ., K rž e, L., Mer ela, M.: W ood iden tific a tion using non-des tructiv e c on f oc al laser sc anning micr osc op y Figure 7. Willow (Salix alba) wood from the slide collection, light mi- croscopy – bright field, safranin and astra blue staining: (a) cross-section –diffuse-porous wood with uniseri- ate rays, (b) radial section – heter- ogenous ray consisting of procum- bent and upright cells (arrow), (c) tangential section – uniseriate rays with procumbent and upright cells (arrow). All scale bars – 100 µm. Slika 7. Les bele vrbe (Salix alba) iz zbirke preparatov, svetlobna mik- roskopija – svetlo polje, obarvanje, safranin in astra modro: (a) prečni prerez – difuzno porozen les z eno- rednimi trakovi, (b) radialni prerez – heterogeni trak, sestavljen iz ležečih in pokončnih celic (puščica), (c) tan- gencialni prerez – enoredni trakovi sestavljeni iz ležečih in pokončnih celic (puščica). Vse merilne daljice - 100 µm. Figure 8. Willow (Salix sp.), confocal laser scanning microscope: (a) cross-section – diffuse-porous wood with uniseriate rays (arrow), (b, c) radial section – heterogenous ray with procumbent (3) and upright cells (2), vessel (V), and large vessel-ray pits (4), (d) tangential section – uniseriate ray, with upright marginal cells (arrow) indicate the heterogeneous ray. All scale bars – 100 µm. Slika 8. Les vrbe (Salix sp.) iz zbirke lesa, konfokalni laserski mikroskop: (a) prečni prerez - difuzno porozen les z enorednimi trakovi, (b, c) radialni prerez - heterogeni trak, sestavljen iz ležečih (3) in pokončnih celic (2) in traheje (V), ter velike piknje med trakom in trahejo (4) (c) tangencialni prerez – enoredni trakovi sestavljeni iz ležečih in pokončnih celic (puščica) nakazujejo heterogeno trakovno tkivo. Vse merilne daljice – 100 µm. 26 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Čuf ar , K., Balz ano , A., K rž e, L., Mer ela, M.: Iden tifik acija lesa s pomočjo nedes truktivne k onf ok alnelaser sk e mikr osk opije Figure 9. Poplar (P opulus nig r a) wood from the slide collection, light microscopy – bright field, safranin and astra blue staining: (a) cross-section – diffuse-po- rous wood with uniseriate rays, (b) radial section – homogenous ray consisting of procumbent cells, (c) tangential section – uniseriate homogenous rays. All scale bars – 100 µm. Slika 9. Les črnega topola (P op u- lus nigr a) iz zbirke preparatov, svetlobna mikroskopija – svetlo polje, obarvanje, safranin in as- tra modro: (a) prečni prerez - di- fuzno porozen les z enorednimi trakovi, (b) radialni prerez – ho- mogeni trak, sestavljen iz leže- čih celic, (c) tangencialni prerez – enoredni homogeni trakovi. Vse merilne daljice – 100 µm. Figure 10. Poplar (P opulus sp.), confocal laser scanning microscope: (a, b) cross-sections – diffuse-porous wood with uniseriate rays, (c) radial section – vessel elements with typical alternate intervascular pits (IP), (d) radial section – homogenous rays (R) consisting of procumbent cells. All scale bars – 100 µm. Slika 10. Les topola (P opulus sp.) iz zbirke lesa, konfokalni laserski mikroskop: (a, b) prečni prerez – difuzno porozen les z enorednimi trakovi, (c) radialni prerez – traheja z izmeničnimi intervaskularnimi piknjami (IP), (d) radialni prerez – homogeni trakovi, sestavljeni iz ležečih celic. Vse merilne daljice – 100 µm. 27 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 4 CONCLUSIONS 4 ZAKLJUČKI The use of a c on f oc al laser sc anning micr o- sc ope made it possible t o iden tif y the species Pi- cea abies, Populus nigra and Salix alba based on micr osc opic w ood ana t om y f ea tur es. The k e y f ea - tur es necessar y t o iden tif y the men tioned cen tr al Eur opean species c ould be ob ser v ed on orien t ed w ood samples without special pr epar a tion of the surf aces. The CLSM me thod ology w ould possibly be appl ic able t o iden tif y the w ood of the s t a tue of St. Geor g e de f ea ting the dr ag on in a non-des truc- tiv e w a y if the w orking dis t ance of the micr osc ope w ould allo w ob ser ving the f ea tur es dir ectly on the object. 5 SUMMARY 5 POVZETEK Leseni ume tniški pr edme ti so pomemben del naše k ulturne dediščine. Z a njiho v o op timal- no k onser vir anje, r es t a vrir anje in vr ednot enje je pomembno v ede ti, iz k a t er eg a lesa in k ak o so bili iz delani. Z a pr epo zna v anje vr s t e lesa lahk o upor a- bimo tr adicionalne makr osk op sk e in mikr osk op sk e me t ode (Čuf ar & Zupančič, 2000; Čuf ar , 2006; Čuf - ar & Mer ela, 2014). Makr osk op sk a iden tifik acija lesa je bolj ali manj nedes truk tivna, saj t emelji pr edv sem na las t - nos tih posame znih vr s t, ki jih je mog oče vide ti s pr os tim očesom ali z lupo (npr . W ag en führ , 1999; Rich t er e t al., 2002; Ruffina tt o e t al., 2019). T a me- t odologija ima s v oje omejitv e, saj je š t e vilo znak o v z a makr osk op sk o iden tifik acijo lesa r azmer oma majhno , nek a t eri znaki, k ot s t a na primer bar v a in v onj, pa se s s t ar os tjo spr emenijo ali celo iz ginejo. Z a t o lahk o upor aba makr osk op skih iden tifik acij- skih ključe v priv ede do subjek tivnih odločit e v ali celo napačne iden tifik acije (Haag e t al., 2018). Mikr osk op sk a iden tifik acija lesa je bolj z anesl- jiv a, zlas ti pri lesenih pr edme tih k ulturne dediščine. T a me t oda ja ž al des truk tivna, saj z ah t e v a odv z em usmerjeneg a k osa lesa iz pr edme t a, iz k a t er eg a nar e ž emo t ank e pr ečne, r adialne in t ang encialne r e zine z a opaz o v anje pod mikr osk opom. Z a pr epo zna v anje lesa igla v ce v in lis t a v ce v so na v oljo š t e vilni iden tifik acijski ključi. Če les iz vir a iz sr ednje E vr ope, lahk o upor abimo dihot omne mik - r osk op sk e ključe in s slik ami opr emljene opise les- nih vr s t (npr . Gr osser , 1977; Sch w eingruber , 1978, 1990; W ag en führ , 1996, 1999; Schoch e t al., 2004; Signorini e t al., 2014; Ruffina t o e t al., 2017). Bolj v ses tr anski so v ečvhodni ključi, ki t emel- jijo na pr epo zna v anju ana t omskih znak o v v lesu. Mednar odno z druž enje lesnih ana t omo v (IA W A) je or g anizir alo odbor e z a pripr a v o se znamo v mik - r osk op skih znak o v lis t a v ce v (IA W A Committ ee, 1989) in igla v ce v (IA W A Committ ee, 2004). Se zna- mi so omog očili r az v oj r ačunalnišk o podprtih or odij z a iden tifik acijo lesa k ot na primer ja vno dos t opni port al InsideW ood (InsideW ood, 2004 napr ej), ki je tudi nepogr ešljiv vir z a iden tifik acijo in zbirk o po- da tk o v o ana t omiji lis t a v ce v (Wheeler , 2011). V elik o se upor abljajo tudi r ačunalniški ključi z a iden tifik acijo lesa, ki jih podpir a pr ogr amski pak e t DEL T A / INTKEY (Rich t er & T r ock enbr odt, 1995). V upor abi so ključi z a mikr osk op sk o iden tifik acijo lis t a v ce v (Rich t er & Dallwitz, 2000), mikr osk op sk o iden tifik acijo igla v ce v (Rich t er , osebna k omunik aci- ja) in CITE S w oodID z a iden tifik acijo lesa z aščit enih vr s t s se znama CITE S (Rich t er e t al., 2005). Omenjeno des truk tivno v z or čenje lesa na dr ag ocenih z g odo vinskih pr edme tih obič ajno ni mog oče, z a t o labor a t oriji r az vijajo upor abo ne- des truk tivnih me t od, ki so jih na primer upor abili z a pr ouče v anje lesa z g odo vinskih glasbenih inš tru- men t o v (Fior a v an ti e t al., 2016; Haag e t al., 2018), lok o v g odal (Fior a v an ti e t al., 2017) in r azk ošnih k očij (Giulio e t al., 2019). Z a t o so upor abili r azlič- no opr emo. k ot so pr enosni digit alni mikr osk opi Dino-lit e pr o AD413T in AM4113ZT4 (Fior a v an ti e t al., 2016), Dino-lit e in sinhr otr onski r en tg enski C T (Fior a v an ti e t al., 2017) ali sis t eme z a z ajem in ana- liz o slik e Cell⌃ F®, Olympus in KEYENCE® VHX -5000 (Haag e t al., 2018). V t ej š tudiji pr eds t a vljamo mo žnos t upor abe k on f ok alneg a laser sk eg a sk enirneg a mikr osk opa Olympus LEXT OLS5000 (Olympus Corpor a tion T o- ky o 163-0914, Japonsk a) (Balz ano e t al., 2019) z a iden tifik acijo lesa na primeru g otsk eg a kipa s v e t e - g a Jurija s P tuja v Slo v eniji (slik a 1). Primerjali smo iden tifik acijo lesa na podlagi s v e tlobne mikr osk opi - je r e zin iz v z or ce v , odv z e tih iz kipa, na t o na obič aj- nih pr epar a tih iz zbirk e Oddel k a z a lesar s tv o in na t o še iden tifik acij o lesa z upor abo CLSM na v z or cih lesnih vr s t, iz k a t erih je iz delan kip (slik e 5, 8 in 10). Na t ančna iden tifik acija lesa obič ajno t emelji na opaz ov anju ana t omskih znak ov s pomočjo mikr osk o- Čuf ar , K., Balz ano , A ., K rž e, L., Mer ela, M.: W ood iden tific a tion using non-des tructiv e c on f oc al laser sc anning micr osc op y 28 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 pa. Za t ak način mor amo odv z eti v z or ec lesa in nar e- z a ti t ank e pr epar a t e, po mo žnos ti vseh tr eh ana t om- skih pr er e z ov , pr ečneg a, r adialneg a in t ang encialneg a. Sledi pr egled s s v etlobnim mikr osk opom, določit ev ana t omskih znak ov in iden tifik acija lesa. P o pr egledu kipa in pos v e tu z r es t a vr a t orji smo sklepali, da s t a s v e ti Jurij in zmaj v erje tno iz delana iz r azličnih lesnih vr s t. Sk upaj z r es t a vr a t orji smo poisk ali mes t a, kjer bi bilo mog oče les na t ančno pr egleda ti ali po potr ebi na čim manj in v aziv en način odv z e ti v z or ce lesa z a r azisk a v e. K er z ar adi polihr omacije nismo mogli vide ti lesno ana t omskih znak o v , potr ebnih z a določit e v lesne vr s t e, smo od- v z eli dv a v z or c a minimalnih dimenzij, eneg a na gla- vi s v e t eg a Jurija, eneg a pa na zmaju (slik a 1). Iz gla v e smo na mes tu manjše pr edhodne pošk odbe odv z eli v z or ec v obliki orien tir ane tr sk e (dimenzije 3 x 3 x 7 mm), ki smo g a v labor a t oriju doda tno orien tir ali, por a vnali in vpeli v dr sni mik - r ot om Leic a SM 2000 R (slik a 2a) t er odr e z ali r e zine debeline 20 µm pr ečneg a in t ang encialneg a pr er e - z a. R e zine smo obar v ali z bar vili sa fr anin in as tr a modr o , jih dehidrir ali in vklopili v vklopni medij (Eu - par al 3C-129; Chr oma) (Čuf ar & Zupančič, 2000). Iz zmaja smo v r es t a vr a t or ski dela vnici s sk al- pelom odr e z ali os tružk e o z. t ank e r e zine približne v elik os ti 7 x 9 x 0,3 mm, ki smo jih t ak oj po od- v z emu neobar v ane polo žili na objek tno s t eklo in vklopili v glicer ol. Odv z e ti ma t erial o z. r e zine so z ajemale samo pr ečni pr er e z lesa. T ak o smo pripr a vili pr epar a t e (slik a 2b) z a opa- z o v anje s s v e tlobnim mikr osk opom Nik on E clip se E 800. Mikr ogr a fija je bila opr a vljena z digit alno k a- mer o Nik on DS - fi1 in pr ogr amsk o opr emo NIS Ele- men ts Br 3.0. Mikr osk op sk o iden tifik acijo lesa smo opr a vili s pomočjo s t andar dnih iden tifik acijskih kl- juče v (Čuf ar , 2006; Čuf ar & Mer ela, 2014; Schoch e t. al., 2004; Signorini e t al., 2014). T r sk a lesa iz gla v e kipa s v e t eg a Jurija je bila do v olj v elik a, da smo iz delali pr ečni in t ang encialni pr er e z lesa (slik a 3). Pr ečni pr er e z je z ajel del šir o- k e br anik e, ki je v sebo v ala samo r ani les s tipičnim pos t opnim pr ehodom iz r aneg a v k asni les (slik a 3a), na t ang encialnem pr er e z u pa so bili jasno vid- ni r adialni smolni k anali z debelos t enimi epit elnimi celic ami (slik a 3b). Kljub t emu, da na pr ečnem pr er e zu nismo vi- deli ak sialnih smolnih k analov in lesa ni bilo do- v olj, da bi odr e z ali r adialni pr er e z t er potr dili pri- sotnos t he t er og eneg a tr ak ovneg a tkiv a in majhnih piceoidnih pik enj v križnem polju, smo na podlagi r adialnih smolnih k analov lahk o ug ot ovili, da je kip s v e t eg a Jurija nar ejen iz lesa na v adne smr ek e (Pi- cea abies) . V se ključne mikr osk op sk e znak e lesa smo pois- k ali in prik az ali na pr epar a tih lesa smr ek e iz zbirk e pr epar a t o v Oddelk a z a lesar s tv o (slik a 4). V nasled- njem k or ak u smo v se ključne znak e z a iden tifik a- cijo t e lesne vr s t e poisk ali na orien tir anih v z or cih lesa smr ek e iz zbirk e lesa Oddelk a z a lesar s tv o in jih pr eisk ali s k on f ok alnim laser skim mikr osk opom. P osneli smo znak e k ot so: pos t opni pr ehod iz r ane- g a v k asni les, ak sialne in r adialne smolne k anale z debelos t enimi epit elnimi celic ami, r adialni pr er e z s he t er ocelularnim tr ak om, ki v sebuje r adialne tr a- heide in tr ak o vne par enhimsk e celice s piceoidnimi piknjami v križnih poljih (slik a 5). Os truž ek lesa, ki smo g a odv z eli iz zmaja, je v sebo v al samo pr ečni pr er e z, na k a t er em smo lah- k o videli, da je les difuzno por o z en lis t a v ec z maj- hnimi tr ahejami in da ima enor edne tr ak o v e (slik a 6). Naš t e ti znaki so značilni z a les vrbe (Salix sp.) (slik a 7) ali t opola (Populus sp.) (slik a 9). Obe vr s ti ima t a podobno ana t omijo lesa in ju je mog oče r az- lik o v a ti po tr ak o vih, ki so pri vrbi he t er og eni (slik a 7 b, c), pri t opolu pa so homog eni (slik a 9 b, c). Omenjeneg a znak a na pr ečnem pr er e z u ni mog oče vide ti. Na CLSM posne tkih lesa vrbe in t opola iz zbir - k e Oddelk a z a lesar s tv o smo lahk o videli v se znak e, potr ebne z a določit e v t opola in vrbe in z a r azlik o- v anje vrbe in t opola (sliki 8 in 10). Pri t em s t a bila ključna r adialna pr er e z a. Pri vrbi smo na r adialnem pr er e z u lahk o videli he t er og eni tr ak (slik a 8 b, c), ses t a vljen iz le ž ečih in pok ončnih celic, pri t opolu pa homog eni tr ak, ses t a vljen samo iz le ž ečih celic (slik a 10 d). K on f ok alni laser ski vr s tični mikr osk op je omo- g očil pr epo zna v anje v seh ključnih znak o v z a mik - r osk op sk o iden tifik acijo lesa vr s t Picea abies, Po- pulus nigra in Salix alba. Znak e smo lahk o posneli na orien tir anih v z or cih lesa br e z posebne pripr a v e po vr šin. Me t odologija CLSM bi bila najv erje tneje upor abna tudi z a iden tifik acijo lesa dir ek tno na kipu, če bi delo vna r az dalja mikr osk opa omog oč a- la, da bi kip pos t a vili pod mikr osk op. Čuf ar , K., Balz ano , A., K rž e, L., Mer ela, M.: Iden tifik acija lesa s pomočjo nedes truktivne k onf ok alnelaser sk e mikr osk opije 29 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 ACKNOWLEDGEMENTS ZAHVALE The s tudy w as support ed b y the Slo v enian R e - sear ch Ag ency (ARR S), pr ogr am P4-0015. W e ar e gr a t e ful t o P aul St eed f or English languag e editing. REFERENCES VIRI Balz ano , A ., De Micc o , V ., Me r ela, M., & Čuf ar , K . (2019). T r ee -rings in Me dit err anean pine s–c an w e ascribe them t o c alendar y ear s? Les/W ood, 68(1), 5-14. Čufar, K., & Zupančič, M. (2000). De t erminacija le sa pr edme t o v k ul - turne de diščine = W ood ide n tific a tion in obje cts of cultur al he rit ag e. RE S., Dela, P ape r s 4/1999, 48-52. Čufar, K . (2006). Anatomija le sa. Univerzite tni učbenik. Ljubljana, Biotehniška fakulte ta, Odde lek za lesarstvo, 185 p. Čufar, K., & Zupančič, M. (2009). W ood ana t om y: ins tructions f or labor a t or y w ork. Ljubljana: Biot echnic al F aculty , Departmen t of W ood Science and T echnology, 98 p. Čufar, K., & Me r ela, M. (2014). Ana t omija le sa - na v odila z a v aje . 2. dopolnjena iz d. Ljubljana: Biot e hnišk a f ak ult e t a, Odde lek z a le sar s tv o , 98 p. Fior a v an ti, M., Giulio , G., & Signorini, G. (2016). A non-in v asiv e ap - pr oach t o iden tifying w ood species in his t oric al music al ins tru - men ts. Journal of Cultur al Herit ag e, 27 (supplemen t), S70-S77. Fior a v an ti, M., Giulio , G., Signorini, G., R ossi R ognoni, G., Sodini, N ., T r omba, G., & Z anini, F . (2017). N on-in v asiv e w ood ide n tific a - tion of his t oric al music al bo w s. IA W A Journal, 38 (3), 285–296. Giulio , G., Signorini, G., N a v arr o , F ., & Fior a v an ti, M. (2019). The w ood species of the his t oric g ala be rline s of the P alazz o Pit - ti in Flor e nce . Journal of Cultur al Herit ag e , DOI: h ttp s://doi. or g /10.1016/j.culhe r .2019.07.016. Gr osser , D . (1977). Hölz er Mitt eleur opas. Berlin, Heide lber g , N e w Y ork, Spring e r , 208 p. Haag , V ., K ir sch, S., K och, G., Z e mk e, V ., & Rich t er , H. G. (2018). N on-de s tructiv e in v es tig a tion of his t oric al Ins trume n ts based on 3D-r e flect e d-ligh t micr osc op y and high r esolution μ-X - r a y C T . In: Pé rez, M. A ., Mar c oni, E. (e ds.). W oode n music al ins trume n ts diff e r e n t f orms of kno wle dg e: book of e nd of W ood Musick C OS T Action FP1302. P aris: Cit é de la musique - Philharmonie de P aris, 143-151. IA W A Committ ee (1989). Whe ele r , E. A ., Baas, P ., Gasson, P . E. (eds.): IA W A Lis t of micr osc opic f ea tur es f or har dw ood iden ti - fic a tion. IA W A Bulle tin n.s., 10 (3), 226-332. IA W A Committ ee (2004). Rich t er , H. G., D . Gr osser , I. Heinz & Gasson, P .E. (eds.): IA W A lis t of micr osc opic f e a tur e s f or softw ood ide n - tific a tion. IA W A Journal 25 (1), 1-70. InsideW ood (2004 on w ar ds). URL: h ttp://inside w ood.lib.ncsu.edu [16.4.2018]. Prislan, P ., Me r e la, M., Zupančič, M., K rž e , L., & Čuf ar , K . (2009). Upor aba izbr anih s v e tlobno mik r osk op skih t e hnik z a r azisk a v e le sa in sk orje. Les, 61 (5), 222–229. Rich t er , H. G., & T r ock e nbr odt, M. (1995). Comput e r g es tützt e Holz - art e nbes timmung un t er Einsa tz de s DEL T A/IN TK EY -P r ogr amm - pak e t e s. Holz als R oh- und W e rk s t off , 53 (4), 215-219. Rich t er , H. G., Oe lk e r , M., & Krämer, G. (2002): macroHOLZdata – Computer-gestützte makrosk opische Holzartenbe stimmung sowie Informationen zu Eigenschaften und Ve rwendung von N utzhölze rn. CD-ROM, Holzfachschule Bad Wildungen, Se lbstverlag. Rich t er , H. G., & Dallwitz, M. J . (2000 on w ar ds). Comme r cial tim - be r s: descrip tions, illus tr a tions, ide n tific a tion, and in f orma - tion r e trie v al. ’ In English, Fr ench, German, P ortuguese and Spanish. V er sion: Ma y 2000. Rich t er , H. G., Ge mbruch, K ., & K och, G. (2005). CITE S w oodID– In - no v a tiv e medium f or e duc a tion, in f orma tion and ide n tific a tion of CITE S pr ot e ct ed tr ade timber s. CD-R OM. F ede r al Ag ency f or N a tur e Conser v a tion (B fN ) and F ede r al R e se ar ch Cen tr e f or F or e s tr y and F or e s t Pr oducts (BFH), se lf -publishe d. Ruffina tt o , F ., Cr e monini, C., & Z anuttini, R . (2017). A tlan t e de i princi - pali legni pr e se n ti in It alia. T orino , 102 p. Ruffina tt o , F ., Cas tr o , G., Cr e monini, C., Criv ellar o , A ., & Z anuttini, R . (2019). A ne w a tlas and macr osc opic w ood ide n tific a tion soft - w ar e pack ag e f or It alian timbe r specie s. IA W A Journal, 1-19. Schoch, W ., Sch w eingrube r , F . H., K ienas t, F . (2004). W ood ana t om y of ce n tr al Eur opean Spe cie s. URL: h ttp://w w w . w oodana t om y . ch Sch w eingrube r , F . H. (1978). Micr osc opic W ood Ana t om y , S wiss F ede r al Ins titut e of F or e s tr y R e sear ch, Birme nsdorf , 226 p. Sch w eingrube r , F . H. (1990). Ana t om y of Eur ope an W oods, W SL/ FN P , P aul Haup t, Bern, Stuttg art, 800 p. Signorini, G., Giulio , G., & Fior a v an ti, M. (2014). Il Legno ne i Be ni Cul - tur ali – guida alla de t e rminazione delle spe cie le gnose . 344 p. V nuk , B. (2013). K ip s v . Jurija, V : Vit e z, dama in zmaj: Dediščina sr e dnje v eških boje vnik o v na Slo v ensk em 2 = The s t a tue of St. Geor g e , In: A k nigh t, a lady and a dr ag on – the he rit ag e of medie v al w arrior s, Ca t alogue (Laz ar , T ., N abe r g oj, T ., & Bit enc, P ., e ds.). N ar odni muz ej Slo v enije, Ljubljana, 10-11. V nuk , B. (2019). Sr ednje v e ški kip s v e t eg a Jurija iz p tujsk e mes tne ž upnijsk e cerkv e . In: S v e ti Jurij – z a v e tnik P tuja s v e tniški, vit e ški in ljudski lik s v . Jurija, ple menit eg a p tujsk e g a z a v e tnik a (V nuk, B., e d.). P okr ajinski muz ej P tuj – Ormo ž, P tuj, 29-59. W ag e n führ , R . (1996). Holz a tlas. Leip zig , F achbuch v erlag: 688 p. W ag e n führ , R . (1999). Ana t omie des Holz es. Stuttg art, DR W V erlag: 188 p. Whee ler , E. A . (2011). Inside W ood – A W e b r esour ce f or har d w ood ana t om y . IA W A Journal, 32 (2), 199–211. Čuf ar , K., Balz ano , A ., K rž e, L., Mer ela, M.: W ood iden tific a tion using non-des tructiv e c on f oc al laser sc anning micr osc op y 30 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 31 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 DRYING CHARACTERISTICS OF WOOD OF INVASIVE TREE SPECIES GROWING IN AN URBAN ENVIRONMENT DOLOČANJE SUŠILNIH KARAKTERISTIK LESA INVAZIVNIH DREVESNIH VRST RASTOČIH V URBANEM OKOLJU Denis Pla v č ak 1* , Ž eljk o Gorišek 1 , Aleš Str až e 1 , Mak s Mer ela 1 UDK 630*847.8:812.23 Original scien tific article / Iz virni znans tv eni članek R eceiv ed / Prispelo : 21. 11. 2019 Accep t ed / Spr eje t o: 2. 12. 2019 V ol. 68, N o. 2, 31-43 DOI: h ttp s: //doi.or g /10.26614/le s-w ood.2019. v6 8n02a03 Abstract / Izvleček Abstract: Non-native tree species are increasingly growing in urban environments, where they are exposed to cul- tivation and pruning measures, and in many cases their growth becomes uncontrolled, even invasive. In such cases the structure of the wood is more heterogeneous, with more tyloses, discolorations and decay, and higher moisture content. The drying of such wood is more demanding and cannot rely on the standard drying schedules. Therefore, the drying kinetics of the boards (thickness 22 mm, 28 mm and 46 mm) of three wood species (black locust – R obinia p seudoac acia; box elder – Acer negundo and horse chestnut – Aesculus hippoc as t anum) were analysed at 20 °C and 40 °C. Additionally, the drying quality was assessed by determining the moisture content gradient, drying stresses and presence of typical drying defects. In the drying tests the moisture content gradients were relatively low in all species, so no high drying stresses were generated. Due to the expected high risk of collapse, careful drying of green maple was needed, to prevent board twisting when a pronounced number of knots and greater fibre deviation occurred. Half-dry- ing times indicated the longer drying of thicker black locust boards, and very careful drying of box elder. We confirmed the usability of the half-drying time to compare the drying kinetics of different wood species and assortments. Keywords: invasive wood species, wood, permeability, diffusivity, drying rate, drying quality Izvleček: V vrtovih in parkih se zaradi oblik in privlačnega videza vse pogosteje razširjajo neavtohtone drevesne vrste, ki so podrejene posebnim gojitvenim in obrezovalnim ukrepom. Pogosto lahko postane njihova širitev nekontrolirana, celo invazivna. V primeru takih dreves je struktura lesa bolj heterogena, les je bolj verjetno otiljen, diskoloriran in okužen ter ima višjo vlažnost. Sušenje takšnega lesa je težavnejše in ne omogoča uporabe standardnih sušilnih progra- mov. Raziskali smo kinetiko sušenja treh lesnih vrst (robinije – R obinia p seudoac acia; amerikanskega javorja – Acer negundo in divjega kostanja – Aesculus hippoc as t anum). Sušili smo deske debelin 22 mm, 28 mm in 46 mm pri 20 °C in 40 °C. Ob tem smo spremljali kakovost sušenja. Ocenjevali smo vlažnostni gradient, sušilne napetosti in pojav zna- čilnih napak pri sušenju. Pri sušilnih preizkušancih so bili vlažnostni gradienti pri vseh lesnih vrstah razmeroma nizki, zato nismo zabeležili visokih sušilnih napetosti. Raziskave so pokazale, da je zaradi ugotovljene nevarnosti kolapsa potrebno previdno sušenje lesa svežega amerikanskega javorja, da se prepreči krivljenje desk, zlasti ob prisotnosti številnih grč in večjem odstopanju poteka lesnih vlaken. Polovični časi sušenja so nakazovali daljše sušenje debelejših preizkušancev robinije in zelo previdno sušenje javorja. Potrdili smo uporabnost kinetike polovičnega časa sušenja različnih vrst in debelin lesa. Ključne besede: invazivne lesne vrste, les, permeabilnost, difuzivnost, hitrost sušenja, kakovost sušenja 1 Univ er sity of Lju bljana, Biot echni c al F aculty , Departmen t of W ood Science and T echnology , Ljubljana, Slo v enia * e-mail: denis.pla v c ak@b f .uni-lj.si 1 INTRODUCTION 1 UVOD Their a ttr activ e appear ance, gr ea t adap t ability and fle xibility t o gr o w th c onditions, and v aria tions of tr ee shapes ar e the r easons tha t mor e and mor e tr ee species ar e spr eading fr om their na tur al en- vir onmen ts t o non-na tiv e habit a ts. The y ar e mos t c ommonly f ou nd in park s, g ar dens and urban en vi- r onmen ts. In g ar dens and park s, tr ees ar e subject ed t o specific culti v a tion and pruning measur es, and in man y c ases their gr o w th bec omes unc on tr olled. Ther e f or e, w e a c onsider them in v asiv e species. As these tr ees do not gr o w in f or es t s t ands the y ha v e the char act eris tics of fr ees t anding tr ees, as also oft en f ound in urban ar eas. The f ea tur es ar e e viden t in the cr o wn leng th, which e x t ends fr om the t op t o the gr ound of the tr ee, the trunk is of c onic al in shape, the br anches and knots ar e pr esen t thr ough- 32 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Pla v č ak, D , Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Mer ela, M.: Določ anje sušilnih k ar ak t eris tik lesa in v azivnih dr e v esnih vr s t r as t očih v urbanem ok olju of lea f ar ea t o sap w ood ar ea also depends on the a v ailability of w a t er in the soil, the a v er ag e r ela- tiv e air humidi ty , the ag e of the tr ee, the vit ality of the tr ee , the amoun t of ions and nutrien ts in the soil, and the heigh t of the tr ee (W ullschleg er e t al., 1998). With tr ee gr o w th the c apillar y flo w mo v es mor e and mor e t o w ar d the peripher y of the trunk, and ther e f or e the c or e loses its tr ansport function which r esults in the loss of fr ee w a t er; ho w e v er , the mois tur e c on t en t s till r emains abo v e the fibr e sa t - ur a tion poin t (F SP). The disc olour ed w ood is oft en associa t ed with incr eased mois tur e c on t en t and bi - ologic al in f ection (T or elli, 1974). P ermeability of the w ood has an import an t r ole in dr ying and impr egna tion pr ocesses as it de t ermines the ease of w a t e r flo w thr ough a po - r ous s tructur e (W alk er , 2006). Considering Dar cy ’ s la w (eq. 1), the v olume tric flo w r a t e is dir ectly pr o- portional t o the applied pr essur e diff er ence, while g as c ompr essibility is also t ak en in t o acc oun t in g as flo w (eq. 2) (Siau, 1971, 1984). Designa tion: k, k g c oe fficien t of liquid or g as permeability [m 3 /m P a s], V/t v olume tric flo w [m 3 / s], L leng th of the spe cimen in the flo w dir ection [m], A cr oss section ar ea of spe cime n [m 2 ], ∆P pr essur e diff er e nce [P a], η dynamic visc osity [P a s], P a a v e r ag e pr essur e [P a], P pr e ssur e a t which the liquid flo w is de t ermine d [P a]. Despit e se v er al limiting f act or s, Dar cy ’ s la w r emains the dominan t s t arting poin t f or s tudying the c apillar y flo w of fr ee w a t e r in w ood. The mo v e - men t of fr ee w a t er is cert ainly not limit ed with the siz e of cell lum ens. The passag es thr ough the pits in the cell w all ha v e a signific an tly mor e import an t r ole. Mor eo v er , the inhomog eneity and inc om- pr essibility of the fluid, as w ell as independence fr om the specimen leng th and cert ain other r es tric- tions, ha v e been t ak en in t o c onsider a tion (Br am- hall, 1971; Siau, 1971; K umar , 1981). During liquid flo w the flux e ff ectiv eness ma y be a ff ect ed b y the out the en tir e tr ee heigh t (Z obel & Buijt enen, 1989; Ramag ea e t al., 2017). In addition, the trunk c on- t ains a gr ea t er pr oportion of juv enile w ood, the amoun t of sap w ood is lar g er and the gr o wth rings ar e wider . Due t o the char act eris tic gr o wth c ondi- tions and human activity a ff ecting tr ee gr o wth, the s tructur e of the w ood is usually v er y he t er og eneous and de via t es fr om tha t which is typic al f or f or es t tr ees in a closed s t and; the pr oportion of juv enile w ood is higher; the r esponse of living tr ees t o e x - t ernal injuries is acc ompanied b y c ompartmen t al- iz a tion pr ocesses with an emer ging amoun t of dis- c olour ed w ood (T or elli, 1974), and ther e ar e mor e knots and fibr e de via tions (Din w oodie, 2000). Fr equen t hum an in t er v en tions t o f orm the tr ee shape and gr ea t er e xpo sur e t o a wide v arie ty of mechanic al damag e mean tha t w ood tissues r e - spond mor e in t ensiv ely with abiotic, ph y siologic al and biochemic al r eactions (Racz e t al., 1961; Neče - san y , 1969; K och e t al., 2000; K och e t al., 2003). In ar ea s ar ou nd tr ee w oun ds, mos tly phenolic sub s t ances ar e accumula t ed in the lumens of pa- r ench ymal cells. In less- filled lumens, fr ee w a t er is r eplaced b y air , which c auses o xida tion pr ocesses, c ondensa tion, and polymeriz a tion of the accumu- la t ed sub s t ances in par ench yma cells (Nečesan y , 1966; T or elli, 1984). The r esulting pr oducts ar e less sol uble, while enz ymes c ould induce o xida tiv e c olor a tion, i.e. disc olour ed w ood (Bosshar d, 1965, 1967; K učer a, 1971; Bauch, 1984). The f orma tion and de v elopm en t of s t ainin g is also de t ermined b y the r a tio of fr ee w a t er t o g ases in the lumens, which a ff ect the vit ality of par ench yma cells (Boss - har d, 1965; Sachsee, 1965). The r esponse of tr ees t o fr equen t mechanic al damag e is manif es t ed b y an a typic al dis tribution of mois tur e c on t en t, not only b y the spor adic occur - r ence of w e t pock e ts in the r adial dir ection, but also b y gr ea t er v aria tion in mois tur e c on t en t along the tr ee a xis. The dr as tic incr ease of tyloses, pit aspi- r a tion, mor e biologic ally in f ect ed w ood and ligh t er w ood with poor mechanic al pr operties mak es dr y - ing of this w ood v er y demanding (Gorišek e t al., 2008; Gorišek & Str až e, 2009), so w e c annot r ely on the s t andar d dr ying schedules (Pla v č ak e t al., 2018). Sap w ood, which is in v olv ed in w a t er tr ansport, has a high amoun t of w a t er , which is highly depen- den t on the lea f surf ace and w a t er r equir emen ts of the tr ee (T yr ee & Zimmermann, 2002). The r a tio k V t L AP = Δ � � η k V t LP AP P g a = Δ η �� �� (1) (2) 33 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 appear ance of air bubbles, plug g ed por es b y parti- cles and / or the occurr ence of the slip e ff ect (R esh & E cklund, 1964; Coms t ock, 1967; Sabas tian e t al., 1973; P e tty , 1975; K umar , 1981; Salin, 2008). In sap w ood the pits ar e r ela tiv ely open so w a- t er c an flo w smoothly fr om one lumen t o another . Sec ondar y pr ocesses of heartw ood f orma tion and c ompartmen t aliz a tion pr ocesses a ft er tr ee w ound - ing c aus e aspir a tion of boar ded pits and the f orma- tion of tyloses. In this w a y man y pits be tw een adja - cen t lum ens ar e closed (Hans mann e t al., 2002). In such c ases, the fr ee flo w of c apillar y w a t er is r a th- er difficult, so the tr ansport of w a t er in the w ood is limit ed b y a much less e fficien t diffusion flo w , which is other wise char act eris tic of the tr ans f er of bound w a t er . The c apillary flow of fr ee w a t er fr om the c or e t o the surf ace mus t be closely r ela t ed t o the e v ap- or a tion r a t e in t o the surr oundings, and ther e f or e the c ons t an t drying r a t e is es t ablished which c an be f ound a t c ar e fully dried low density or highly perme - able w ood species. The surf ace of less permeable w ood dries quickly below the F SP , so oft en a c on- sider able amoun t of fr ee w a t er r emains tr apped in the c or e. Further tr ansport of w a t er t ak es place only with a less e fficien t diffusion flow (A vr amidis, 2008). In the drying pr actice, mor e a tt en tion is paid t o the diffusion flow of bound w a t er , which is much slow er than the c apillary flow . Optimiz a tion of this drying in t er v al r esults in gr ea t er time- and ener gy sa vings. When w ood dries under the F SP , man y ph y s- ic al, mechanic al and chemic al pr operties chang e dr a- ma tic ally , which signific an tly a ff ects its final quality . Fick’ s sec ond la w of diffusion usually r epr esen ts the s t arting po in t t o s tudy the flo w of bound w a t er based on the molecular flo w under the in fluence of a c oncen tr a tion gr adien t (eq. 3) (Cr ank, 1964). (3) Designa tion: D diffusion c oe fficie n t [m 2 / s], ∂c/∂t bound w a t er flo w , i.e . time de riv a tiv e of c once n tr a tion of bound w a t er [kg / s], ∂ 2 c/∂x 2 second deriv a tiv e of bound w a t er concentr a tion [kg /m 2 ]. Much r esear ch ener gy has been e xpended with the aim t o bring the solution of Fick’ s la w as close t o actual w a t er flow as possible (A vr amidis, 2008). Pla v č ak, D , Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Mer ela, M.: Dr ying char act eris tics of w ood of in v asiv e tr ee species gr o wing in an urban en vir onmen t Ther e ha v e been also man y ar gumen ts about the e f - f ect of diff er en t f act or s tha t the la w doesn’t t ak e in t o acc oun t. The discussion is r ela t ed t o driving pot en tial (Hun t er , 1993; Br amhall, 1976), nonisot ermal diffu- sion (Siau & Babiak, 1983; Siau & Jin, 1985; Siau et al., 1986; A vr amidis et al., 1987b), influence of mois tur e c on t en t (St amm, 1967; Sk aar , 1988; Choong , 1963, 1965; R osen, 1976; A vr amidis & Siau, 1987a; W adso , 1994; Siau, 1984), surf ace phenomena (R osen, 1978; A vr amidis & Siau, 1987b; Cai & A vr amidis, 1993; Siau & A vr amidis, 1996; W adso 1994), sorption h y s t er esis or his t ory of specimen t (Coms t ock, 1963; Siau, 1984; Salin, 2010) and the thickness of specimens (R emond et al., 2005; Str až e & Gorišek, 2009) The aim of this s tudy w as t o in v es tig a t e the w ood of thr ee tr ee species, black locus t, hor se ches t - nut and bo x elder , t o de t ermine their r ele v an t drying char act eris tics. In addition, w e de t ermined the dis- tribution of w a t er in gr een w ood, the types of w a t er tr ansport in w ood, and the permeability and diffu- sivity of w ood, which ar e of particular import ance t o select optimal drying schedules. 2 MATERIAL AND METHODS 2 MATERIAL IN METODE F or this study we selected: black locust (Robinia pseudoacacia L.), hor se chestnut (Aesculus hippocasta- num L.) and bo x elder (Acer negundo L.), which ar e consider ed in v asive alien species pr esent in sufficient quantity f or potential wood utiliz ation. W e chose this selection because these wood species ha ve very diff er - ent densities, initial moistur e contents (MC) and distri- butions, the pr esence of sapwood and heartwood, as well as discolor ations and inf ections in standing tr ees. Ma t erial f or the drying e xperimen ts w as select - ed in a park and thr ee tr ees of each species w er e c ol- lect ed f or e x amina tion (T able 1). Then, cen tr al r adial boar ds fr om sawn timber w er e select ed. A part of each cen tr al boar d w as cut in 5 t o 10 mm thick s trips on which mean dis t ance fr om the pith, mass and v ol- ume in gr een and ov en dry s t a t e w er e measur ed f or subsequen t det ermina tion of the r adial density and mois tur e c on t en t pr ofile (Figur e 1). Drying kinetics w er e in v es tig a t ed on elemen ts of thr ee thicknesses (22 mm, 28 mm and 46 mm), and the same width (80 mm) and leng th (600 mm). Six samples w er e r andomly select ed f or each e xperi- men t (Figur e 2). 34 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Pla v č ak, D , Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Mer ela, M.: Določ anje sušilnih k ar ak t eris tik lesa in v azivnih dr e v esnih vr s t r as t očih v urbanem ok olju Table 1. Number of growth rings and diameter of the studied trees at the sampling point of the specimens. Preglednica 1. Število branik in premeri proučenih vzorčnih dreves na lokaciji vzorčenja. Figure 1. Samples cut from the central board to determine the radial density and moisture content profile (from periphery through pith to periphery of the stem) of box elder, horse chest- nut and black locust. Slika 1. Preizkušanci iz central- ne deske za določanje radial- nega gostotnega in vlažnostne- ga profila (od periferije preko stržena do periferije debla) za amerikanski javor, divji kostanj in robinijo. Figure 2. Experimental drying chamber with wood samples. Slika 2. Eksperimentalna sušilna komora s preizkušanci. Wood species / Lesne vrste No. of tree / Št. drevesa No. of growth rings at the sampling / Št. branik na vzorcu Diameter of tree / Premer drevesa [mm] Robinia pseudoacacia Ro Ps 1 51 149 Black locus t / 2 85 198 R obinija 3 54 207 Aesculus hippocastanum AeHi 1 58 289 Hor se ches tnut / 2 59 289 Divji k os t anj 3 125 256 Acer negundo AcN e 1 86 229 Bo x elde r / 2 54 189 Amerik anski ja v or 3 62 230 35 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 section of the sample, the diffusivity is e xpr essed with equa tion 5. Additionally , the diffusion c oe ffi- cien t c an also be de t ermined fr om the half -dr ying time (eq. 6). (4) (5) (6) Designa tion: E dime nsionle ss mass [], m(t) mass a t time t [g], m i , m f initial ( i ) and final ( f ) mass [g], D c oe fficien t of diffusivity [m 2 / s], t time [s], t 1/2 half dr ying time [s], l half thickne ss of the spe cimen [m]. 3 RESULTS AND DISCUSSION 3 REZULTATI IN RAZPRAVA A t the beginning of the drying pr ocess the sa wn timber c on t ained appr o xima t ely the same amoun t of w a t er as in the living tr ee. R ela tiv ely low mois tur e c on t en t w as de t ect ed in the c ase of black locus t (Figur e 4), which w as partly the r esult of a pr e-dried s t em a t the time of tr ee f elling. R e- g ar ding the de finition of mois tur e c on t en t (MC), due t o the high density of the black locus t w ood Pla v č ak, D , Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Mer ela, M.: Dr ying char act eris tics of w ood of in v asiv e tr ee species gr o wing in an urban en vir onmen t Dr ying w as c arried out in c on tr olled c ondition a t tw o t emper a tur es (20 °C and 40 °C) with a c on - s t an t dr ying gr adien t. E v er y 24 t o 48 hour s each sample w as w eighed and thr ee times during the pr ocess the mois tur e c on t en t gr adien t and dr ying s tr esses w er e de t ermined (Figur e 3). The dr ying kine tics w er e s tudied b y c ons truct - ing a dr ying cur v e, which w as divided in t o a c on - s t an t dr ying r a t e section and a diffusion dr ying part. The dr ying r a t e of gr een w ood w as de t ermined fr om the initia l slope of the dr ying cur v e. Linearity w as assessed with r eg ar d t o the mois tur e c on t en t wher e a c ons t an t dr ying r a t e pr e v ailed. Due t o the hig hly demanding dr ying of disc o- lour ed w ood of bo x elder , w e c ompar ed the dr y - ing r a t e with the permeabilit y of each c a t eg or y of w ood, i.e. sap w ood, disc olou r ed w ood and heart - w ood. The g as permeability w as de t ermined in all ana t omic al dir ections on orien t ed specimens with a cr oss-sectional ar ea of 15 mm × 15 mm, the leng th of the specimens w as 15 mm when measur ed in the longitudinal dir ection and 5 mm measur ed in the t ang en tial or r adial dir ec tions. The c oe fficien t of g as permeab ility w as c alcu la t ed fr om the deriv a- tion of Dar cy ’ s la w f or g ases (eq. 2). The diff usivity of w ood f or bound w a t er w as de t ermined fr om a non-s t a tionar y e xperimen t and b y the analy tic al solution of the Fick’ s sec ond la w (eq. 3) f or mass tr ans f er in a thin pla t e with c on - s t an t tr ans f er c oe fficien ts. B y in tr oducing the di - mensionless mass chang e (eq. 4) and c onditions of c ons t an t diffus ion c oe fficien t, homog eneous initial dis tribution of mois tur e c on t en t and s ymme tric al dis tribution of mois tur e c on t en t thr ough the cr oss Figure 3. Samples for determination of the moisture content gradient and drying stresses. Slika 3. Vzorčenje za določanje vlažnostnega gradienta in sušilnih napetosti. 36 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Pla v č ak, D , Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Mer ela, M.: Določ anje sušilnih k ar ak t eris tik lesa in v azivnih dr e v esnih vr s t r as t očih v urbanem ok olju the amoun t of mainly bound w a t er w as subs t an- tially higher than in the ligh t er w oods. As e xpect - ed, the MC of sapw ood w as about tw o times high- er than tha t of the heartw ood. Lo w density hor se ches tnut pr o v ed t o ha v e high and r ela tiv ely e v enly dis tribut ed w a t er acr oss the en tir e cr oss section. As the hor se ches tnut does not f orm heartw ood, spor adic ally arr ang ed w e t pock e ts occ asi onally appear ed as a r esult of tr ee r esponse t o mechanic al inju r y . Bec ause of their sligh tly dark er appear ance, w e t pock e ts c ould be noticed visually . While in the hor se ches tnut s t em w e did not de t ect a high diff er ence of MC be tw een sap w ood and dis c olour e d w ood, gr ea t er diff er ences in MC c ould be ob ser v ed in bo x elder (Figur e 4). Diff er - en t amoun ts of w a t er ar e associa t ed with the vi- sual assessmen t of c olour , and specific ally dis tinct and a ttr activ e r ed disc olor a tion ar eas had sligh tly lo w er MC c on t en t c ompar ed t o the ar eas of in - t ense br o wn shades in which the in f ection w as al- r eady widespr ead, as r eport ed in a pr e vious s tudy (Pla v č ak, 2018). Uns t ained w ood w as char act eriz ed b y a lo w er MC , which c ould be partly also ascribed r apid dr ying of v er y permea ble sap w ood without disc olour a tion. The drying r a t e, c alcula t ed fr om the slope of the drying cur v e in the fir s t period, c ould ser v e as an indic a t or of the ease of drying of gr een w ood. It is belie v ed tha t a c ons t an t drying r a t e is achie v ed when fr ee w a t er is main t ained a t the surf ace. F or all tr ee species s tudied, low er drying r a t es w er e de t er - mined in boar ds of gr ea t er thickness (T able 2). The c ons t an t r a t e of drying w as r eached only in the thin- ner elemen ts, wher eas in the thick er ones the drying r a t e decr eased immedia t ely fr om the beginning of the pr ocedur e. It is belie v ed tha t in this c on t e xt the mois tur e tr ansport in the dried ma t erial w as insuf - ficien t t o k eep the surf ace mois tur e c on t en t abov e the F SP (Y oungman e t al., 1999; Hukk a & Ok sanen, 1999; T r embla y e t al., 2000; P err e & K arimi, 2002). The slow es t drying w as det ermined in the black locus t a t both t emper a tur e lev els (T able 2). Due t o low initial mois tur e c on t en t, the c ons t an t Figure 4. Radial moisture content distribution in the stems of ( ) black locust, (∆ ) horse chestnut and (×) box elder. Slika 4. Radialna porazdelitev vlažnosti v drevesu: ( ) robinija, ( ∆) divji kostanj in ( ×) amerikanski javor. 37 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Table 2. The average value (bold) and standard deviation of the drying rate during the first drying period for black locust, box elder and horse chestnut for three thicknesses and at two temperature levels. Preglednica 2. Povprečna vrednost (poudarjeno) in standardni odklon hitrosti sušenja v prvi fazi sušenja za robinijo, divji kostanj in ameriški javor pri treh debelinah in dveh temperaturah. Pla v č ak, D , Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Mer ela, M.: Dr ying char act eris tics of w ood of in v asiv e tr ee species gr o wing in an urban en vir onmen t drying r a t e period w as v ery short, so the diffu- sion flow pr ev ailed thr oughout mos t of the drying pr ocess. As e xpect ed, drying w as f as t er a t higher t emper a tur es. Drying of gr een hor se ches tnut and bo x elder w ood w as especially e fficien t a t higher t emper a- tur es. Despit e r apid drying , gr ea t c ar e had t o be t ak en when disc olour ed w ood w as pr esen t, as the high r egular shrink ag e of bo x elder w ood in the dis- c olour ed r egion is oft en acc ompanied by c ollapse of the tissue (Mer ela e t al., 2019). Collapse occur s if the c apillary t ension, which is s tr ongly dependen t on w ood permeability , e x ceeds the c ompr ession s tr eng th of w ood. The c omparison of g as permeabil- ity (eq. 4) (Gorišek & Str až e, 2009) show ed tha t the in f ect ed w ood has the low es t c onductivity , being 3.5 times less than sapw ood and 1.3 times less than only disc olour ed w ood (T able 3). The risk of c ollapse is mor e pr onounced in in f ect ed w ood bec ause the bi- ologic ally degr aded cell w alls c ause gr ea tly r educed s tr eng th. Due t o its low er s tr eng th, drying of such w ood a t higher t emper a tur es is mor e risky . Drying rate within 1. period [%/day] / Sušenje v prvi fazi [%/dan] Thickness / Debelina [mm] T = 20 °C T = 40 °C Black locust / robinija Horse chestnut / divji kostanj Box elder / amerikanski javor Black locust / robinija Horse chestnut / divji kostanj Box elder / amerikanski javor 0.62 1.31 1.36 1.41 5.94 6.51 0.055 0.042 0.047 0.440 1.805 1.581 0.47 1.69 1.43 0.69 4.92 9.04 0.042 0.311 0.172 0.180 0.992 2.214 0.34 1.05 0.54 4.70 0.065 0.151 0.299 1.929 Table 3. Coefficients of gas permeability for sapwood, infected wood and discoloured wood of box elder. Preglednica 3. Koeficient plinske permeabilnosti beljave, okuženega lesa in rdeče obarvanega diskolorira- nega lesa amerikanskega javorja. Sapwood / Beljava Infected wood / Okužen les Discoloured wood / Diskoloriran les Coefficient of permeability / Koeficient permeabilnosti k g [m 3 /(m Pa s)] A v er ag e 1.59∙10 -7 4.53∙10 -8 5.53∙10 -8 St. de via tion 7.24∙10 -8 1.49∙10 -8 1.41∙10 -8 c. v . [%] 45.5 32.9 25.5 Despit e the f act tha t, especially in the c ase of ligh t er w ood, the quan tity of fr ee w a t er is much higher than the quan tity of bound w a t er , the time and also ener gy c onsump tion primarily depend on the diff usion char act eris tics of w ood and its abili - ty t o tr ansport the bound w a t er and w a t er v apour . Ther e f or e, the c oe fficien t of mois tur e diffusion is the mos t impo rt an t f act or a ff ecting the dr ying r a t e. In or der t o de t ermine the diffusion char act eris- tics, w e placed w ood specimens in a c on tr olled cli- ma t e chamber with c ons t an t t emper a tur e and r ela- tiv e humidity and monit or ed their chang e in w eigh t 22 28 46 38 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Pla v č ak, D , Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Mer ela, M.: Določ anje sušilnih k ar ak t eris tik lesa in v azivnih dr e v esnih vr s t r as t očih v urbanem ok olju low es t v alue of diffusivity , wher eas the ligh t er hor se ches tnut and bo x elder perf ormed be tt er c oncerning the mov emen t of bound w a t er . The bound-w at er diffusion coefficients wer e af - f ect ed positiv ely by the incr ease in t emper atur e. The mos t pr onounced influence of t emper atur e w as ob- serv ed in bo x elder , while the eff ect w as lower in the other two species. A higher coefficient of diffusivity w as f ound f or thinner elements, which could be at - tribut ed to s tr ess r elax ation. In terms of pr actical application, the e xpr ession of flow capability with half -drying time seems to be mor e useful (T able 5), and additionally supports the r esults given f or the diffusion coefficient. W e confirmed the r ecipr ocal r elationship between the two v ariables. chang e, and thus mois tur e c on t en t, as a function of time un til equilibrium w as achie v ed. Fr om the drying cur v es (Figur e 5) the c oe fficien ts of diffusivity and half -drying times w er e c alcula t ed f or all tr ee species, thicknesses and t emper a tur e le v els (eq. 5 and eq. 7). The mois tur e tr ansport in w ood below the F SP is g ov erned by mor e mechanisms, as f ollow s: as bound w a t er diffusion in the cell w all, as w a t er v apour diffu- sion in the cell lumen as w ell as surf ace emission c o- e fficien t. Since bound w a t er diffusion r epr esen ts the gr ea t es t r esis t ance, it also has a decisiv e e ff ect on the appar en t diffusion c oe fficien t, so ther e is close c orr ela tion with the por osity or density of w ood, as also c on firmed by our measur emen ts (T able 4). As e xpect ed, the denser black locus t w ood had the Diffusion coefficient / Difuzijski koeficient D [10 -9 m 2 /s] Black locust / robinija Horse chestnut / divji kostanj Box elder / amerikanski javor Thickness / Debelina [mm] T = 20 °C T = 40 °C T = 20 °C T = 40 °C T = 20 °C T = 40 °C 46 0.39 0.43 0.83 0.96 0.42 0.99 28 0.73 0.83 1.84 2.03 0.85 1.98 22 2.84 2.73 3.51 5.24 Half-drying time / Polovični čas sušenja t 1/2 [h] Black locust / robinija Horse chestnut / divji kostanj Box elder / amerikanski javor Thickness / Debelina [mm] T = 20 °C T = 40 °C T = 20 °C T = 40 °C T = 20 °C T = 40 °C 46 165 (10.6) 150 (9.1) 79 (9.2) 69 (8.4) 155 (10.9) 66 (8.2) 28 146 (10.7) 129 (8.8) 58 (6.9) 53 (7.2) 125 (11.9) 54 (6.1) 22 103 (9.6) 95 (9.1) 82 (9.1) 55 (6.2) Table 4. The bound water diffusion coefficients for black locust, box elder and horse chestnut at two tem- perature levels. Preglednica 4. Koeficient difuzivnosti vezane vode za les robinije, divjega kostanja in amerikanskega javorja pri dveh temperaturah. Table 5. The average value (bold) and standard deviation of half drying time for black locust, box elder and horse chestnut for three thicknesses at two temperature levels. Preglednica 5. Povprečna vrednost (poudarjeno) in standardni odklon polovičnega časa sušenja robinije, divjega kostanja in amerikanskega javorja pri treh debelinah in dveh temperaturah. 39 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Pla v č ak, D , Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Mer ela, M.: Dr ying char act eris tics of w ood of in v asiv e tr ee species gr o wing in an urban en vir onmen t Figure 5. Drying curve of investigated wood species of three thicknesses (22 mm, 28 mm and 46 mm) at temperatures of 20 °C (left) and 40 °C (right). Slika 5. Sušilna krivulja raziskanih lesnih vrst za tri debeline (22 mm, 28 mm in 46 mm) pri temperaturah 20 °C (levo) in 40 °C (desno). Black locus t - Robinia pseudoacacia Hor se ches tnut - Aesculus hippocastanum Bo x elder - Acer negundo 40 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Pla v č ak, D , Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Mer ela, M.: Določ anje sušilnih k ar ak t eris tik lesa in v azivnih dr e v esnih vr s t r as t očih v urbanem ok olju The fina l c on tr ol of the dr ying quality sho w ed tha t, in acc or dance with the de t ermined diffusion char act eris tics, the e x t en t of mois tur e gr adien ts (T able 6) and the g ener a tion of dr ying s tr esses c an be pr edict ed. The minor t ensi ons in the black locus t in particular ar e a r e flection of its lo w shrink ag e. Due t o the t endency t o c ollap se, c ar e ful dr ying of bo x elder is r equir ed abo v e the F SP (Figur e 6). 4 CONCLUSIONS 4 ZAKLJUČKI In black locus t, the r adial dis tribution of mois - tur e c on t en t in gr een logs had a pa tt ern which is typic al f or species with heartw ood. In bo x elder , the gr een mois tur e dis tribution v aried signific an tly with r andomly dis tribut ed ar eas of a v er y high le v el of mois tur e c on t en t, acc omp anied b y disc olor a tion and bio logic al in f ection. Hor se ches tnut has r ela- tiv ely homog enously dis tribut ed and high gr een mois tur e c on t en t. The lo w boun d-w a t er diffusion c oe fficien ts and long half -dr ying times sho w ed tha t black locus t r equir es v er y slo w and pr olo ng ed dr ying , as also c on firmed in pr actice (Mer ela e t al., 2019). The dif - fusivity of hor se ches tnut and bo x elder pr o v ed t o be moder a t e and ther e f or e did not neg a tiv ely a f - f ect the dr ying. Ho w e v er , the tr apped fr ee w a t er in w e t pock e ts (if pr esen t) should be c onsider ed. Car e ful dr ying of disc olour ed w ood of bo x el- der is r equir ed abo v e the F SP . Considering the dr ying gr adien t and har den- ing a ft er dr ying no special pr oblems ar e e xpect - ed when dr ying black locus t, bo x elder and hor se ches tnut w ood. 5 SUMMARY 5 POVZETEK Razno vr s tne oblik e in privlačen vide z so v zr ok, da v se v eč dr e v esnih vr s t r az širjamo po nea v t oh - t onih r as tiščih, kjer jih najpog os t eje z asledimo v parkih, vrt o vih in urbanem ok olju. V t akih ok oljih so dr e v esa pod r ejena poseb nim g ojitv enim in ob - r e z o v alnim ukr epom, v v eč primerih pa njiho v o r azr ašč anje po s t ane nek on tr olir ano in pos t anejo in v azivne vr s t e. Z ar adi značilnih r as tnih pog oje v in člo v eških poseg o v je z gr adba lesa t akih dr e v es z elo he t er og ena in ods t opa od tis t e, ki je značilna Figure 6. Extreme collapse of infected tissue of box elder. Slika 6. Izrazito krčenje (ko- laps) okuženega tkiva lesa amerikanskega javorja. Table 6. Moisture content gradient in black locust, box elder and horse chestnut for three thicknesses at two temperature levels. Preglednica 6. Vlažnostni gradient v lesu robinije, divjega kostanja in amerikanskega javorja pri treh debe- linah in dveh temperaturah. Thickness / Debelina [mm] Black locust / robinija Horse chestnut / divji kostanj Box elder / amerikanski javor MC gradient / Vlažnostni gradient [%/cm] MC gradient / Vlažnostni gradient [%/cm] MC gradient / Vlažnostni gradient [%/cm] T = 20 °C T = 40 °C T = 20 °C T = 40 °C T = 20 °C T = 40 °C 46 0.19 0.91 0.88 1.23 0.27 0.88 28 1.27 0.41 0.23 0.49 0.41 2.77 22 2.61 0.97 1.54 4.19 41 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Pla v č ak, D , Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Mer ela, M.: Dr ying char act eris tics of w ood of in v asiv e tr ee species gr o wing in an urban en vir onmen t z a dr e v esa v nar a vnih ses t oj ih: v eč je juv enilneg a lesa, nas t aja disk olorir an les z ar adi odziv o v dr e v es na pošk odo v anja. V eč je vr aslih gr č in odklono v vlak en. Odziv dr e v es na pog os t a pošk odo v anja se k až e v močnem otiljenju pri lis t a v cih in v aspir aciji obok anih pik enj pri igla v cih. P osledic a je lahk o ne- tipičen r azpor ed vlažnos ti, poja v mokrin in v ečja v ariabilnos t vlažnos ti po višini dr e v esa. Sušenje pog os t o nek olik o r edk ejšeg a lesa s slab šimi mehan- skimi las tnos tmi in s pog os timi biološkimi ok užba - mi je z elo t e ž a vno , z a t o se v sušilnem pr ocesu ne mor emo z anes ti na s t andar dne sušilne pr ogr ame. Z ar adi slabe permeabilnos ti lesa t eh vr s t se pri su- šenju poja vijo t e ž a v e ž e v pr vi f azi, v eč t e ž a v je tudi pri impr egnaciji lesa. Za r azisk a v e smo izbr ali tri dr e v esne vr s t e, ki bi jih z ar adi r azpolo žljivih k oličin lesa lahk o g ospodar - sk o izk orišč ali. T o so: r obinija - Robinia pseudoacacia; amerik anski ja v or – Acer negundo in divji k os t anj – Aesculus hippocastanum. Za vse vr s t e smo določili r adialni r azpor ed vlažnos ti na v z or cih s v e ž eg a lesa. V z or ce s v e ž eg a lesa tr eh debelin (22 mm, 28 mm in 46 mm) smo sušili pri k ons t an tni os trini sušenja pri dv eh t emper a tur ah (20 °C in 40 °C). Za vsak o lesno vr s t o , debelino in t emper a tur o smo z a sušenje izbr ali šes t pr eizk ušance v . K ak ov os t sušenja smo v zpor edno pr e v erjali z določe v anjem vlažnos tneg a gr adien t a, merjenjem sušilnih nape t os ti in z azna v anjem tipič- nih sušilnih napak v e ž enja, r azpok, it d. (Slik a 2). Iz z ače tneg a linearneg a dela sušilne krivulje smo izr ačunali hitr os t sušen ja, iz r ela tivne spr e- membe mase pa smo izr ačunali difuzijsk e k oe- ficien t e in po lo vične ur a vno v esne čase. Zaradi intenzivnih obarvanj in ok užb smo pri ja v orju izme- rili tudi pr e v od nos t belja v e, r deče obar v aneg a dis - k olorir aneg a lesa in rja v eg a ž e ok už eneg a lesa. Radialni vlažnos tni pr ofil pri r obiniji je bil sicer tipičen (Slik a 4), z višjo vlažnos tjo belja v e in nižjo vlaž- nos tjo jedr ovine, v endar še v edno nad t očk o nasičen- ja celičnih s t en. Nek olik o nižje vr ednos ti od prič ak o- v anih pripisujemo t emu, da so se po posek u debla že nek olik o osušila. Za divji k os t anj je bila značilna visok a vlažnos t po celotnem pr ečnem pr er e zu, ja v or pa je imel z elo neenak omerno r azpor ejeno vlažnos t z nek olik o višjimi vr ednos tmi v r deče obar v anih in z visok o vlažnos tjo v rja v o obar v anih območjih v deblu. Ug ot o vili smo , da je hitr os t sušenja v z ače tni f azi najv ečja pri r edk ejšem lesu divjeg a k os t anja in najmanjša pri r obiniji, kjer se je z ar adi nizk e z ače tne vlažnos ti t a f az a z elo hitr o z aključila. Z doda tnimi merjenji perme abilnos ti smo ug ot o vili, da je belja - v a z elo permea bilna, medt em k o s t a bili obe obar - v ani podr očji z elo slabo permeabilni. Slabo difuzivno s t r obinje potrjujejo t ak o nizki difuzijski k oe ficien ti (Pr eglednic a 4) k ot tudi daljši polo vični ur a vno v esni č asi sušenja (Pr eglednic a 5). R e z ult a ti niso pr esene tljivi, saj je sposobnos t lesa z a pr e v ajanje v e z ane v ode odvisna od por o znos ti o zir oma g os t ot e, saj r obinijo uvr šč amo v sk upino g os t ejših lesnih vr s t, ki je po g os t o tudi in t enzivno otiljena. Z ar adi manjšeg a dele ž a belja v e pri r obiniji nismo mogli nar editi us tr e zni h v z or ce v in iz v es ti pri- merja v e med belja v o in jedr o vino. Da so izr ačuna - ni difuz ijski k oe ficien ti pri debelejših sortimen tih manjši, je potrjeno tudi v lit er a turi (R emond e t al. 2005; Str až e & Gorišek, 2009). Difuzijsk e k ar ak t eris- tik e lesa divjeg a k os t anja in ja v orja so bile podobne in v prič ak o v ani k or elaciji z g os t ot o. Vlažnos tni gr adien ti so bili pri v seh vr s t ah r e - la tivno nizki, z a t o tudi niso nas t ale v elik e sušilne nape t os ti in les ni r azpok al. Z ar adi v elik e ne v arnos ti k olap sa je nujn o pr e vidno suš enje s v e ž e ja v or o vine, z ar adi v ečjeg a š t e vila gr č in v ečjih odklono v vlak en pa je pog os t ejše v e ž enje. P olo vično ur a vno v esni časi kažejo na dolgotrajnejš e sušenje debelejših sortimentov robinije, zelo previdno pa je treba su- šiti tudi ja v or o vino. ACKNOWLEDGEMENTS ZAHVALE This r esear ch w as done within the pr oject AP - PLA USE (UIA02-228) c o- financed b y the Eur opean R egional De v elopmen t Fund thr ough the Urban Inno v a tiv e Actions Initia tiv e (w w w .ljubljana.si/ en/ applause/) and Pr ogr am P4-0 015, support ed b y the Slo v enian R esear ch Ag ency (ARR S). The author s w ould lik e t o thank t o Luk a K rž e and Jo ž e Planinšič f or their immense help with sample pr epar a tion. REFERENCES VIRI A vr amidis, S. (2008). Bound w a t e r migr a tion in w ood. Adv ances in the dr ying of w ood. Cos t E 15. 26. A vr amidis, S., & Siau, J . F . (1987a). Expe rime n ts in nonisothermal diffusion of mois tur e in w ood. P art 3. W ood Science and T e ch - nology , 21(4), 329-334. 42 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Pla v č ak, D , Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Mer ela, M.: Določ anje sušilnih k ar ak t eris tik lesa in v azivnih dr e v esnih vr s t r as t očih v urbanem ok olju A vr amidis, S., & Siau, J . F . (1987b). An in v e s tig a tion of the e x t e rnal and in t ernal r e sis t ance t o mois tur e diffusion in w ood. W ood Science and T echnology , 21(3), 249-256. Bauch, J . (1984). Disc olour a tion in the w ood of living and cut tr ee s. IA W A Bulle tin (5), 92–98. Bosshar d, H. (1967). F acult a tiv e f orma tion of c olour e d he artw ood. Holz als R oh und W e rk s t off , 25(11), 409-416. Bosshar d, H. H. (1965). Aspect of the aging pr ocess in c ambium and xylem. Holz f or schung , 19, 65– 69. Bosshar d, H. H. (1967). Holzk unde . Band 2. Zur Biologie, Ph y sik und Che mie de s Holz es. Basel und Stuttg art, Birkhäuser . Br amhall, G. (1971). The v alidity of Dar cy ’ s la w in the a xial pe ne tr a - tion of w ood. W ood Scie nce and T e chnology , 5, 121-134. Br amhall, G. (1976). Fick’ s la w and bound w a t e r diffusion. W ood Sci - ence, 8(3), 153-161. Cai, L., & A vr amidis, S. (1993). A s tudy on the separ a tion of diffusion and surf ace emission c oe fficien ts in w ood. Dr ying T echnology , 15, 1457 1473. Choong , E. T . (1963). Mo v emen t of mois tur e thr ough a softw ood in the h y gr osc opic r ang e. F or es t Pr oducts Journal, 13(11), 489- 498. Choong , E. T . (1965) Diffusion c oe fficien t of softw oods b y s t eady - s t a t e and theor e tic al me thods. F or e s t Pr oducts Journal, 15(1), 21-27. Coms t ock, G. L. (1967). Longitudinal pe rmeability of w ood t o g ase s and nons w elling liquids. F or e s t Pr oducts Journal, 18 (8), 20-23. Coms t ock, G.L. (1963). – Mois tur e diffusion c oe fficien ts in w ood as c alcula t ed fr om adsorp tion, de sorp tion and s t eady -s t a t e da t a. F or e s t Pr oducts Journal, 13(3), 97-103. Cr ank, J . (1964). The Ma thema tics of Diffusion (Clar e ndon, O xf or d). Din w oodie, J . M. (2000). Timber: Its s tructur e and be ha viour . N e w F e tt e r Lane. London. 257. Gorišek, Ž., & Str až e, A . (2009). K ine tik a sušenja pr e v odne be lja v e in r deče g a sr c a buk o vine (Fagus sylvatica L.). Les, 60 (7/8), 255 – 262. Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Lapajne , I. (2008). Prime rja v a hitr os ti in k ak o v os t r azličnih t ehnik sušenja buk o vine (Fagus sylvatica L.) (Comparison of dr ying kine tics and quality of be ech w ood (Fagus sylvatica L.) dried b y v arious t echnique s). Les, 60 (7/8), 268 – 274. Hansmann, C., Gindl, W ., Wimmer , R ., & T eiching er , A . (2002). P e r - meability of w ood - a r e vie w . W ood R e sear ch, 47(4), 1-16. Hukk a, A ., & Ok sanen, O . (1999). Con v ectiv e mass tr ans f er c oe ffi - cien t a t w ooden surf ace in je t dr ying of v eneer . Holz f or schung , 53, 204-208. Hun t e r , A . J . (1993) On mo v e me n t of w a t e r thr ough w ood — The diffusion c oe fficien t. W ood Science and T echnology , 27(6), 401-408. K och, G., Bauch, J ., Puls, J ., Sch w ab, E., & W elling , J . (2000). V orbe u - gung g eg e n V e rf ärbung en v on R otbuche . HolzZ en tr albla tt, 126 (6), 1 –3. K och, G., Puls, J ., & Bauch, J . (2003). T opoche mic al char act erisa tion of phe nolic e x tr activ es in disc olour e d be ech w ood (Fagus syl- vatica L.). Holz f or schung , 57, 339 345. K uče r a, L. (1971). W undg e w e be in de r Eibe (Taxus baccata L.). Vi - ert eljahr sschrift de r N a turf or schende n Ge sellscha ft in Zürich, 117, 445 – 28-33. K umar , S. (1981). Some aspects of fluid flo w thr ough w ood. Me cha - nism of flo w . Hlo z f or schung und Holz v e w ertung , 33 (2), 28-33. Me r e la, M., Humar , M., K ariž, M., Še g a, B., Žig on, J ., F ajdig a, G., Me r - har , M., V e k, V ., P oljanše k, I., Ov en, P ., K r ape ž, D ., Viv od, B., Str až e, A ., Gorišek, Ž., Čuf ar , K ., K rž e, L., P e trič, M., P a vlič, M., Gornik Buč ar , D ., Še rne k, M., Balz ano , A ., Vidic, D ., Planinšič, J ., & Rajh, D . (2019). WP4 Iden tific a tion, c olle ction and pr ocess - ing of IAPS: A .4.1 - Analy sis of s tructur e and r e le v an t pr oper - ties of sele ct ed IAPS: D 4.1.2 - Labor a t or y analy sis of suit ability f or pr ocessing in t o w ood pr oduct f or 17 w oody IAPS. Ljubljana: Biot ehnišk a f ak ult e t a, Odde lek z a lesar s tv o. N ače san y , V . (1966). Die Vit alit ä t de r P ar e nch ymz elle n als ph y siol - ogische Grundlag e de r K e rnholzbildung. Holz f or schung und Holz v er w ertung , 18(4), 61-65. N ečesan y , V . (1969). F or s tliche Aspek t e be i de r En ts t e hung de s F alschk erns de r R otbuche. Holz – Z en tr albla tt, 95, 563-564. P e rr e, P ., & K arimi, A . (2002). Fluid migr a tion in tw o species of be ech (Fagus sylvatica and Fagus orientalis): a pe r c ola tion mode l able t o acc oun t f or macr osc opic measur emen ts and ana t omi - c al ob se r v a tions. Mader as: Cie ncia y T echnologia, 4, 50-68. P e tty , J . A . (1975). R e la tion be tw ee n imme r sion time and ab sorp tion of pe tr ole um dis tilla t e in a v acuum-pr e ssur e pr ocess. Holz f or - schung , 29, 113–118. Pla v č ak, D ., Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Me r e la, M. (2018). Dr ying char - act e ris tics of sap w ood, disc olour e d w ood and in f e ct ed w ood of bo x elder (Acer negundo L.). 8 th Har dw ood c on f er ence. So - pr on. Racz, J ., Schulz, H. & K nig g e , W . (1961). Un t er suchung e n übe r das Auftr e t e n de s Buche nr otk erns. F or s t - und Holz wirtscha ft, 16, 1-5. Ramag ea, M. H., Burridg e b, H., Busse -Wicher c, M., F er eda y a, G., R e ynoldsa, T ., Shaha, D . U ., W ud G., Y uc, L., Fle ming a, P ., Densle y -Tingle y e, D ., Allw oode, J ., Dupr e ec, P ., Linde nb, P . F ., & Schermanea, O . (2017). The w ood fr om the tr ee s: The use of timbe r in c ons truction. R e ne w able and Sus t ainable Ene r gy R e vie w s, 68, 333-359. R e mond, R ., P e rr e, P ., & Moug el, E. (2005). Using the c oncep t of thin dr y la y e r t o e xplain the e v olution of thi ckne ss, t empe r a tur e and mois tur e c on t en t during c on v e ctiv e dr ying of N or w a y spruce boar ds. Dr ying T e chnology , 23, 249 271. R e sh, H., & E ck lund, B. A . (1964). P e rmeability of w ood. Ex emplifie d b y measur emen ts on r e dw ood. F or e s t Pr oduct Journal, 14, 199-206. R osen, H. N . (1976). Exponen tial de pende ncy of the mois tur e dif - fusion c oe fficien t on mois tur e c on t en t. W ood Science, 8 (3), 174-179. R osen, H. N . (1978). The in fluence of e x t e rnal r esis t ance on mois tur e adsorp tion r a t e s in w ood. W ood and Fiber , 10 (3), 218-228. Sachsee , H. (1965). Un t er suchung e n übe r de n Ein flüsse de r Äs tung auf die F arbk ern und Zugholz ausbildung e inig er P appelsort e n. Holz als R oh und W e rk s t off , 23(11), 425 434. 43 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Pla v č ak, D , Gorišek, Ž., Str až e, A ., & Mer ela, M.: Dr ying char act eris tics of w ood of in v asiv e tr ee species gr o wing in an urban en vir onmen t Salin, J . G. (2010). Pr oblems and solutions in w ood dr ying mode lling: His t or y and futur e . W ood Ma t erial Science & Engine ering , 5, 123-134. Salin, J . G. (2008). Dr ying of liquid w a t e r in w ood as in fluenced b y the c apillar y fiber ne tw ork . Dr ying T echnology , 26, 560 56. Se bas tian, L. P ., Siau, J . F ., & Sk aar C. (1973). Uns t eady -s t a t e a xial flo w of g as in w ood. W ood Scie nce , 6 (2), 167-174. Siau, J . F . (1984). T r ansport pr ocesses in w ood. Spring er , Berlin. Siau, J . F . (1971). Flo w in W ood. S yr acuse W ood Science Series. Siau, J . F ., & A vr amidis, S. (1996). The surf ace emission c oe fficien t f or w ood. W ood and Fibe r Science, 28, 178 185. Siau, J . F ., & Babiak, M. (1983). Expe rime n ts on nonisothermal mois - tur e in w ood. W ood and Fibe r Science, 15(1), 40-46. Siau, J . F ., & Jin, Z. (1985). N onisothermal mois tur e diffusion e xper - imen ts analy z e d b y f our alt erna tiv e equa tions. W ood Science and T echnology , 19(2), 151-157. Sk aar , C. (1988). W ood-w a t er r e la tions. Spring e r , Be rlin, Heide lber g , N e w Y ork. St amm, A . J . (1967). Mo v emen t of fluids in w ood – P art II. Diffusion. W ood Science and T echnology , 1, 205-230. Str až e, A ., & Gorišek, Ž. (2009). R e se ar ch on in t ernal and e x t e rnal mass tr ans f er a t c on v e ctiv e dr ying of Eur opean be ech w ood (Fagus sylvatica L.). W ood EDG c on f er ence. T or elli, N . (1974). Biološki vidiki ojedritv e s poudark om na f ak ult a tiv - no obar v ani je dr o vini (r de če m sr cu) pri bukvi (Fagus sylvatica L.). Go z dar ski v e s tnik, 32(7/8), 253-281. T or elli, N . (1984). The ec ology of w ood as illus tr a t e d b y be ech (Fagus sylvatica L.). IA W A Bulle tin, 5(2), 121-127. T r embla y , C., Cloutie r , A ., & F ortin, Y . (2000). Expe rime n t al de t ermi - na tion of the c on v e ctiv e he a t and mass tr ans f er c oe fficien ts f or w ood dr ying. W ood Scie nce and T e chnology , 34, 253-276. T yr e e, M. T ., & Zimmermann, M. H. (2002). X yle m s tructur e and the asce n t of sap. Spring e r -V erlag Be rlin Heide lber g. Berlin, Hei - de lber g. W adso , L. (1994). Uns t eady -s t a t e w a t e r - v apor adsorp tion in w ood: An e xpe rimen t al s tudy . W ood and Fibe r Science, 26, 36-50. W alk er , J . C. F . (2006). Primar y W ood Pr ocessing: Principles and Pr ac - tice 2nd edition. Spring er . W ullschle g er , S. D ., Me inz e r , F . C., & V e rt e ss y , R . A . (1998). A r e vie w of whole -plan t w a t e r use s tudies in tr ee . T r ee Ph y siol., 18(8-9), 499-512. Y oungman, M. J ., K ulasiri, G. D ., W oodhead, I. M., & Buchan, G. D . (1999). Use of a c ombine d c ons t an t r a t e and diffusion mode l t o simula t e kiln-dr ying of Pinus radiata timber . Silv a F ennic a, 33, 317-325. Z obel, B. J ., & v an Buijt e nen, J . P . (1989). W ood v aria tion. Its c ause s and c on tr ol. Spring e r Serie s in W ood Scie nce. 44 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 45 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 ADHEZIJA BAKTERIJ NA LESNE PREMAZE ADHESION OF BACTERIA TO WOOD COATINGS Klemen Bohinc 1* , Da vid K ek ec 2 , Mark o P e trič 2** UDK 630*829.1:577:539.61 Original scien tific article / Iz virni znans tv eni članek R eceiv ed / Prispelo : 6. 11. 2019 Accep t ed / Spr eje t o: 28. 11. 2019 V ol. 68, N o. 2, 45-58 DOI: h ttp s: //doi.or g /10.26614/le s-w ood.2019. v6 8n02a04 Izvleček / Abstract Izvleček: Bakterijska adhezija na površinah in pozneje nastanek biofilma predstavljata glavni vzrok kroničnih okužb z negativnim vplivom na zdravje ljudi. S tem izzivom se srečujemo tudi pri izbiri in izdelavi pohištva, kjer stremimo k razvoju izdelkov s takšnimi površinami, na katere naj se bakterije ali drugi mikroorganizmi praviloma ne bi oprijemali. Predmet naše raziskave je bil testirati izbrana premazna sredstva za les (laneno olje, vodna lazura, nitrocelulozni lak, nanopremaz) na adhezijo bakterij vrste P seudomonas aeruginosa, kjer smo kot testno površino uporabili vezano bu- kovo ploščo. Topografijo testne površine in število oprijetih bakterij P . aeruginosa smo opazovali z vrstičnim elektron- skim mikroskopom (SEM) in na posnetkih SEM identificirali in prešteli bakterije. Rezultati nakazujejo, da se je največje število bakterij oprijelo na površini, premazani z lanenim oljem. Za potrditev in pridobitev relevantnih rezultatov bodo v prihodnosti potrebne obširnejše in bolj poglobljene študije. Ključne besede: les, nanopremaz, laneno olje, nitrocelulozni lak, adhezija bakterij, Pseudomonas aeruginosa Abstract: Bacterial adhesion to surfaces and subsequent biofilm formation are the main causes of chronic infections with a negative impact on human health, and this is a problem in the process of manufacturing furniture. This is an important issue, relevant also to the selection and production of furniture, where there is a focus on the development of products with antibacterial surfaces to which microorganisms do not adhere. The focus of our research was to test selected wood coatings (linseed oil, water-borne stain, nitrocellulose varnish, nano-coating) with regard to the adhesion of P seudomonas aeruginosa, where we used a beech plywood as the test surface. The topography of the test surfaces and the number of adhered bacteria were observed on SEM micrographs. The results indicate that the maximum number of bacteria adhered to the surface coated with linseed oil. In the future, extensive and in-depth studies will be needed to confirm and obtain the required results. Keywords: wood, nano-coating, linseed oil, acrylic stain, nitrocellulose lacquer, bacterial adhesion, Pseudomonas aeruginosa 1 UVOD 1 INTRODUCTION St ar ajoč a se populacija sk upaj s prič ak ov anji po boljšem življenjsk em s t andar du pov ečuje pot - r ebe po iz delkih, ki bodo izboljšali kv alit e t o življe- nja, z dr a vje in higiensk e r azmer e. Da bi s t ar ejšim t er osebam s posebnimi potr ebami omog očili ak - tivno in k olik or je le mog oče samos t ojno življenje, nar ašč a potr eba po pohiš tvu z in t egrir animi bioak - tivnimi funk cijami (De Jaeg er , 2017). V t o sk upino sodi tudi pohiš tv o z an tibak t erijskimi povr šinami 1 Univ erz a v Ljubljani, Z dr a v s tv ena f ak ult e t a, Z dr a v s tv ena 5, 1000 Ljubljana * e-poš t a: klemen.bohinc@z f .uni-lj.si 2 Univ erz a v Ljubljani, Biot ehniš k a f ak ult e t a, Oddelek z a lesar s tv o , Jamnik arje v a 101, 1000 Ljubljana ** e-poš t a: mark o.pe tric@b f .uni-lj.si (De Jaeg er , 2017a). S t eg a vidik a so g ot ov o z elo pomembne r azisk a v e adhe zije bak t erij na r azlične povr šine, saj so bak t erijsk e in f ek cije z elo pomem- ben izziv na podr očju ja vneg a z dr a vja (Blackledg e e t al., 2013). Bak t erijsk a adhe zija na povr šine in po zneje nas t anek biofilma s t a gla vna v zr ok a kr o- ničnih ok užb (Gu & R en, 2014), ki neg a tivno vpliv a- jo na z dr a vje ljudi in pov zr oč ajo r azne z dr a vs tv ene t e ž a v e. P og os t okr a t smo t ak šnim ok užbam najbolj izpos t a vljeni v ok oljih k ot so bolnišnice, ja vne k u- hinje, pisarne, šole in ne naz adnje s t anov anjski pr os t ori, kjer lahk o bak t erije kljub skrbi z a čis t o- č o tv orijo biofilme, bodisi na delovnih povr šinah, tleh, in v en t arju, pohiš tvu (Singh & Da w son, 2011; Bohinc e t al., 2014; Alarf aj e t al., 2016). Bak t erij- sk a adhe zija je t ak o pos t ala v elik pr oblem t ak o v r azličnih indus trijskih panog ah k ot v z asebnih s t a- 46 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 nov anjskih pr os t orih (Garr e tt e t al., 2008; My s zk a & Cz acz yk, 2011; Bohinc e t al., 2014). Namen člank a je z a t o v pr v em delu os v e tliti pomembnos t po zna v anja pr oceso v adhe zije bak - t erij na po vr šine r azličnih ma t erialo v . V drug em delu člank a pa podajamo r e z ult a t e pr eliminarne r azisk a v e, s k a t er o smo ug ot a vljali, ali lahk o ob s t o- ječe uv elja vljene me t ode z a določ anje bak t erijsk e adhe zije upor abimo tudi z a les, po vr šinsk o obdelan z nek a t erimi po vr šinskimi pr emazi in ali je t e me t o- de potr ebno prilag oditi t em specifičnim podlag am. Pr a v t ak o smo ug ot a vljali, k ak šna je adhe zija bak - t erij vr s t e Pseudomonas aeruginosa na po vr šino v e z ane buk o v e plošče in ploš če, ki smo jo po vr šin - sk o obd elali z nek a t erimi izbr animi pr emazi. Z ar adi majhneg a š t e vila pr esk ušan ce v r e z ult a t o v nismo s t a tis tično o vr e dnotili, t ak o smo najpr ej ž eleli ug o- t o viti, ali ob s t ajajo indik acije z a mor ebitno r azlično do v z e tnos t r azličnih pr emaz o v z a oprijem bak t erij. 1.1 ADHEZIJA BAKTERIJ NA POVRŠINE RAZLIČNIH MATERIALOV 1.1 ADHESION OF BACTERIA ON SURFACES OF VARIOUS MATERIALS Do k oloniz acije bak t erij in nas t ank a biofilmo v na r azličnih po vr šinah pride t ak o , da se bak t erijsk e celice pritr dijo na po vr šino , ki jim z ag ot a vlja op ti- malne pog oje z a r azmno ž e v anje. Pr oces bak t erij- sk e adhe zije je odvisen od fizik alnih in k emijskih in t er ak cij med bak t erijami in po vr šino , na k a t er o se bodo oprijele. Če bodo z a določeno vr s t o mi- kr oor g anizmo v pog oji op timalni, bodo k olonizir ali po vr šino in tv orili biofilme. Kljub v semu lahk o ad- he zijo bak t erij na r azlične po vr šine z nadz or om in primerno izbir o po vr šine tudi pr epr ečimo (Bohinc e t al., 2014). Na adhe zijo vpliv ajo najr azl ičnejše las tnos ti po vr šin k ot so npr . po vr šinski naboj, pr os t a po vr - šinsk a ener gija, hr apa v os t in t opogr a fija ali celo t o- g os t (Song e t al., 2015). A v t orji ug ot a vl jajo , da se v splošnem adhe zija bak t eri j zmanjša, če so po vr šine hidr of obne, hr apa v os t po vr šine nanome tr sk a t er pr os t a po vr šinsk a ener gija čim manjša. V lit er a turi najdemo š tudije o oprijemu bak t eri j na najr azli čnej- še ma t eriale, k ot so npr . s t eklo (Bohinc e t al., 2014; Oder e t al., 2015), nerja vno jeklo (Fink e t al., 2015, Bohinc e t al., 2016), silicije v diok sid s plas tmi poli- elek tr olit a (K o v ače vić e t al., 2016), po vr šine bioma- t er alo v (R eid, 1997), ali npr . poli e tilen t er e ft ala t (Gil- le tt e t al., 2015). Št e vilne š tudije so pr euče v ale vpliv hr apa v os ti speci fičnih po vr šin na adhe zijo bak t eri j. Bohinc e t al. (2016) so r azisk o v ali vpliv r azličnih hr a- pa v os ti ploščic nerja vneg a jekla. P o vr šino ploščic so spr emenili s tridimenzionalnim polir anjem, krt ače - njem, brušenjem in elek tr o polir anjem. Ploščice so pr elili z bak t erijsk o k ultur o in jih ink ubir ali pri 37 °C z a 24 ur . Ug ot o vili so , da v ečja hr apa v os t po vr šine signifik an tno vpliv a na adhe zijo bak t eri j. P odobne r e z ult a t e bele žijo pri r azisk a vi, iz v edeni na s t eklenih po vr šinah. Z v eč anjem hr apa v os ti s t eklene po vr šine se adhe zija bak t eri j po v ečuje (Bohinc e t al., 2014). Na primeru nerja vneg a jekla so Fink e t al. (2015) pr ouče v ali vpliv t ok a t ek očine in t emper a tur e z a od- s tr anit e v bak t eri j z jeklenih nerja v ečih po vr šin dv eh r azličnih hr apa v os ti. Ug ot o vili so , da s turbulen tnim t ok om ods tr anijo značilno v eč bak t eri j k ot z lami- narnim t ok om. Sr eds tv o , ki so g a upor abljali z a izpi- r anje, je bil f os f a tni puf er . V el ik vpliv na ods tr anit e v bak t eri j je imela tudi t emper a tur a, kjer se je z a naj- bol j učink o vit o izk az ala višja t emper a tur a (37 °C). Pr a v t ak o so bila obja vljena por očila o mikr obni ad- he ziji na r azlične pr emaz e, polimerne filme, ipd. K ar nek aj le-t eh se nanaša na aplik acije v den t alni me- dicini (P er eir a e t al., 2011; Chau e t al., 2014), v elik o člank o v pa je s podr očja pr emaz o v pr oti obr ašč anju mor skih or g anizmo v o z. an tiv eg e t a tivnih pr emaz o v (Dobr e tso v & Thomason, 2011; X u e t al., 2016). P o našem znanju je v lit er a turi manj por očil o adhe ziji bak t eri j na polimerne filme, ki so po s v ojih las tno- s tih podobni tis tim, ki jih upor abljamo v obli ki pr e - maz o v z a les. T ak o so Bakk er e t al. (2003) r azisk o v ali depo zicijo tr eh mor skih se v o v bak t erij z r azlično v odoodbojnos tjo celičnih s t en iz ume tne mor sk e v ode na poliur e t ansk e pr emaz e r azlične po vr šinsk e nape t os ti in modula elas tičnos ti. Z adhe zijo bak t erij na funk cionalizir ane pol iur e t ane so se ukv arjali Fle - mming e t al. (1999). Med pomembnimi deja vniki z a adhe zijo se je pok az ala tudi prisotnos t adhe ziv - nih pr ot eino v . V drugi š tudiji (T eix eir a e t al., 2006) so r azisk o v ali adhe zijo bak t eri j na ur ea-ur e t ansk e k opolimerne filme z elas t omernimi las tnos tmi in pok az ali, da obič ajen poja v po v eč anja s t opnje ad- he zije bak t eri j z nar ašč ajoč o hr apa v os tjo ne v elja v v seh primerih. Izk az alo se je, da pri t em ma t erialu z a adhe zijo pomembno vlog o igr a t a t ak o t opogr a- fija po vr šine, k ak or tudi ločit e v v odoodbojne in hidr ofilne f az e elas t omer a. P odobne r azisk a v e so bile iz v edene tudi na filmih poli (me til me t akrila t)-a Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhesion of bact eria t o w ood c oa tings 47 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 (Iguerb & Bertr and, 2008) in os t alih poli(me t akrila t) -o v (Ibanescu e t al., 2016). Pr ecej po z ornos ti je prit egnila adhe zija mikr o- bo v na les. Soum y a e t al. (2012) so r azisk o v ali med- f azno pr os t o po vr šinsk o ener gijo med mikr obnimi celic ami in po vr šinami lesa šes tih r azličnih vr s t (ced- r o vina, hr as t o vina, buk o vina, jeseno vina, bor o vina in tik o vina) z namenom napo v edi, k a t eri bak t erij- ski se vi imajo v ečjo zmo žnos t oprijema na po vr šine lesa. Ug ot o vili so , da o adhe ziji mikr obo v na les ni mog oče poda ti splošnih sklepo v in da je oprijem bak t erij z elo specifičen, t ak o glede na vr s t o bak t erije k ot tudi vr s t o lesa. Is t a sk upina a v t orje v (Soum y a e t al., 2012a) se je tudi sicer ukv arjala z adhe zijo bak - t erij na cedr o vino. K andelbauer & Widsen (2009) s t a obr a vna v ala r azlične me t ode, ki so ali bi lahk o bile na v oljo z a izboljšanje higienskih las tnos ti lesnih ma t erialo v , ki so pr ekriti z melaminskimi pr e vlek a- mi. V endar se a v t orja nis t a ukv arjala z mehanizmi adhe zije, t em v eč pr edv sem z vpr ašanjem, k ak o po- v eč a ti an tibak t erijsk e las tnos ti t akih po vr šin. Očitno je, da je oprijem bak t erij na lesne pr e- maz e specifična t ema, ki bi v prihodnos ti mor ala biti obr a vna v ana bolj t emeljit o. 1.2 ADHEZIJA BAKTERIJ IN TVORBA BIOFILMA 1.2 ADHESION OF BACTERIA AND FORMATION OF BIOFILM Pr oces adhe zije je osno v an na k emijskih in fi- zik alnih in t er ak cijah med mikr oor g anizmi in k on- t ak tno po vr šino. Gr e z a t ak o imeno v ani pr vi k or ak v e z a v e mikr oor g anizmo v na po vr šino (Bohinc e t al., 2014) t er k oloniz acije in nas t ajanja biofilmo v (Hori & Ma tsumot o , 2010). Med mikr oor g anizmi pr ed- s t a vljajo bak t erije gla vne gr adnik e biofilmo v (Hori & Ma tsumot o , 2010). Pr oces oprijemanja bak t erijskih celic na po vr šino določ ajo r azlični deja vniki k ot so: las tnos ti po vr šine in mikr ot opogr a fija, ses t a v a po vr - šine, hr apa v os t, po vr šinsk a nape t os t, hidr of obnos t, bak t erijski po vr šinski naboj, v elik os t in las tnos ti celi- ce ( gibljiv os t bak t erij), masni tr ansport, t emper a tu- r a, pH, vlažnos t … (P almer e t al., 2007). Bis tv eneg a pomena je fizik alno-k emijsk a las tnos t bak t erijsk e celice o z. las tnos t njene celične s t ene. Pri t em je z elo pomemben polimer pep tidoglik an, ki določ a las tnos ti celične s t ene. Glede na k oncen tr acijo o z. prisotnos t pep tidoglik ana v bak t erijskih celičnih s t e - nah r azlik ujemo po Gr amu po zitivne in po Gr amu neg a tivne bak t erije. Z elo visok e k oncen tr acije le-t e- g a v sebuje celična s t ena po Gr amu po zitivnih bak - t erij, v naspr otju s celičnimi s t enami po Gr amu ne- g a tivnih bak t erij. Značilnos t celične s t ene po Gr amu neg a tivnih bak t erij je k omplek snejša o v ojnic a, kjer je cit oplazma omejena s t ank o plas tjo iz pep tidogli- k ana, ki jo ločuje od z unanje celične membr ane. K a- k ork oli pa prisotnos t pep tidoglik ana in os t alih mak - r omolek ul (t eihoična kislina, lipot eihoična kislina, lipopr ot eini in lipopolisaharidi, encimi t er mik olna kislina), pr eds t a vljajo pomembne gr adnik e celičnih s t en bak t erij, saj so v v ečini polielek tr oliti, ki dolo- č ajo po vr šinski naboj celične s t ene. Na primer , če je po vr šinski naboj celične s t ene neg a tiv en, naboj po vr šine pa po zitiv en, le-t o neug odno vpliv a na ad- he zijo , k ar pog ojuje elek tr os t a tična odbojna sila, ki drži bak t erijsk e celice na kr a tki r az dalji v s tr an od po- vr šine. Elek tr os t a tični odboj med celic o in po vr šino lahk o bak t erije pr emag ajo s pomočjo molek ularnih in t er ak cij adhe zino v (fimbriji, flag ele ali lipopolisa- haridi - LPS), ki so lok alizir ani na celični s t eni (Hori & Ma tsumot o , 2010; Bohinc e t al., 2014). T emeljna f az a bak t erijsk e adhe zije je v splo - šnem opisana z dv os t openjskim modelom kine tič- ne v e z a v e. Pr v a o z. z ače tna f az a je opisana k ot hitr a in enos t a vna r e v erzibilna in t er ak cija med po vr šino bak t erijsk e celice t er k on t ak tno po vr šino. Na ad- he zijo bak t erij imajo vpliv v gla vnem V an der W al- lso v e sile, elek tr os t a tsk e sile , hidr of obni učinki in k on t ak tne in t er ak cije. V gla vnem in t er ak cijo pr os t e ener gije pri pr ocesu adhe zije opr edeljuje t a dv a mi- nimuma. V f azi pr v eg a minimuma so bak t erije šibk o in r e v er zibilno v e z ane na po vr šino , k ar pr eds t a vlja k emijsk e in t er ak cije med bak t erijami in po vr šino na r az dalji prib ližno 10 nm. V drugi f azi pot ek ajo in t er ak cije med t ak o imeno v animi adhe zijskimi be- ljak o vinami na po vr šini bak t erijskih adhe zino v (pili ali fimbriji) in v e z a vnimi molek ulami na po vr šini k on t ak tneg a ma t eriala na r az dalji pod 1 nm. V t ej f azi so bak t erije močno in ir e v erzibilno adherir ane (Bohinc e t al., 2014). T v orba in nas t ajanje biofilma se z ačne, k o se bak t erije oprimejo določene po vr šine (P almer e t al., 2007; T olk er -Nielsen, 2014), kjer so prisotna hr anila (Bohinc e t al., 2014). Biofilme ses t a vljajo ce- lice in z unajcelične polimerne sno vi, ki so pr oduk ti bak t erij (Garr e tt e t al., 2008; T olk er -Nielsen, 2014). V nar a vi ok oli 99 % mikr oor g anizmo v tv ori biofilm (Garr e tt e t al., 2008) o z. t ak o imeno v ane mikr obne sk upnos ti, ki so z druž ene v s v ojih z unajceličnih pr o- Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhe zija bak t erij na lesne pr emaz e 48 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 duk tih (T olk er -Nielsen, 2014). Ena izmed ključnih las tnos ti biofilmo v je t a, da lahk o bak t erije v ne- ug odnih r azmer ah pr e živijo (Garr e tt e t al., 2008), t er da jih le-ti ščitijo pr ed pr otimikr obnimi vplivi (Garr e tt e t al., 2008; T olk er -Nielsen, 2014). V ečjo odpornos t bak t erij v biofilmih po v e z ujejo s poč a- snejšo r as tjo bak t erij v globljih slojih biofilma in z ma trik som biofilma, ki g a obdaja, t er t ak o s t em omejuje pene tr acijo šk odljivih delce v v notr anjos t (Je ff er son, 2004). My s zk a & Cz acz yk (2011) opr e - deljuje t a f ormir anje biofilma k ot pe ts t openjski pr o- ces. Pr v o s t opnjo pr ocesa pr eds t a vlja v e z a v a plan- k t onskih mikr oor g anizmo v na tr dne po vr šine, pr vi s t opnji sledi drug a s pritr ditvijo bak t erij s pr oiz v aja- njem z unajceličnih polimer o v . Pri tr e tji s t opnji gr e z a z g odnji r az v oj biofilma, medt em k o se pri če trti s t opnji mikr obne sk upnos ti r az vijejo v zr el biofilm. Z adnja, pe t a s t opnja t eg a pr ocesa pa je disperzija celic iz biofilma v ok olic o. 1.3 VPLIVI NA ADHEZIJO BAKTERIJ 1.3 INFLUENCES ON ADHESION OF BACTERIA Z a dobr o r az ume v anje adhe zije bak t erij na ma- t erialne po vr šine je potr ebno po zna ti značilnos ti po vr šine. Med par ame tri omenimo najpr ej hr apa- v os t po vr šin, ki jo lahk o izmerimo z mikr osk opom na a t omsk o silo ali s pr ofilome tr om. Napr a vi delu- je t a na principu k on t ak tneg a gibanja tipala po mer - jeni po vr šini in shr anje v anju pr emik o v v pomnilnik poda tk o v . Iz izmerjenih pr emik o v lahk o izr ačuna- mo aritme tično sr ednjo hr apa v os t R a ali hr apa v os t R q . V v ečini primer o v se na bolj hr apa v e po vr šine adherir a v eč bak t erij k ot na bolj gladk e po vr šine. Z nar ašč ajoč o hr apa v os tjo se namr eč v eč a tudi r az- polo žljiv a po vr šina z a bak t erijsk o adhe zijo (Bohinc e t al., 2014, Bohinc e t al., 2016). Ner egularnos ti in de f ek ti na po vr šini doda tno po v eč ajo s t opnjo ad- he zije, saj se na t a način v erje tnos t z a oprijem po- vr šine še po v eč a. Drugi par ame t er je hidr of obnos t. Le-t o določi - mo z merjenje m mejneg a k ot a. Na po vr šino k ane- mo k apljic o k aplje vine in z g oniome tr om izmerimo k ot med po vr šino k aplje vine in po vr šino ma t erial- ne po vr šine. Bak t erije s hidr of obnimi las tnos tmi pr e f erir ajo in t er ak cijo s hidr of obnimi po vr šinami. Hidr ofilne bak t erije imajo pr e f er enc o , da se opri - mejo hidr ofilne po vr šine. P ol eg t eg a se hidr of obne bak t erije bolje in močneje oprimejo po vr šine k ot hidr ofilne (V an Loosdr ech t e t al., 1987); s t opnja bak t erijsk e adhe zije je po v e z ana z nar ašč anjem hi - dr of obnos ti bak t erijsk e po vr šine. T r e tji par ame t e r je naboj k on t ak tne po vr šine in po vr šine bak t erij. Ek sperimen t alno določimo naboj iz pr e t očneg a pot enciala. Ob naelek tr eni po vr šini v s tik u z elek tr olitsk o r azt opino nas t ane difuzna elek trična dv ojna plas t. V z dolž nabit e ma t erialne po vr šine po v zr očimo tlačno r azlik o in v zpos t a vimo v olumski t ok mobilneg a dela elek trične dv ojne pla - s ti. V r azt opini nabitih iono v v olumski t ok po v zr oči pr e vladujoče k opičenje pr otiiono v v smeri v olum - sk eg a t ok a t ek očine. Aplicir amo elek trično polje, ki po v zr oči elek trični t ok v smer i, naspr otni smeri v o- lumsk eg a t ok a t ek očine. V r a vno v esnem s t anju s t a oba t ok o v a enak a; jak os t elek tričneg a polja dose ž e r a vno v esno vr ednos t. Iz jak os ti določimo pr e t očni pot encial. Iz po t enciala lahk o približno izr ačunamo po vr šinsk o g os t ot o naboja. V v eliki v ečini primer o v so bak t erije neg a tivno naelek tr ene. Naboj k on t ak - tnih po vr šin pa je močno odvisen od pH r azt opine, ki je v k on t ak tu s samo po vr ši no. Z ar adi elek tr os t a t - sk e sile po zitivno nabit e ma t erialne k on t ak tne po - vr šine delujejo s privlačno silo na neg a tivno naelek - tr ene bak t erijsk e po vr šine. Naspr otno neg a tivne po vr šine prispe v ajo odbojno k omponen t o sile na neg a tivno nabit e bak t erije (K o v ače vić e t al., 2016). 2 MATERIAL AND METHODS 2 MATERIAL IN METODE 2.1 MATERIALI 2.1 MATERIALS K ot pod lag o smo upor abili v e z ano buk o v o plo - šč o debeline 4 mm. Upor abili smo pe t ploščic di - menzij 100 mm × 100 mm. Adhe zijo bak t erij smo ug ot a vljali na nepr emaz anih po vr šinah t er na po - vr šinah, obdelanih z nasledn jimi pr emazi: laneno olje (pr oiz v ajalec Chemc olor d.o.o., Se vnic a, Slo - v enija), nitr ocelulo zni o z. celulo zno nitr a tni lak z a les (pr oiz v ajalc a Ilv a, Milano , It alija), v odno laz ur o Silv anol t ank oslojni akrilni pr emaz z a les na v odni osno vi (Silv apr oduk t d.o.o., Ljubljana, Slo v enija) in be zbar vno imp r egnacijsk o sr eds tv o z a doseg anje v odoodbojnos ti lesa nanopr e maz Silles (Chemc olor d.o.o., Se vnic a, Slo v enija) na osno vi or g anofunk cio - nalnih fluorir anih silano v . Za t es t e adhe zije bak t erij smo izbr ali s t andar - dni bak t erijski se v bak t erije Pseudomonas aerugi- nosa iz zbirk e A T CC 27853 (češk a zbirk a mikr oor g a- Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhesion of bact eria t o w ood c oa tings 49 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 nizmov , Brno , Češk a r epublik a), ki je bil iz olir an iz kr vne k ultur e. V r s t a P. aeruginosa spada v družino P seudomonadaceae in r od Pseudomonas. V nar a vi bak t erije iz r odu Pseudomonas najdemo v z emlji, v odi, zr ak u in živilih, bog a tih z beljak ovinami (K apun Dolinar , 2001). P . aeruginosa je po Gr amu neg a tiv en bacil, ki je izjemno prilag odljiv . Zar adi š t e vilnih r az- ličnih me t abolnih (pr esnovnih) poti lahk o pr e živi in se prilag odi v v eč r azličnih ok oljih (Y ahr & P ar sek, 2006). Najbolj t em bak t erijam ug aja vlažno ok olje k ot so na primer pitna v oda, umiv alniki, r azpok e v tleh, r azt opine z a in fuzijo. So odporne pr oti v elik emu š t e vilu de zin f ek cijskih sr eds t e v , k ar pr eds t a vlja v elik pr oblem z ar adi t e žk e ods tr anitv e z ok už enih mes t. Za t o se pog os t o pr enaša v bolnišnic ah (K apun Doli- nar , 2001). Spada med oportunis tične pa t og ene, k ar pomeni, da ok uži or g aniz em, k adar je njeg ov imunski sis t em oslabljen. So k olif ormni nesporulir ajoči bacili, ukrivljeno palič as t e oblik e, v elik os ti od 0,5 μm – 1,0 μm do 1,5 μm – 4,0 μm. Gibljejo se s pomočjo eneg a ali v eč polarnih bičk ov (Madig an e t al., 2006). Upo- r abili smo tr dno hr anilno g ojišče pr oiz v ajalc a Biolif e, It alija, k a t er eg a iz delek je tudi upor abljeno t ek oče g ojišče o z. hr anilni bujon br e z gluk o z e. 2.2 ZASNOVA EKSPERIMENTALNEGA DELA 2.2 DESIGN OF THE EXPERIMENTAL WORK Pr v otno smo namer a v ali pr e v eriti oprijem bak - t erij na nepr em az ane po vr šin e lesa in na po vr šine, pr emaz ane s šes timi r azličn imi pr emazi. Le-t e bi nanesli na k o vinsk e ploščice in jih t ak o pr emaz ane izpos t a vili bak t erijam. K o vins k e podlag e so v pr ak si primernejše z a slik anje po vr šine z elek tr onskim mi- kr osk opom. Z ar adi lažje primerja v e pa bi po vr šino še doda tno obar v ali z bar vilom kris t al vijolični (bar - v anje po Gr amu). Na t a način bi se bak t erije značil - no obar v ale in na t ak o obdelani t er obar v ani po vr - šini z bak t erijami bi k asneje lahk o na t ančno izmerili v elik os t po vr šin e, pr ekrit e z bak t erijami. V endar pa se je t ak način izk az al z a neprimerneg a. Nek a t eri od izbr anih pr emaznih sis t emo v z a les na k o vinskih po vr šinah (plo ščic ah) niso tv orili filma, pr emaz ana po vr šina pa se je nagubala. Nagubanos t po vr šine bi naše delo z elo ot e žila, saj ne bi dobili primerljivih r e z ult a t o v s tis timi po vr šinami, ki se niso nagubale. Z a t o smo se odločili samo z a leseno podlag o. P o vr - šin nismo obar v ali z ar adi pr epus tnos ti pr emaznih sis t emo v in s t em z v e z aneg a pot encialneg a obar - v anja podlag e. 2.3 PRIPRAVA VZORČNE POVRŠINE 2.3 SAMPLE SURFACE PREPARATION Na š tiri v z or čne ploščice smo nanesli po eneg a izmed š tirih upor abljenih pr emaznih sr eds t e v . Za k on tr olo smo eno ploščic o pus tili br e z pr emazneg a sr eds tv a. V sak pr emazni sis t em smo na posame zno v z or čno ploščic o nanesli dv akr a t. P o pr v em nanosu smo pr emaz ano povr šino pus tili s t a ti 24 ur . P o 24 ur ah smo v z or ce r ahlo pobrusili (P240) t er ponovno nanesli is t o pr emazno sr eds tv o na enak o ploščic o. Pr emaz ane povr šine v z or čnih ploščic smo po tr eh t ednih od nanosa pr emazneg a sr eds tv a r azr e z ali na manjše dimenzije (10 mm × 10 mm). T e smo na s tr a- neh, ki so bile br e z pr emazneg a sr eds tv a, z aščitili z epok sidnim pr emaz om. Pripr a vljene v z or čne plošči- ce smo na t o pritr dili v pe trije vk e. Sledila je s t eriliz a- cija. P e trije vk e z v z or ci smo pos t a vili v laminarij, kjer smo jih obse v ali z UV s v e tlobo. V z or ci so bili UV s v e t - lobi izpos t a vljeni z obeh s tr ani. Najpr ej smo z a eno ur o izpos t a vili pr emaz ano povr šino v z or čne ploščice, po eni uri obse v anja smo v z or ce obrnili t er še eno ur o obse v ali drug o , nepr emaz ano s tr an v z or c a. 2.4 PRIPRAVA BAKTERIJSKE KULTURE IN IZPOSTAVITEV BAKTERIJAM 2.4 PREPARATION OF THE BACTERIAL CULTURE AND EXPOSURE TO BACTERIA Pripr a v a pr ek onočne bak t erijsk e k ultur e in iz- pos t a vit e v v z or ce v bak t erijam s t a pot ek ali v mikr o- biološk em labor a t oriju na Z dr a v s tv eni f ak ult e ti v Lju- bljani. Me t odologija dela t er pripr a v a s t a bili po v z e ti po pr ot ok olu K ubot a e t al. (2008) in Bohinc e t al. (2014), z nek a t erimi modifik acijami. Se v bak t erije smo pr enesli na hr anilno g ojišče in g a ink ubir ali pri 37 °C z a 24 ur . P o pos t opk u ink ubacije smo k olonijo t es tneg a se v a bak t erije pr enesli s tr dneg a hr anilne - g a g ojišč a v hr anilni bujon br e z gluk o z e in g a dalje ink ubir ali z a 24 ur pri 37 °C. Na t o smo pripr a vili po pe t par alelk pe trije vk z a v sak o sk upino pr emaznih sr eds t e v in eno z a nepr emaz ano po vr šino. V v sak o pe trije vk o smo names tili po tri v z or čne ploščice iz posame zne obr a vna v ane sk upine. P o eno pe trije vk o v par alelki posame zne sk upine smo nalili s t ek očim g ojiščem z bak t erijami, drug o pe trije vk o v par alelki pa smo nalili s t ek očim g ojiščem br e z bak t erij. V z or čne ploščice so bile izpos t a vljene bak t eri- jam r azlično do lg o in sicer: spir anje t ak oj, ob č asu (t0), ink ubir anje pri 37 °C 10 ur pri aer obnih pog o- jih (t10) in ink ubir anje pri 37 °C 18 ur pri aer obnih Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhe zija bak t erij na lesne pr emaz e 50 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 pog ojih (t18). P o izpos t a vitvi v z or čnih ploščic bak - t erijam smo od v z e t e ploščice po (t0), (t10) in (t18) spir ali s trikr a t po 20 ml des tilir ane v ode. Namen spir anja je bil ods tr anit e v g ojišč a in neoprije tih bak t erij t er pr epr ečit e v nada ljnjeg a oprijema bak - t erijskih celic na t es tne po vr šine. P o spir anju smo v z or ce najpr ej osušili s sušilnik om z a lase, da z a na- daljnje pr esk use ni bilo priso tne vlag e. K er pa ima les higr osk opn e las tnos ti, so v z or čne ploščice med izpos t a vitvijo in spir anjem ab sorbir ale doda tno vlag o. P osledič no se je pri lesenih ploščic ah poja vil pr oblem odv ečne vlag e v v z or cih in smo v z or ce z a t o doda tno osušili v v ak uumsk em sušilnik u. 2.5 ANALIZA ADHEZIJE BAKTERIJ NA POVRŠINI VZORCEV Z VRSTIČNIM ELEKTRONSKIM MIKROSKOPOM (SEM) 2.5 ANALYSIS OF THE BACTERIAL ADHESION ON SURFACES OF THE SPECIMENS WITH A SCANNING ELECTRON MICROSCOPE Oprijem bak t erij na t es tir anih pr emaznih sr ed- s tvih na leseni podlagi smo opaz o v ali in pr egledali z vr s tičnim elek tr onskim mikr osk opom (SEM) FEI Quan t a 250 v labor a t oriju Oddelk a z a lesar s tv o na Biot ehniški f ak ult e ti v Ljubljan i. Pr ed z ače tk om opa - z o v anja smo na v z or ce s s t andar dno opr emo (Quo - rum t echnologies Q150R) nanesli t anek sloj zla t a. Snemanje je bilo iz v edeno pri nizk em v ak uumu (6x10 -4 P a), s pospeše v alno nape t os tjo 5 kV . Raz- dalja med opaz o v ano po vr šin o v z or c a in elek tr on - sk o puš k o je bila približno 10 mm. Cilj opaz o v anja v z or ce v s SEM je bil isk anje oblik, ki bi us tr e z ale bak t erijam. Oblik e, ki so pr eds t a vljale bak t erije na po vr šinah v z or ce v , izpos t a vljenih 18 h, so popolno - ma pr ekrile po vr šino. Na v z or cih, k a t erih po vr šina je bila izpos t a vljena 10 h, smo bak t erije opazili le na določenih mes tih, v ečinoma pa le na enem mes tu. Z a š t e tje bak t erij smo iz v edli kv an tit a tivno analiz o , kjer smo na posne tkih SEM obkr o ž e v ali adherir ane bak t erije. Z a analiz o smo upo r abili po en SEM po - sne t ek z a v sak posame zni sis t em. Zar adi nek olik o slabše k ak ov os ti posnetk ov SEM s t a tis tične analiz e poda tk ov ni bilo mo žno iz v es ti. T ak o vr ednos ti, podane v pr eglednici 1, niso k az alniki, ki bi nam lahk o potr dili, k a t er a povr šina je bolj prijaz- na bakt erijam. Na primer: na določeni povr šini, v eliki 100 µm 2 , je bilo 100 oblik, ki so pr eds t a vljale bakt eri- je. Celotna povr šina v z or c a je merila 1.000.000 μm 2 , kjer smo le na določenih delih z asledili nek aj oblik bakt erij, z a t o ni bilo mog oče ug ot oviti, ali se na t o povr šino bakt erije bolj ali manj adherir ajo. 3 REZULTATI IN RAZPRAVA 3 RESULTS AND DISCUSSION K ot ž e omenjeno smo po vr šine v e z ane buk o v e plošče bak t erijam izpos t a vljali v tr eh r azličnih č a- so vnih in t er v alih, in sicer t0, t10 in t18 (v ur ah). P o- sne tki SEM so bili nar ejeni pri 5.000, 10.000, 15.000 in 20.000-kr a tnih po v eč a v ah. Na po vr šinah, ki smo jih spr ali t ak oj po izpos t a vitvi (t0), smo opazili le manjše š t e vilo bak t erij v pla nk t onski obliki na do - Slika 1. SEM posnetek lesene po- vršine, premazane s premaznim sredstvom – vodna lazura, vzo- rec izpiran takoj po izpostavitvi P . aeruginosa (t0), 5.000-kratna povečava. Figure 1. Scanning electron mi- crograph of a surface of lami- nated beech wood, finished with the waterborne stain, exposed to bacteria P . aerugionosa. (t0) and immediately washed; mag- nification: 5,000x. Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhesion of bact eria t o w ood c oa tings 51 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Slika 2. SEM posnetek lesene površine, premazne z lanenim oljem, vzorec je bil izpostavljen bakterijam P . aeruginosa (t18), 10.000-kratna povečava. Figure 2. SEM micrograph of wood surface, finished with lin- seed oil, exposed to P. auregi- nosa (t18), magnification: 10,000x Slika 3. SEM posnetek površine brez premaznega sredstva, vzorec ni bil izpostavljen bakterijam P . aerugi- nosa (a) in bakterijam izpostavljen vzorec (b), 5.000-kratna povečava. Figure 3. SEM micrograph of the surface without a coating, not exposed to P . aeruginosa (a) and exposed to bacteria (b), magnification: 5,000x. ločenih segme n tih pr emaz ane t es tne po vr šine. K ot primer je na sl iki 1 SEM posn e t ek lesene pr emaz a- ne po vr šine z v odno laz ur o pri 5.000-kr a tni po v e- č a vi. Pr edvide v amo , da je na pr emaz ani po vr šini le ena bak t erijsk a celic a, ki smo jo o značili s črnim kr og om. T o do mne v o potrjuj e tudi r as tna krivulja, pri k a t eri v č asu t0 bak t erije še ne tv orijo adhe zije posame znih bak t erij in se poja vljajo le posame zno (Bohinc e t al., 2014). P o drugi s tr ani pa so bak t erije v z or ce po 18 ur ah izpos t a vitv e v celoti pr er asle (slik a 2, v z or ec, pr ema- z an z lanenim oljem). Z a t o v nadalje v anju pr eds t a- vljamo le r e z ult a t e, dobljene s pr eisk a v ami posne t - k o v SEM v z or ce v , ki so bili izpos t a vljeni bak t erijam 10 ur (t10), in tis tih, pri k a t erih t ek oče g ojišče ni v se - bo v alo bak t erije P . aeruginosa, pr a v t ak o pri t10. V z or ec, ki g a nismo pr emaz ali z nobenim od izbr anih pr emaznih sr eds t e v z a les, je služil z a k on- tr ol o. P odobno k ot pri pr emaz anih po vr šinah tudi na po vr šini br e z pr emazneg a sr eds tv a, ki ni bila iz- pos t a vljena g ojišču z dodanimi bak t eri jami, ni bilo opaziti bak t erij ali obli k, podobnih bak t eri jam P. aeruginosa (slik a 3a). Na po vr šinah nepr emaz ane - g a v z or c a, izpos t a vljeneg a bak t eri jam (t10), pa smo opazili bak t eri je, ki smo jih obkr o žili s črnim kr o ž cem (sl ik a 3b). Z a primerja v o in na t ančno dol očit e v smo posne t ek po v eč ali z a 15.000-kr a t, kjer smo z aznali obl ik e, ki pr eds t a vljajo bak t erije (slik a 4). Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhe zija bak t erij na lesne pr emaz e 52 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Na posne tk u SEM (slik a 5), kjer je bil v z or ec, pr emaz an z lan enim oljem, izpos t a vljen bak t erijam (t10), lahk o vidimo oblik e, ki so značilne z a bak t e- rije P. aeruginosa. Lep primer bak t erije je viden na sliki 6 pri 20.000-kr a tni po v eč a vi. Na povr šini v z or c a, pr emaz aneg a z nitr ocelu- lo znim lak om, ki je bila 10 ur izpos t a vljena bak t eri- jam, smo pr a v t ak o z asledili oblik e, ki pr eds t a vlja- jo bak t erije, r az en t eg a pa še delce, ki jih nismo znali iden tificir a ti. Bak t erije so o značene s črnimi kr o ž ci, neiden tificir ani delci pa z r dečimi (slik a 7). Na povr šini lesa, obdelaneg a z v odno laz ur o , smo tudi opazili oblik e, ki niso značilne z a bak t erije (r deči kr o ž ci (slik a 8)), z a k a t er e pr edvide v amo , da so pigmen tni delci. Na v z or cu, pr emaz anem z v odno laz ur o , ki je bil izpos t a vljen bak t erijam, pa smo opazili tudi oblik e, ki pr eds t a vljajo bak t erije (slik a 9). Naz adnje smo pr egledali še povr šine, ki so bile pr emaz ane z nanopr emaz om. Primer povr - šine v z or c a, ki je bil v t ek očem g ojišču bak t erijam izpos t a vljen 10 ur , je prik az an na sliki 10. Z a na- t ančno opr edelit e v smo is t o povr šino posneli pri 20.000-kr a tni pov eč a vi. Oblik a, ki pr eds t a vlja bak - t erijo , ima v elik os t 1,6 μm (slik a 11). Slika 4. SEM posnetek površine brez premaznega sredstva, vzo- rec izpostavljen bakterijam P . aeruginosa (t10), 15.000-kratna povečava. Figure 4. SEM micrograph of the surface without a coating, exposed to P. aeruginosa for 10 hours (t10), magnification: 15,000x. Slik a 5. SEM po sne t ek po vr šine, pr emaz ane z lanenim oljem, v z or ec izpos t a vljen bak t erijam P. aeruginosa (t10), 5.000-k r a t - na po v eč a v a. Figur e 5. SEM micr ogr aph of the surf ace with the linseed oil, e xposed t o P. aeruginosa f or 10 hou r s (t10), magnific a tion: 5,000x. Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhesion of bact eria t o w ood c oa tings 53 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Slika 6. SEM posnetek površi- ne, premazane z lanenim oljem, vzorec izpostavljen bakterijam P . aeruginosa (t10), 20.000-kratna povečava. Figure 6. SEM micrograph of the surface with the linseed oil, exposed to P. aeruginosa for 10 hours (t10), magnification: 20,000x. Slika 7. SEM posnetek površine vzorca z nitroceluloznim lakom, vzorec izpostavljen bakterijam P . aeruginosa (t10), 5.000-kratna povečava. Figure 7. SEM micrograph of the surface with the cellulose nitrate lacquer, exposed to P . aeruginosa for 10 hours (t10), magnification: 5,000x. Slika 8. SEM posnetek površi- ne vzorca, premazanega z vod- no lazuro, vzorec izpostavljen bakterijam P . aeruginosa (t10), 5.000-kratna povečava. Figure 8. SEM micrograph of the surface with the waterborne stain, exposed to P. aeruginosa for 10 hours (t10), magnification: 5,000x. Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhe zija bak t erij na lesne pr emaz e 54 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Slika 9. SEM posnetek površi- ne vzorca, premazanega z vod- no lazuro, vzorec izpostavljen bakterijam P . aeruginosa (t10), 10.000-kratna povečava. Figure 9. SEM micrograph of the surface with the waterborne stain, exposed to P. aeruginosa for 10 hours (t10), magnification: 10,000x. Slika 10. SEM posnetek površi- ne na vzorcu z nanopremazom, vzorec izpostavljen bakterijam P . aeruginosa (t10), 5.000-kratna povečava. Figure 10. SEM micrograph of the surface with the nano fin- ish, exposed to P. aeruginosa for 10 hours (t10), magnification: 5,000x. Slika 11. SEM posnetek površi- ne na vzorcu z nanopremazom, vzorec izpostavljen bakterijam P . aeruginosa (t10), 20.000-kratna povečava. Figure 11. SEM micrograph of the surface with the nano fin- ish, exposed to P. aeruginosa for 10 hours (t10), magnification: 20,000x. Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhesion of bact eria t o w ood c oa tings 55 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 3.1 ŠTEVILO PRITRJENIH BAKTERIJ 3.1 NUMBER OF ADHERED BACTERIA V pr eglednici 1 je na v edeno š t e vilo bak t erij, ki smo jih ug ot ovili na r azličnih posne tkih SEM o z. na povr šinah z r azličnimi obdela v ami. Bak t erije smo š t eli na naključno izbr anih povr šinah posame znih v z or ce v , in sicer r očno , t ak o da smo bak t erije na posne tkih SEM najpr ej iden tificir ali in na t o obkr o- žili. Za t ak način smo se odločili, k er so bili po- sne tki SEM slabe k ak ov os ti in z a t o ni bilo mog oče iz v es ti a vt oma tizir aneg a š t e tja bak t erij z r ačunal- nišk o aplik acijo. Me t odo obkr o ž e v anja smo iz v edli na posne tkih SEM pri 5.000 kr a tni pov eč a vi. Slik e smo na tisnili v visoki ločljiv os ti, saj so na t ak način bak t erije pos t ale lažje opazne. V primerih, kjer je kv alit e t a posne tk ov omog očila a vt oma tsk o pr epo- zna v anje bak t erij, pa smo bak t erije pr eš t eli s pr o- gr amom Imag eJ . Ug ot o vili smo , da so r azlik e v š t e vilu bak t erij na posame znih po sne tkih naklju čno izbr anih po vr šin r azlično obdela nih pr esk ušan ce v z elo v elik e. Kljub t emu pa so se nak az ali tr endi med do v z e tnos tjo r az- lično ob delanih po vr šin z a op rijem bak t erij. Indik a- cije so nasledn je: na 4.6 x 10 -3 m m 2 smo v po vpr ečju na slik ah po vr šin lesa br e z obdela v e opazili le nek aj bak t erij (pribl. 7), na po vr šina h, pr emaz anih z nitr o- celulo znim lak om nek aj dese t bak t erij (pribl. 33), na oljenih po vr šin ah je bilo bak t erij najv eč, v po vpr e- čju okr og 110, pri po vr šinah z laz ur o je bil r e z ult a t podoben k ot v primeru po vr šin z nitr ocelulo znim lak om (okr og 34 bak t erij) t er pri nanopr emaz u Sil - les približno enak o k ot pri neobdelanih po vr šinah (nek aj opaž enih bak t erij na posne t ek, po vp. 3). Menimo , da se najv ečja do v z e tnos t z a oprijem bak - t erij nak az uje pri oljenih po vr šinah, pr ecej manj, a še v edno r ela tivno v elik o , pa je bilo bak t erij na po vr šinah, pr em az anih z laz ur o in z nitr ocelulo znim lak om. An tibak t erijski pot encial nanodelce v v pr e- mazih je bil v lit er a turi ž e omenjen (Nosr a ti e t al., 2017) in podob no smo opazili v tudi v naši r azisk a vi, saj smo na po vr šinah z nanopr emaz om z aznali z elo malo oprije tih bak t erij. 4 SKLEPI 4 CONCLUSIONS Adhe zija bak t erij na po vr šine in po zneje na- s t anek biofilma s t a gla vna v zr ok a kr oničnih ok užb z neg a tivnim vpliv om na z dr a vje ljudi. T ak šnim ok už- bam smo najbolj izpos t a vljeni v bolnišnic ah, ja vnih k uhinjah, pisarnah, šolah in ne naz adnje tudi v bi- v alnih pr os t orih. Da bi mo žnos t adhe zije bak t erij na po vr šine čim bolj zmanjšali, je najpr ej potr ebno dobr o po zna v anje mehanizmo v adhe zije in deja v - nik o v , ki vpliv ajo na oprijem bak t erij. Pr oces adhe- zije t emelji na fizik alnih in k emijskih in t er ak cijah med mikr oor g anizmi in k on t ak tno po vr šino. Opri- jemanje bak t erijskih celic je odvisno od las tnos ti po vr šin in mikr ot opogr a fije, ses t a v e po vr šine, hr a- pa v os ti, hidr of obnos ti, bak t erijsk eg a po vr šinsk eg a naboja, v elik os ti in las tnos ti celice ( gibljiv os t bak - t erij …), t emper a tur e, vr ednos ti pH in še š t e vilnih drugih deja vnik o v . Na pod lagi pr eliminarnih r e z ult a t o v r azisk a v adhe zije bak t erij smo ug ot o vili, da lahk o tudi les ali lesne k ompo zit e upor abljam o k ot t es tne po vr šine z a pr euče v anje adhe zije bak t erij, pod pog ojem, da uv elja vljene me t ode dela prilag odimo las tnos tim lesa. Pr a v t ak o v elja, da je adhe zijo bak t erij vr s t e P. aeruginosa mo žno pr ouče v a ti tudi na po vr šinah Vrsta obdelave povr- šine Št. posnetka SEM Povprečje Standardna deviacija 1 2 3 4 5 6 7 8 Povečava 5000x 5000x 5000x 5000x 5000x 5000x 5000x 5000x Br e z obdela v e 0 13 22 0 0 7 10 N itr oce lulo zni lak 112 8 97 1 5 10 0 33 49 Laneno olje 256 59 187 31 50 155 32 110 89 V odna laz ur a 58 103 0 6 59 0 11 34 40 N anopr e maz 13 0 5 9 0 0 0 0 3 5 Preglednica 1. Število oprijetih bakterij na površinah, različnih obdelav Table 1. The number of bacteria adhering to surfaces, different treatments Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhe zija bak t erij na lesne pr emaz e 56 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 obič ajnih pr em aznih sr eds t e v z a les. Čepr a v doblje - nih r e z ult a t o v nismo mogli s t a tis tično o vr ednotiti, se nak az uje, da so z a oprijem bak t erij P . aeruginosa med pr esk ušenimi pr emazi najbolj do v z e tne po vr ši - ne, obdelane z lanenim oljem. Najmanj adherir anih bak t erij pa smo po 10-urni izpos t a vitvi bak t erijam v t ek očem hr anilnem g ojišču opazili na po vr šinah, ki so bile pr em az ane z nanopr emaz om ali pa sploh niso bile pr emaz ane. 5 POVZETEK 5 SUMMARY Bact erial adhesion t o surf aces and subsequen t biofilm f orma tion ar e the main c auses of chr onic in f ections with a neg a tiv e impact on human health, and this is an import an t t opic tha t should be c on- sider ed in the pr ocess of furnitur e manuf acturing , especially when it is in t ended f or use in r ooms f or the elderly or in hospit als. Ther e should be a f ocus on the applic a tion of pr oducts with an tibact erial sur - f aces t o which the micr oor g anisms do not adher e. The aim of our pr eliminar y r e sear ch w as t o t es t select ed w ood c oa tings (lins eed oil, w a t er -borne s t ain, nitr ocellulose v arnish, nano-c oa ting) with r e - g ar d t o the adhesion of Pseudomonas aeruginosa . W e used beech ply w ood as the t es t sub s tr a t e. Fir s t, w e w an t ed t o find out if the e xis ting me thods f or de t ermina tion of bact erial adhesion on v arious ma- t erials c an also be applied t o w ooden and c oa t ed w ood surf aces. The t es t me thodology f ollo w ed tha t used in some other similar in v es tig a tions, wher e the adh esion of bact eria t o non-w ooden surf aces w as in v es tig a t ed. The pr epar ed samples w er e e xposed t o bact e - ria in a liquid nutrien t medium f or thr ee diff er en t dur a tions: the y w er e w ashed immedia t ely a ft er e x - posur e (0 hour s, t0), a ft er 10 hour s (t10) and a ft er 18 hou r s (t18). Aft er e xposu r e, the t opogr aph y of the t es t surf aces and number of adher ed bact eria w er e ob ser v ed on sc anning electr on micr osc op y (SEM) micr ogr aphs. The r esults ind ic a t ed tha t the ma ximum num - ber of bact eria adher ed t o the surf ace c oa t ed with linseed oil. In the futur e, e x t ensiv e and in-dep th s tudies will be needed t o c on firm and ob t ain mor e c onclusiv e r esults. ZAHVALA ACKNOWLEDGEMENT Z ah v aljujemo se z a finančno podpor o ARR S, z r azisk o v alnim pr ogr amom P4-0015 “Les in lignoce - lulo zni k ompo ziti” . Z a pripr a v o bak t erijskih v z or ce v se z ah v aljujemo doc. dr . K armen Godič T ork ar . LITERATURA REFERENCES Alarf aj, A . A ., Lee , H. H., Munusam y , M. A ., Ling , Q. D ., K umar , S., Chang , Y ., Che n, Y . M., Lin, H. R ., Lu, Y . T ., W u, G. J ., & Higuchi, A . (2016). De v elopmen t of bioma t erial surf aces with and with - out micr obial nanosegmen ts. Journal of P olyme r Engine ering , 36(1), 1–12, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1515/poly eng-2015-0046. Bak k er , D . P ., Huijs, F . M., de V rie s, J ., K lijns tr a, J . W ., Bussche r , H. J ., & v an de r Me i, H. C. (2003). Bact erial de position t o fluorida t - ed and non- fluorida t e d polyur e thane c oa tings with diff e r e n t elas tic modulus and surf ace t ension in a par allel pla t e and a s t agna tion poin t flo w chambe r . Colloids and Surf aces B: Bioin t - erf aces, 32(3), 179-190, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/S0927- 7765(03)00159-0. Blackle dg e, M. S., W orthing t on, R . J ., & Me lander , C. (2013). Biolog - ic ally inspir ed s tr a t egie s f or c omba ting bact e rial biofilms. Cur - r e n t Opinion in Pharmac ology , 13(5), 699-706, DOI: h ttp s:// doi.or g /10.1016/j.c oph.2013.07.004. Bohinc, K ., Dr ažić, G., Fink , R ., Oder , M., Je v šnik, M., N ipič, D ., Go - dič T ork ar , K ., & Raspor , P . (2014). A v ailable surf ace dict a t es micr obial adhe sion c apacity . In t e rna tional journal of adhe sion and adhe siv es, 50(1), 265-272, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/j. ijadhadh.2014.01.027. Bohinc, K ., Dr ažić, G., Abr am, A ., Je v šnik, M., Je r še k, B., N ipič, D ., K urinčič, M., & Raspor , P . (2016). Me t al surf ace char act e ris tics dict a t e bact e rial adhe sion c apacity . In t e rna tional Journal of Adhe sion & Adhe siv es, 68(July 2016), 39–46, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1016/j.ijadhadh.2016.01.008. Chau, N . P . T , P andit, S., Jung , J . E., & Je on, J . G. (2014). E v alua tion of Streptococcus mutans adhe sion t o fluoride v arnishes and sub seque n t chang e in biofilm accumula tion and acidog e - nicity . Journal of Den tis tr y , 42(6), 726-734, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1016/j.jden t.2014.03.009. De Jaeg er , F . (2017). F or es t Base d Se ct or T echnology Pla tf orm. Str a - t egic R e se ar ch and Inno v a tion Ag enda f or 2020. Brussels: Filip de Jaeg e r , Gé r an t FTP . De Jaeg er , F . (2017a). F or e s t Base d Se ct or T echnology Pla tf orm. Anne x t o the Str a t egic R e se ar ch and Inno v a tion Ag enda f or 2020. R e se ar ch and Inno v a tion Ar e as. Brussels: Filip de Jae g er , Gé r an t FTP . Dobr e tso v , S., & Thomason, J . T . (2011). The de v e lopme n t of marine biofilms on tw o c ommer cial non-biocidal c oa tings: a c ompar - ison be tw ee n silic one and fluor opolyme r t echnologie s. Indus - trial & Biof ouling , 7(8), 869-880, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1080 /08927014.2011.607233. Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhesion of bact eria t o w ood c oa tings 57 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Fink, R., Oder a, M., Rangus, D ., Raspor , P ., & Bohinc, K. (2015). Micr obi - al adhesion c apacity . In fluence of shear and t emper a tur e s tr ess. In t. Journal of En vir onmen t al Health R esear ch, 25(6), 656–669, DOI: h ttps://doi.or g /10.1080/09603123.2015.1007840. Fle mming , R . G, Pr oct or , R . A ., & Coope r , S. L. (1999). Bact erial ad - he sion t o functionaliz ed polyur e thanes. Journal of Bioma t eri - als Science-P olymer E dition, 10(6), 679-697, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1163/156856299x00874. Garr e tt, T . R ., Bhak oo , M., & Zhang , Z. (2008). Bact erial adhe sion and biofilms on surf aces. Pr ogr ess in N a tur al Science, 18(9), 1049–1056, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/j.pnsc.2008.04.001. Gille tt, A ., W augh, D ., La w er ence, J ., S w ainson, M., & Dix on, R . (2015). In flue ncing the A tt achme n t of Bact eria Thr ough Laser Surf ace Engine ering. Pr esen t ed a t ICALE O , 34 th In t e rna tional Congr e ss on Applic a tions of Laser s & Ele ctr o-Op tics, A tlan t a, GA , US A , pape r M50319. Gu, H., & R e n, D . (2014). Ma t erials and surf ace engineering t o c on tr ol bact e rial adhe sion and biofilm f orma tion: A r e vie w of r e ce n t adv ance s. Fr on tie r s in Che mic al Science and Engine ering , 8(1), 20–33. DOI: h ttp s://doi.or g /10.1007/ s11705-014-1412-3. Hori, K ., & Ma tsumot o , S. (2010). Bact erial adhe sion: Fr om mecha - nism t o c on tr ol. Biochemic al Engine ering Journal, 48(3), 424– 434, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/j.bej.2009.11.014. Ibanescu, S. A ., N o w ak o w sk a, J ., K hanna, N ., Landmann, R ., & K lok , H. A . (2016). E ff ects of Gr a fting Density and Film Thickness on the Adhe sion of Staphylococcus epidermidis t o P oly(2-h y dr o xy e th yl me thacr yla t e) and P oly(poly(e th yle ne gly c ol)me thac - r yla t e ) Brushe s. Macr omole cular Bioscience, 16(5), 676-685, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1002/mabi.201500335. Iguerb, O ., & Be rtr and, P . (2008). Gr a ft phot opolymeriz a tion of poly - e th ylene gly c ol monoacr yla t e (PE GA) on poly(me th yl me th - acr yla t e) (PMMA) films t o pr e v en t BS A adsorp tion. Surf ace and In t e rf ace Analy sis, 40(3-4), 386-390, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1002/ sia.2701. Je ff er son, K . K . (2004). Wha t driv es bact e ria t o pr oduce a biofilm? FEMS Micr obiology Le tt er s, 236(2), 163–173, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1111/j.1574-6968.2004. tb09643.x. K andelbauer , A ., & Wids t en, P . (2009). An tibact erial melamine r e sin surf aces f or w oodbased furnitur e and flooring. Pr ogr ess in Or - g anic Coa tings, 65(3), 305–313, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/j. por g c oa t.2008.12.003. K apun Dolinar , A . (2001). Mikr obiologija. Ljubljana: Z a v od R e publik e Slo v enije z a šolstvo. K o v ače vić, D ., Pr a tnek ar , R ., Godič T ork ar , K ., Salopek , J ., Dr ažić, G., Abr am, A ., & Bohinc, K . (2016). In flue nce of poly e lectr oly t e multila y er pr opertie s on bact e ri al adhe sion c apacity . P oly - mer s, 8(10), 345-1-345-12, DOI: h ttp s://doi.or g /10.3390/ polym8100345. K ubot a, H., Se nda, S., N omur a, N ., T ok uda, H., & Uchiy ama, H. (2008). Biofilm F orma tion b y Lactic Acid Bact eria and R e sis t ance t o En - vir onmen t al Str e ss. Journal of Bioscience and Bioe nginee ring , 106(4), 381–386, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1263/jbb.106.381 Madig an, M. T ., Martink o , J . M., & Br ock, T . D . (2006). Br ock Biology of micr oor g anisms. Upper Saddle Riv er , NJ: P ear son Pr en tice Hall. My s zk a, K ., & Cz acz yk, K . (2011). Bact erial Biofilms on F ood Con t act Surf ace s – a R e vie w . P olish Journal of F ood and N utrition Sci - ences, 61(3), 173–180, DOI: h ttp s://doi.or g /10.2478/v10222- 011-0018-4. N osr a ti, R ., Olad, A ., & Shak oori, S. (2017). Pr epar a tion of an an ti - bact e rial, h y dr ophilic and phot oc a t aly tic ally activ e poly acr ylic c oa ting using TiO 2 nanoparticles sensitiz e d b y gr aphene o xide. Ma t erials Science and Engine ering C , 80(N o v e mber), 642–651, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/j.msec.2017.07.004. Ode r , M., K ompar e , B., Bohinc, K ., & Godič T ork ar , K . (2015). The impact of ma t e rial surf ace r oughness and t empe r a tur e on the adhe sion of Legionella pneumophila t o c on t act surf aces. In t e r - na tional Journal of En vir onmen t al Health R e se ar ch, 25(5), 469- 479, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1080/09603123.2014.963035. P almer , J ., Flin t, S., & Br ook s, J . (2007). Bact erial ce ll a tt achme n t, the be ginning of a biofilm. Journal of Indus trial Micr obiology & Biot echnology , 34(9), 577–588, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1007/ s10295-007-0234-4. P e r eir a, C. A ., Esk e lson, E., Ca v alli, V ., Lipor oni, P . C. S., Jor g e , A . O . C., & do R e g o , M. A . (2011). Streptococcus mutans Biofilm Ad - he sion on Composit e R e sin Surf ace s Aft e r Diff er en t Finishing and P olishing T echniques. Ope r a tiv e Den tis tr y , 36(3), 311-317, DOI: h ttp s://doi.or g /10.2341/10-285-L. R e id, G. (1997). Micr obial adhe sion t o biosurf aces. Curr e n t Opinion in Colloid & Surf ace Science, 2(5), 513–516, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1016/S1359-0294(97)80100-8. Singh, A . P ., & Da w son, B. S. W . (2011). Pr obing the W ood Coa ting In t e rf ace a t High R e solution. In: Bucur , V . (ED .) Delamina tion in W ood, W ood Pr oducts and W ood Base d Composit es (145– 155). Dor dr ech t: Spring er . Song , F ., K oo , H., & R e n, D . (2015). E ff ects of Ma t erial Pr ope rtie s on Bact erial Adhe sion and Biofilm F orma tion. Journal of Den t al R e se ar ch, 94(8), DOI: h ttp s://doi.or g /1027–1034. 10.1177/0022034515587690. Soum y a, E., Ibnsouda, K . S., La tr ache , H., & Bout ahari, S. (2012). Study of Micr obial Adhe sion on Some W ood Spe cie s: Theo - r e tic al Pr ediction. Micr obiology , 80(1) 43-49, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1134/S0026261711010152. Soum y a, E., Ibnsouda, K. S., La tr ache, H., Me ft ah, H., T ahri, N. J ., & Hamadi, F . (2012a). En vir onmen t al Sc anning Electr on Mi - cr osc opy char act eriz a tion of the adhesion of c onidia fr om Penicillium expansum t o cedar w ood subs tr a t a a t diff er en t pH v alues. W orld Journal of Micr obiology & Biot echnology , 82(4) 1707-1713, DOI: h ttps://doi.or g /10.1007/ s11274-011- 0980-3. T eix eir a, P ., T rindade, A . C., Godinho , M. H., Az e r e do , J ., Oliv e ir a, R ., & F onse c a, J . G. (2006). Staphylococcus epidermidis adhe sion on modifie d ur ea/ur e thane elas t omer s. Journal of Bioma t erials Science-P olyme r E dition, 17(1-2), 239-246, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1163/156856206774879072. T olk er -N ie lsen, T . (2014). Pseudomonas aeruginosa biofilm in f ec - tions: Fr om mole cular biofilm biology t o ne w tr ea tme n t possi - bilitie s. APMIS, 122(138), 1–51, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1111/ apm.12335. Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhe zija bak t erij na lesne pr emaz e 58 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 V an Loosdr ech t, M. C., L ykle ma, J ., N or de , W ., Schr aa, G., & Z ehn - de r , A . J . (1987). The r ole of bact e rial ce ll w all h y dr ophobicity in adhe sion. Applie d and En vir onmen t al Micr obiology 53(8), 1893–1897. PMCID: PMC204020, PMID: 2444158. X u, G., Pr anan ty o , D ., X u, L., N eoh, K . G., & K ang , E. T . (2016). An - tif ouling , An timicr obial, and An tibioc orr osion Multila y er Coa tings Assembled b y La y er -b y -la y er Deposition In v olving Hos t−Gues t In t e r action. Indus trial & Engine ering Che mis tr y R e se ar ch, 55(41), 10906-10915, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1021/ acs.iecr .6b02190 Y ahr , T . L., & P ar se k, M. R . (2006). Pseudomonas aeruginosa. In: Dw orkin, M., F alk o w , S., R osenbe r g , E., Schleif er , K . H., & St ack e br andt, E. (ED .) The Pr ok ar y ot e s. N e w Y ork: Spring e r . Bohinc, K., K ek ec, D ., & P e trič, M.: Adhesion of bact eria t o w ood c oa tings 59 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 STABILNI HIDROGELI IZ NANOFIBRILIRANE CELULOZE STABLE HYDROGELS FROM NANOFIBRILLATED CELLULOSE Jak a Le v anič 1* , Ida P oljanšek 1 , Primo ž Ov en 1** UDK 630*813:544.773.432 Pr egledni znans tv eni članek / R e vie w scien tific article Prispelo / R eceiv ed: 16. 10. 2019 Spr eje t o / Accep t ed: 27. 11. 2019 V ol. 68, N o. 2, 59-68 DOI: h ttp s: //doi.or g /10.26614/le s-w ood.2019. v6 8n02a05 Izvleček / Abstract Izvleček: Nanocelulozni hidrogeli so med najbolj perspektivnimi materiali z visoko dodano vrednostjo, ki jih je moč pridobiti iz celuloznih virov. V tem prispevku so predstavljeni postopki izdelave hidrogelov, ki temeljijo na nanocelulozi, ter njihova potencialna uporaba in varnostni vidik. V prihodnosti bodo namreč nanocelulozni materiali eni vodilnih produktov, ki bodo izhajali iz gozdno lesnega sektorja zaradi njihove visoke dodane vrednosti in potenciala za zame- njavo sintetičnih materialov. Ključne besede: nanoceluloza, nanofibrilirana celuloza, nanocelulozni hidrogeli, hidrogeli, biomateriali, biopolimeri Abstract: Nanocellulose hydrogels are amongst the most promising materials with a high added value that can be obtained from cellulose sources. In this manuscript we present different paths to obtaining nanocellulose based hydrogels as well as their use and safety. In the future, nanocellulosic materials will be one of the leading products that stems from the forestry and wood products sectors due to its high added value and potential to replace a number of synthetic materials. Keywords: nanocellulose, nanofibrillated cellulose, nanocellulose hydrogels, hydrogels, biomaterials, biopolymers 1 Univ erz a v Ljubljani, Biot ehnišk a f ak ult e t a, Oddelek z a le- sar s tv o , Jamnik arje v a 101, 1000 Ljubljana * e-poš t a: jak a.le v anic@b f .uni-lj.si ** e-poš t a: primo z.o v en@b f .uni-lj.si 1 UVOD 1 INTRODUCTION Celulo z a je najpog os t ejši nar a vni polimer na z emlji, z nar a vnim prir as t om 7,5 x 10 10 t on (Habibi, 2014). Celulo z a je osno vni gr adnik v sak e r as tlinsk e celice, tudi ce lice lesa, kjer pr eds t a vlja s truk tur o , ki z ag ot a vlja na t e zno tr dnos t t eg a biok ompo zit a. Celulo zna mak r omolek ula je linearna homopoli - merna v erig a, ses t a vljena iz gluk o znih enot, ki so med seboj po v e z ane z be t a glik o zidnimi v e zmi. Najmanjša pon a vljajoč a se enot a celulo zne v eri- g e je celobio zna enot a (F eng el & W eg ener , 1984). St opnja polim eriz acije celul o zne v erig e je med 1000 in 15000 , pri čemer pa v elja poudariti, da je s t opnja polimeriz acije v v eliki meri odvisna od iz v o- r a celulo z e in t ehnologije pridobiv anja (Dufr esne, 2013). Celulo z a je nar a v en, obno vljiv , tr ajnos t en in r az gr adljiv ma t erial, ki z izjemno šir okim spek tr om upor abnos ti učink o vit o k onk urir a ma t erialom, ki so z asno v ani na f osilnih sur o vinskih virih. T o v elja tudi z a nanocelulo z o. Klasifi k acija in las tnos ti ce - lulo znih nanoma t erialo v so v v eliki meri pog ojena s pos t opk om pridobiv anja. Z mehansk o fibrilacijo ce - lulo zne sur o vine lahk o pridobimo celulo zne nano - fibrile ( gibk e nit as t e s truk tur e, pr emer 3 – 100 nm, dolžina > 1 µm) (Habibi, 2014) medt em k o močna kislinsk a hidr oliz a r az gr adi amorfna podr očja v ce - lulo zni s truk turi, pr oduk t, ki pri t em nas t ane, pa so celulo zni nanokris t ali (t ogi palič as ti delci, pr emer 3 – 5 nm, dolž ina 100 – 200 nm) (R oman, 2015). Na las tnos ti ce lulo znih nanom a t erialo v močno vpli - v ajo tud i r azlič ni pos t opki pr edobdela v e, ki olajša - jo fibril acijo med mehansk o obdela v o celulo znih vlak en. Med pos t opk e pr edobdela v e sodijo; ok si - dacija z (2,2,6,6-t e tr ame tilpiperidin-1-il)ok sil o z. TEMPO ok sida cija (Sait o e t al., 2007), k arbok sime- tilir anje (W ågber g e t al., 200 8), delna encima tsk a hidr oliz a (Henrik sson e t al., 2007) in številne drug e (Dufr esne, 201 3). Na po vr šin sk o k emijo celulo znih nanokris t alo v lahk o vpliv amo tudi z izbir o močne kisline, s k a t er o pr ednos tno hidr olizir amo amorfna podr očja celul o z e, npr . z ž v eplo v o(VI) kislino (sul - f a tni es t er), f os f orje v o(V) kisl ino (f os f a tni es t er) ali klor o v odik o v o kislino (br e z funk cionalne sk upine, nes t abilen k oloid) (De Fr ance e t al., 2017). 60 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Le v anič, J ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: St able h y dr og els fr om nanofibrilla t ed cellulose Celulo zne nanofibrile in celulo zni nanokris t ali imajo z elo šir ok o podr očje upor abe, saj obe vr s ti nanocelulo z e lahk o vključujemo v r azlične po- limerne ma trice k ot nano-ojačit ev ali pa iz njih iz delujemo nov e ma t eriale, k amor sodijo tudi nanocelulo zni hidr og eli. Hidr og eli so tridimenzio- nalne, hidr ofilne polimerne s truktur e, ki so spo- sobne z adrž ev a ti v elik o k oličino v ode ali drugih bioloških k apljevin (Caló & Khut ory anskiy , 2015). Hidr og ele lahk o klasificir amo glede na ma t eriale, ki jih gr adijo in po mehanizmu nas t ank a. Hidr o- g eli so lahk o nar ejeni iz bioloških ali sin t etičnih ma t erialov , lahk o pa so z asnov ani na obeh vr s t ah gr adnik ov , k ar o značujemo z izr az om hibridni hidr og eli (Buw alda et al., 2017). Mehanizmi na- s t ank a hidr og elov so r azlični, t emeljijo lahk o na fizik alnem pr emr e ž enju z nek ov alen tnimi o zir oma fizik alnimi in t er ak cijami, k emičnem z amr e ž enju s k ov alen tnimi v e zmi ali k ombinaciji obeh (Buw alda et al., 2017). Bio-osnov ani hidr og eli so pr a viloma tudi biološk o r az gr adljivi. (Caló & Khut ory anskiy , 2015). P olisaharidni hidr og eli, vključno z (nano) celulo znimi, so v z adnjem č asu dele žni v elik e po z ornos ti z ar adi šir ok e dos t opnos ti, bior az gr a- dljiv os ti, biok ompa tibilnos ti in v č asih tudi s v o- je bioaktivnos ti (Jun Liu et al., 2016a). Aktualne r azisk a v e na podr očju hidr og elov se osr edot oč ajo na upor abo gr adnik ov , ki lahk o z amr e žujejo. T u pr ednjačijo pr edvsem hidr og eli na osnovi algina- t ov , ki jih pridobiv amo iz mor skih alg. Algina ti so z ar adi s v oje net ok sičnos ti, biok ompa tibilnos ti in sposobnos ti z amr e ž enja z doda tk om dv ov alen tnih ionov (Ca 2+ ) z elo r az širjeni na podr očju biomedi- cine (Lee & Moone y , 2012). Uv elja vljeni nar a vni ma t eriali, ki se upor abljajo z a iz dela v o hidr og elov , so še hialur onsk a kislina, k olag en, hit osan in fibrin (An t oine et al., 2014; Highle y et al., 2016; Lee & Moone y , 2001; X u et al., 2017). Namen t eg a člank a je pripr a viti pr egled najpo - g os t eje upor abljenih pos t opk o v iz dela v e t ak o ime- no v anih bio-osno v anih in hib ridnih hidr og elo v , kjer je osno vni gr adnik nanocelulo z a, ki iz vir a iz lesne biomase, v sklepnem delu r azpr a v e pa se bomo pos v e tili v arnos tnim vidik om in mo žnim upor abam hidr og elo v . Na nocelulo z a pr eds t a vlja tr ajnos tno al- t erna tiv o r azlič nim sin t e tičnim ma t erialom z a pr oi - z v odnjo hidr og elo v . 2 NARAVNI HIDROGELI 2 NATURAL HYDROGELS 2.1 BAKTERIJSKA CELULOZA 2.1 BACTERIAL CELLULOSE V k a t eg orijo nar a vnih hidr og elo v lahk o uvr s ti- mo bak t erijsk o celulo z o. Le-t a je k emijsk o iden tična r as tlinski celulo zi, v endar ima drug ačno morf ologi - jo in je bis tv eno čis t ejša, saj ne v sebuje primesi v obliki hemicelulo z ali lignina (Esa e t al., 2014). Ne - k a t er e vr s t e bak t erij iz r odo v Gluconobacter (Aceto- bacter ), Rhizobium , Agrobacterium, Rhodobacter, Sarcina, E. Coli in Salmonella spp. so sposobne pr oiz v odnje bak t erijsk e celulo z e ob prisotnos ti vir a ogljik a, najpog os t eje v obliki os t ank o v živilsk o pr edelo v alne indus trije, ki v sebujejo visok e dele ž e ogljik o vih hidr a t o v in beljak o vin (Esa e t al., 2014; Lin e t al., 2014 ). Bak t erija, ki je indus trijsk o z animi - v a, je Gluconobacter xylinus (ssp. Acetobacter ace- ti). G. xylinus je gr am neg a tivna, s trik tno aer obna bak t erija, ki so jo pr vič odkrili med pr oiz v odnjo kisa, saj je na po vr ši ni f ermen t acijs k e t ek očine tv orila g e- las t o membr ano iz celulo zni h fibril z visok o v seb- nos tjo v ode. Mehaniz em nas t ank a bak t erijskih ce - lulo znih hidr og elo v je dok aj enos t a v en, saj t emelji na fizičnem pr eple tu dolgih fibril in nas t ank u v odi - k o vih v e zi med njimi. Bak t erijsk a celulo z a ima v ečji indek s kris t aliničnos ti (73,19 %) in v sled t eg a boljše mehansk e las tnos ti k ot lesna celulo z a (med 40 in 50 %) (P ark e t al., 2010), pri čemer je kris t aliničnos t slednje odvisna tudi od t ehnologije pridobiv anja in lesne vr s t e (Ander sson e t al., 2003). Bak t erijsk o ce - lulo z o lahk o po čiščenju os t ank o v odmrlih bak t erij ž e upor abimo k ot oblog o pri opeklinah in drugih po vr šinskih r anah, pr edv sem z ar adi biok ompa tibil - nos ti in z ag ot a vljanja ug odni h pog oje v z a celjenje r an (Sulae v a e t al., 2015). 3 FIZIKALNI HIDROGELI IZ NANOFIBRILIRANE CELULOZE 3 PHYSICALLY GELLED HYDROGELS FROM NANOFIBRILLATED CELLULOSE 3.1 Z ALKALIJAMI INDUCIRANO ŽELIRANJE DISPERZIJE CELULOZNIH NANOFIBRIL 3.1 STRONG ALKALI INDUCED GELATION OF A CELLULOSE NANOFIBRIL DISPERSION Pr v e hid r og ele na osno vi celulo znih nanofibril, pridobljenih iz lesne celulo z e, so r az vili Abe in sod. z obdela v o disperzije celulo znih nanofibril s 15 ut.% 61 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Le v anič, J ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: St abilni hidr og eli iz nanofibrilir ane celulo z e r azt opino na trije v eg a hidr ok sida t er ne v tr aliz acijo hidr ok sida z r azr edčeno oce tno kislino (Abe & Y ano , 2011). Mehaniz em nas t ank a t o vr s tnih hidr og elo v je k omplek sen. V pr vi f azi gr e z a individualno kr čenje celulo znih nanofibril pri k oncen tr acijah NaOH pod 12 ut.% . S kr če njem fibril se hkr a ti po v ečuje pr eple- t enos t fibril in posledično tv orba s t abilneg a hidr o- g ela. Pr i k oncen tr acijah nad 12 % so longitudinal - ni skr čk i fibril še bis tv eno v ečji, z a t o hitr eje pride do prib liž e v anj a (k oalscence) fibril, po v eč ajo pa se tudi v ol umski skr čki hidr og ela. T o ima tudi po zitiv en vpliv na mehansk e las tnos ti hidr og elo v . Hkr a ti se z v eč anjem k onc en tr acije NaOH prične spr eminja ti kris t alna s truk tur a celulo z e, le-t a z ačne pr ehaja ti iz celulo z e I v celulo z o II. K ritična meja k oncen tr acije NaOH je med 12 – 15 ut.%. Ob pr e tv orbi celulo z e I v celulo z o II pride do nas t ank a pr eple t ene in nepr e - kinjene fibrilar ne s truk tur e, k ar doda tno prispe v a k dobri m mehanskim las tno s tim hidr og elo v iz ce - lulo z e II (Abe & Y ano , 2012). T ak o nas t ali hidr og el je potr ebno ne v tr alizir a ti s šibkimi kislinami (npr . oce tna kislina), k ar še doda tno izboljša mehansk e las tnos ti hidr og elo v z ar adi ir e v erzibilne k oalescen- ce celulo znih nanofibril o z. nas t ank a v odik o vih v e zi. Nas t anek t o vr s tnih hidr og elo v je t or ej k ombinir an pr oces, v k a t er em imajo klju čno vlog o približ e v a- nje, pr eple t anje in kr čenje nanofibril, nas t anek v o- dik o vih v e zi med njimi t er pr e tv orba kris t aliničnih območij iz celulo z e I v celulo z o II. 3.2 KOORDINACIJSKO PREMREŽENJE Z VEČVALENTNIMI KOVINSKIMI KATIONI 3.2 MULTIVALENT METAL CATION COORDINATED CROSSLINKING P ovr šinsk o neg a tivno nabit a nanocelulo z a tv ori z eno ali v ečv alen tnimi k a tioni s t abilne hidr o- g ele. K ovinski k a tioni tv orijo k omplek s s prisotnimi depr ot onir animi k arbok silnimi sk upinami na povr - šini celulo znih nanofibril. Ug ot ovili so , da lahk o z upor abo r azličnih k a tionov vpliv ajo na mehansk e las tnos ti hidr og elov (Dong et al., 2013a). Hidr og e- li, ki so jih k omplek sir ali s Ca 2+ k a tionom, so imeli modul elas tičnos ti 3,39 kP a, hidr og eli k omplek si- r ani z F e 3+ k a tionom, pa so imeli višji modul ela- s tičnos ti, k ar 31,6 kP a (Dong et al., 2013a). Oba hidr og ela s t a bila pripr a vljena iz osnovne disper - zije TEMPO modificir anih celulo znih nanofibril, ki ima bolj visk o z en k ar akt er , elas tični modul pa z g olj 0,0021 kP a (Dong et al., 2013a). P odobne hidr o- g ele so uspeli pripr a viti tudi z upor abo povr šinsk o nabitih celulo znih nanokris t alov (SO 4 2- sk upine) (Chau et al., 2015). Mehaniz em nas t ank a hidr o- g ela iz celulo znih nanokris t alov je podoben k ot v primeru celulo znih nanofibril, v endar so potr ebne višje k oncen tr acije nanokris t alov (> 4 ut.%). Zar adi neg a tivneg a naboja na povr šini celulo znih nano- kris t alov se ob doda tk u k ovinskih k a tionov tv orijo s t abilni hidr og eli. K ot v primeru povr šinsk o nabitih celulo znih nanofibril so mehansk e las tnos ti nas t a- Slika 1. Nastanek hidrogela zaradi delovanja močne raztopine natrijevega hidroksida, ki povzroči približe- vanje in prepletanje celuloznih nanofibril (Foto: J. Levanič). Figure 1. Hydrogel formation due to the action of a concentrated sodium hydroxide solution, which indu- ces coalescence and fibril interdigitation (Foto: J. Levanič). 62 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Le v anič, J ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: St able h y dr og els fr om nanofibrilla t ed cellulose lih hidr og elov odvisne od upor abljeneg a k a tiona (Chau et al., 2015). T r dnos t v e zi med k arbok silnim anionom in k ovinskim k a tionom je močno odvi- sna od elektr onsk e s truktur e k ovinsk eg a k a tiona t er njeg ov e afinit et e do k arbok sila tneg a aniona (Dong et al., 2013a). K a tionsk o pr emr e ž eni na- nocelulo zni hidr og eli so med bolj r azisk animi tipi hidr og elov z a aplik acije na podr očju biomedicine, pr edvsem z ar adi mo žnos ti upor abe določenih k a- tionov z biocidno aktivnos tjo o z. z ar adi njihov e inertnos ti in primernos ti z a s tik s člov eškimi tkivi (Basu et al., 2018; Rashad et al., 2017; Zander et al., 2014). 3.3 IZNIČENJE POVRŠINSKEGA NABOJA 3.3 SURFACE CHARGE NULLIFICATION E den najpr epr os t ejših način o v z a tv orbo na- nocelulo znih hidr og elo v , ki je upor aben pri r azlič - nih vr s t ah nanofibrilir ane celulo z e z neg a tivnim po vr šinskim nabojem, je niž anje pH vr ednos ti disperzneg a medija. P o vr šins ki naboj (npr . pri k ar - bok sila tnem anionu) je pomemben z a elek tr os t a t - sk o s t abiliz acij o k oloidneg a sis t ema z ar adi odboja med delci z is t oimenskim nabojem. Ob doda tk u H 3 O + ion o v izni čimo po vr šinsk i nab oj in zmanjšamo s t abilnos t k olo ida. V primer u, k o so disper gir ani delci z v elikim nazivnim pr ese čnim r azmerjem, pri- de v disperziji do k olizije delce v , med k a t erimi se z ar adi pomanjk anja is t oimen sk eg a naboja v zpos t a- vi tr ajen k on t ak t na podlagi v an der W aalso vih sil in v odik o vih v e zi. Le-t e pr e vladajo nad in t enzit e t o elek tr os t a tskih odbojnih sil, posledično pride do tv orbe ner e v erzibilneg a s t eklas t eg a s t anja in do t ak o imeno v aneg a k oloidneg a s t ekla o zir oma »V o- lume spanning arr es t ed s t a t e, V AS« (Nor dens tr om e t al., 2017). 4 KEMIJSKO PREMREŽENI NANOCELULOZNI HIDROGELI 4 CHEMICALLY CROSSLINKED NANOCELLULOSE HYDROGELS 4.1 KOVALENTNA VEZAVA CELULOZNIH NANOFIBRIL V POLIMERNI MATRICI 4.1 COVALENTLY BOUND CELLULOSE NANOFIBRILS IN A POLYMER MATRIX K ov alen tno pr emr e ž enje nanocelulo z e je po- memben vidik iz dela v e hidr og elov , še posebej v k ombinaciji nanocelulo z e z r azličnimi sin t etični- mi polimernimi ma tric ami. Pri snov anju t ak šnih hidr og elov se izk orišč ajo najboljše las tnos ti obeh k omponen t. R eaktivnos t in k on tr olir ana s truktur a sin t etičnih polimer ov na eni s tr ani t er v elik a afini- t et a do v ode in v elik ojačitv eni pot encial nanoce - lulo z e na drugi s tr ani (Nair et al., 2014). T ak o so Nair in sod. (2014) pripr a vili hibridni hidr og el iz k opolimer a metil- vinil-etr a in maleinsk e kisline t er poli(etilenglik ola) (PMVEMA/PE G) z visokimi ut e žnimi dele ži nanofibrilir ane celulo z e (NF C). Hidr og eli, ojač ani s 75 % ut e žnim dele ž em NF C, Slika 2. Zaradi interakcije večvalentnega kationa (npr.Al 3+ ) s površinsko negativno nabito obliko nanofibri- lirane celuloze nastane stabilen hidrogel (Foto: J. Levanič). Figure 2. Interaction of a multivalent metal cation (Al 3+ for example) with negatively surface charged na- nofibrillated cellulose and the subsequent formation of a stable hydrogel (Foto: J. Levanič). 63 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Le v anič, J ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: St abilni hidr og eli iz nanofibrilir ane celulo z e pridobljene iz lis t a v cev , so imeli na t e zno tr dnos t 20,41 MP a. Hidr og eli, ojač ani z enakim ut e žnim dele ž em NF C, ki pa je bila pridobljena iz igla v cev , so imeli bis tv eno višjo na t e zno tr dnos t in sicer 31,38 MP a. 4.2 ZAMREŽENJE CELULOZNIH NANOFIBRIL Z VEČFUNCKIONALNIMI AMINI 4.2 MULTIFUNCTIONAL AMINE CROSSLINKING OF CELLULOSE NANOFIBRILS Med pr vimi hidr og eli iz TEMPO modificir ane nanocelulo z e so bili poleg k a tionsk o s t abiliz ar - nih tudi hidr og eli, pripr a vljeni s tv orbo Schiff ovih baz. T e so tv orili z r eak cijo med r e zidualnimi al- dehidnimi sk upinami po TEMPO ok sidaciji in v eč- funk cionalnimi amini, npr . z e tilendiaminom in hek same tilendiaminom (S y v erud e t al., 2014). Z izk orišč anjem nas t ank a Schiff ovih baz na dialdehid celulo zi (D A C) je mo žno pripr a viti specifične hidr o- g ele z odziv om na določen deja vnik (t emper a tur o , pH, r edok s pog oje ali obse v anje z UV s v e tlobo). P oleg t eg a je mo žno pripr a viti tudi r e v erzibilne hidr og ele, kjer izk orišč ajo tv orbo in r azpad Schi- ff ov e baz e med D A C in hek same tilendiaminom s spr eminjanjem vr ednos ti pH. Nas t anek hidr o- g ela se spr o ži s pr epihov anjem disperzije D A C in hek same tilendiamina z amonijak om, k on v erzijo hidr og ela naz aj v t ek oč o disperzijo pa se spr o ži s pr epihov anjem hidr og ela s plinas t o klor ov odik ov o kislino (Liu e t al., 2017). 4.3 Z EPOKSIDI PREMREŽENI NANOCELULOZNI HIDROGELI 4.3 EPOXIDE CROSSLINKED NANOCELLULOSE HYDROGELS Epok sidna funk cionalna sk upina je izr edno r eak tivna in z lahk ot o tv ori k ov alen tne v e zi z mno- gimi drugimi funk cionalnimi sk upinami, tudi z al- k oholi ob prisotnos ti baz e. S t eg a vidik a je mo žno upor ablja ti bifunk cionalne epok side z a pr emr e- ž enje celulo znih s truk tur . E den od primer ov je he t er og ena r eak cija med 1,4–but andiol diglicidil e tr om (BDDE) in nanofibrilir ano celulo z o. Pri t em pride do pr emr e ž enja med t ema dv ema k ompo- nen t ama. Doda t ek nanofibrilir ane celulo z e je iz- boljšal mehansk e las tnos ti 3D s truk tur e (X u e t al., 2018). R eak cije z epok sidom je mo žno v oditi t ak o v he t er og eni k ot homog eni f azi (o z. v celulo znih r azt opinah). T ak o so uspeli pripr a viti s t abilne ce - lulo zne hidr og ele z r azt apljanjem celulo z e v v odni r azt opini NaOH/ur ea z doda tk om BDDE. K ončni cilj r azisk a v e je bil sicer aer og el s k on tr olir ano po- r o znos tjo , kjer pa je bila vmesna f az a s t abilen hi- dr og el, k a t er emu so sublimacijsk o ods tr anili v odo (Liu e t al., 2016c). 5 HIDROGELI S FIZIČNO UJETIMI CELULOZNIMI NANOFIBRILAMI V POLIMERNI MATRICI 5 HYDROGELS WITH PHYSICALLY ENTRAPPED CELLULOSE NANOFIBRILS IN A POLYMER MATRIX V elik o bolj pog os ti k ot k o v alen tno pr emr e ž eni NF C hidr og eli so hidr og eli, kjer je NF C fizično uje t a v pr emr e ž eno hidr ofilno polimerno ma tric o. Z a pr o- iz v odnjo t o vr s tnih hidr og elo v je v osno vi omejit e v le k ompa tibilnos t polimerne ma trice z nanofibrili- r ano celulo z o. Razisk o v alcem je uspelo pripr a viti hidr og ele s pr emr e ž enjem k olag ena z glut ar alde - hidom in doda tk om celulo znih nanofibril. Nanofi- brilir ana celulo z a v t em primeru deluje k ot dobr a ojačit e v , saj je bila pri 75 % ut e žnem dele ž u do- dane nanofibrilir ane celulo z e dose ž ena najv ečja na t e zna tr dnos t v mokr em s t anju 77 MP a, r azt e z ek pa 0,8 % (Ma the w e t al., 2011). Is t a sk upina je v drugi r azisk a vi nadomes tila glut ar aldehid z g enipi- nom z ar adi bis tv eno manjše t ok sičnos ti, r e z ult a t so bili hidr og eli s slab šimi mehanskimi las tnos t - mi. Pri 75 % ut e žnem dele ž u dodane NF C je bila na t e zna tr dnos t 42 MP a in r azt e z ek 19 %, v endar br e z z adržk o v glede njiho v e t ok sičnos ti (Ma the w e t al., 2013). Med sin t e tičnimi hidr og eli pr ednjači- jo hidr og eli iz poli(akrilamida), poli(akrilne kisline) in poli(me tilenbisakrilamida), ki so z ar adi s v oje hi- dr ofilne nar a v e primerni z a pripr a v o k ompo zitnih hidr og elo v z nanofibrilir ano celulo z o. T o vr s tni hi- dr og eli imajo lahk o pot encialno z elo visok e na t e- zne tr dnos ti. K ompo zitni hidr og el poli(akrilamida) in poli(akrilne kisline) sami po sebi ne doseg ajo visok e na t e zne tr dnos ti (0,25 – 0,30 MP a), z doda t - k om 10 % ut e žneg a dele ž a celulo znih nanofibril pa se na t e zna tr dnos t po v eč a na 2,7 MP a, pr a v t ak o se po v eč a r azt e z ek pri pr e tr gu (32 % → 50 %) (Mah- f oudhi & Boufi, 2016). P omembna las tnos t hidr o- g elo v je tudi k apacit e t a z a z adrž e v anje v ode, ki naj bi bila čim v ečja. Hidr og ele z las tnos tmi super ab- sorberje v je moč pripr a viti z doda tk om celulo znih 64 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Le v anič, J ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: St able h y dr og els fr om nanofibrilla t ed cellulose nanofibril v k opolimerno ma tric o iz hit osana in po- li(akrilne kisline). Z doda tk om 10 % ut e žneg a dele- ž a celulo znih nanofibril se je po v eč ala k apacit e t a z adrž e v anja v ode iz 381 na 486 gr amo v v ode na gr am suhe sno vi super ab sorberja (Spagnol e t al., 2012). A tr ak tivnos t t o vr s tnih hidr og elo v je sicer v elik a, v endar so pr oblema tični z vidik a t ok sičnos ti k omponen t v primeru, da so prisotni pr os ti mono- meri. Mo žno je pripr a viti tudi hidr og ele z upor a- bo r az v ejanih in z amini z aključenih poli(e tilengli- k olo v) (PE G-NH 2 ) in TEMPO modificir ane celulo z e (Y ang e t al., 2015). Do nas t ank a s t abilneg a hidr o- g ela pride z ar adi in t er ak cije po vr šinskih naboje v , po zitivneg a na aminski sk upini poli(e tilenglik ola) t er neg a tivneg a k arbok sila tneg a aniona TEMPO celulo z e. Mehansk e las tnos ti hidr og ela so odvisne pr edv sem od dele ž a TEMPO ok sidir anih celulo znih nanofibril (T CNF). Hidr og el, ki so g a r az vili iz 0,8 ut.% T CNF in 2 ut.% r az v ejaneg a PE G-NH 2 , je imel vr ednos t elas tičneg a modula 300 P a, s po v eč anjem dele ž a T CNF na 2 ut.% se je tudi elas tični modul dvignil na 900 P a (Y ang e t al., 2015). 6 POTENCIALNA UPORABA NANOCELULOZNIH HIDROGELOV 6 POTENTIAL USES OF NANOCELLULOSE HYDROGELS Upor aba hidr og elo v je z elo r aznolik a, od bolj pr epr os tih aplik acij k ot z adrž e v ala v ode v kme tij- s tvu do visok o z ah t e vnih op tičnih pripomočk o v k ot so k on t ak tne leče (Caló & Khut or y anskiy , 2015). Najbolj per spek tivna upor aba nanocelulo znih hi - dr og elo v pa so medicinsk e aplik acije. Medicinsk a upor aba sin t e tičnih hidr og elo v , k ot so npr . poli(ak - rilamid), poli(akrilna kislina) in drugi, ima ž e dolg o tr adicijo. Med nar a vnimi hid r og eli so se uv elja vili hidr og eli na osno vi ž ela tine, alginsk e kisline in na primer , hialur onsk e kisline. Raz v oj nanocelulo znih hidr og elo v je tr enutno še v po v ojih, saj je potr eb- no dodo br a r azisk a ti njiho v e dolg or očne učink e na z dr a vje ljudi. Med z elo v erje tne pot encialne upor a- be nanocelulo znih hidr og elo v š t ejemo s truk tur e z a dos t a v o z dr a vilnih učink o vin s k on tr olir anim spr o- šč anjem (P aukk onen e t al., 2017), s truk tur e z a pr o- lif er acijo huma nih celic z namenom nadomešč anja Slika 3. Potencialne uporabe hidrogelov za izdelke z visoko dodano vrednostjo (obloge za rane, filtracijski sistemi…) (Foto: J. Levanič). Figure 3. Potential uses of hydrogels for high added value products (wound treatment, filtration systems…) 65 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Le v anič, J ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: St abilni hidr og eli iz nanofibrilir ane celulo z e pošk odo v anih tkiv (Liu e t al., 2016b; Rashad e t al., 2017; S y v erud e t al., 2014; X u e t al., 2018; Z ander e t al., 2014) t er z dr a vljenje po vr šinskih pošk odb (Dong e t al., 2013b; Liu e t al., 2016b). 7 VARNOST NANOCELULOZNIH HIDROGELOV 7 SAFETY OF NANOCELLULOSE HYDROGELS V bi omedicini v eljajo izjemno s tr ogi pog oji z a upor abo ma t erialo v , pr edv sem z vidik a kr a tk or očne in dolg or očne v arnos ti t er pot encialnih in t er ak cij s tk iv om ciljne g a or g anizma. T ok sičnos t celulo znih nanodelce v je odvisna od mnogih, še ne popolno - ma r azjasnjeni h deja vnik o v in njiho vih in t er ak cij s celic ami znotr aj t elesa. V primeru r azličnih v elik o- s tnih fr ak cij celulo znih nanofi bril je bilo ug ot o vlje- no , da v elik os t celulo znih nanofibril sama po sebi nima vpliv a na r as t in pr e živ e tje humanih epit elnih celic adenok ar cinoma (HeLa 229 A T CC). Pr e živ e tje je odvis no od k oncen tr acije celulo znih nanofibril v disperziji. Slab še pr e živ e tje celic se je poja vilo pri disperzijah fr ak cije 20-40 nm s k oncen tr acijo 0,24 mg /ml. Dele ž živih celic po 24 h je padel na 64 %, o zir oma 16 % pod mejo , ki pomeni, da ma t erial ni t ok sičen z a t es tir ane or g aniz me. Pri disperzijah s k oncen tr acijami pod 0,24 mg /ml je bil dele ž živih celic po 24 h nad 80 % (Pitk änen e t al., 2014). V ek sperimen tu s celic ami hepa t o-holangiok ar cino - ma (HepG2 A T CC HB-8065) je bilo ug ot o vljeno , da hidr og eli iz celulo znih nanofib ril z ut e žnim dele ž em suhe sno vi 1,7 % niso bili cit ot ok sični z a pr eisk o v a- ne celice. Mit ohondrialna ak tivnos t celic je os t ala iden tična ak tivnos ti k on tr olnih celic. Raz v oj celic znotr aj hidr og ela je bil ug oden, k ar nak az uje na dobr o biok omp a tibilnos t nan ofibrilir ane celulo z e s člo v eškimi tkivi (Bha tt achar y a e t al., 2012). S spr e- minjanjem po vr šinsk e k emije celulo znih nanofibril, na primer s TEMPO ok sidac ijo ali k arbok sime tili - r anjem, vpliv amo tudi na biok ompa tibilnos t in t o- k sičnos t ma t er iala. Mišje fibr oblas t e (L929 A T CC) so v z g ojili na pod lagi iz k arbok sime tilir ane in TEMPO ok sidir ane celulo z e, oboje z neg a tivnim po vr šin - skim nabojem. Izk az alo se je, da k arbok sime tilir ana nanocelulo z a ne pr eds t a vlja ug odneg a medija z a celično pr olif er acijo , r as t celic je bila upoč asnjena, odr asle celice so bile de f ormir ane. Na drugi s tr ani pr eds t a vlja TEMPO ok sidir ana celulo z a ug oden me - dij z a pr olif er acijo fibr oblas t o v , saj so odr asle celice imele k ar ak t erisično morf ologijo , k ar nak az uje na dobr o k ompa tibilnos t ok olja s celic ami (Rashad e t al., 2017). Nek a t er e š tudije na v ajajo omejeno g eno- t ok sičnos t nemodificir ane nanofibrilir ane celulo z e. Genot ok sičnos t je bila opaž ena t ak o na 3T3 mišjih fibr oblas tih k ot tudi na huma nih lim f ocitih, v endar le s celulo znimi nanofibrilam i pr emer a med 200 in 100 nm, pri čemer se g enot ok sičnos t zmanjša, če priha ja do agr eg acije nan ofibril (de Lima e t al., 2012). K oncen tr acije z najbo lj neg a tivnim vpliv om na celice so bile 0,01 in 0,1 ut.%. TEMPO ok sidir ana celulo z a je izk az o v ala g enot ok sične k ar ak t eris tik e na BE AS 2B mišjih fibr oblas tih v k oncen tr acijah 950 µg /ml, med drugim tudi z znaki ok sida tivneg a s tr e - sa na fibr oblas tih, v endar so bili znaki ok sida tivne- g a s tr esa spor adični in ne z anesljivi (Hannuk ainen e t al., 2012). V arnos tne k ar ak t eris tik e celulo znih nanofibril so odvi sne tud i od s t anja, v k a t er em se nahajajo. K adar so celulo zne nanofibr ile med pr oiz v odnjo , tr ansport om in v ečjim delom upor abe ink orpori - r ane v nek t ek oč medij (v eč inoma v odo) o zir oma v ma t eriale, iz k a t erih se ne spr ošč ajo individualne fibrile (n pr . hid r og eli, k ompo ziti, filmi, filamen ti), je njiho v v s t op v t elo močno omejen o zir oma onemo- g očen. Aer osolizir ane oblik e celulo z e lahk o pr eds t a- vljajo tv eg anje z a v s t op v or g aniz em pr ek o dihalnih poti. Pr oblema tične so lahk o tudi r azlične po vr šin - sk e modifik acij e, s k a t erimi na po vr šino celulo znih nanofibril uv ajamo no v e funk cionalne sk upine. 8 POVZETEK 8 SUMMARY Nanofibrilla t ed cellulose as a ma t erial has a t - tr act ed signific an t in t er es t o v er the pas t f e w y ear s, especially in the biomedic al field wher e it c an be used f or the manuf actur e of highly h y dr ophilic ma- t erials tha t ar e c apable of holding lar g e amoun ts of w a t e r . These ma t erials ar e also kno wn as h y dr o- g els. Ther e is a number of w a y s these ma t erials c an be pr epar ed fr om pur e nanocellulose disper sions. The y c an be either pr epar ed in a biologic al w a y with the use of micr oor g anism s (bact erial cellulose) or mor e fr equen tly b y fir s t pr eparing a nanocellu - lose dis per sion and inducing g ela tion b y ph y sic al or chemic al me ans. The pr ocedur e depends on the surf ace chemis tr y of the cellulose nanofibrils. F or 66 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Le v anič, J ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: St able h y dr og els fr om nanofibrilla t ed cellulose nea t fib rils, with no surf ace modific a tion, g ela tion is usually induce d b y s tr ong alk ali tr ea tmen t. On the other hand, surf ace char g ed nanocelluloses do not r espond w ell t o s tr ong alk ali tr ea tmen t but ar e r eg - ularly g elled with the use of multiv alen t me t al c a t - ions or dilut e miner al acids. Additionally , c o v alen t cr osslinking of cellulose nano fibrils is possible with the use of multi functional amines or highly r eactiv e functional gr ou p s such as epo xides. Furthermor e, both kinds of cellulose, nea t and surf ace modified, ar e inc orpor a t ed in t o h y dr op hilic polymer ma trices as a r ein f or cem en t ma t erial. The pot en tial of nano - cellulose h y dr og els is gr ea t as the y off er v er sa tility and ar e , f or the mos t part, benign in c on t act with human tissues. This mak es them prime c andida t es f or use in the biomedic al field. ZAHVALA ACKNOWLEDGEMENT Z ah v aljujemo se Ag enciji r epublik e Slo v eni- je z a r azisk o v alno deja vnos t (ARR S), pr ogr amski sk upini P4-0015 t er Slo v enski znans tv eni fundaciji z a ma t erialno t er finančno podpor o r azisk a v am, ki pot ek ajo na podr očju z asno v e no vih nanoce - lulo znih hidr og elo v . Del r azisk a v je pot ek al tudi v okviru pr ogr ama CelK r og - Izk orišč anje pot enciala biomase z a r az v oj napr ednih ma t erialo v in bio-os - no v anih pr oduk t o v (C3330-16-529004), ki se od - vija v okviru Str a t egije pame tne specializ acije R S, pr ednos tno podr očje Mr e ž e z a pr ehod v kr o žno g ospodar s tv o. LITERATURA REFERENCES Abe, K ., & Y ano , H. (2011). F orma tion of h y dr og els fr om ce llulose nanofiber s. Carboh y dr a t e P olyme r s, 85(4), 733-737, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/j.c arbpol.2011.03.028. Abe, K ., & Y ano , H. (2012). Cellulose nanofiber -base d h y dr og els with high mechanic al s tr e ng th. Cellulose , 19(6), 1907-1912, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1007/ s10570-012-9784-3. Ander sson, S., Serimaa, R ., P aakk ari, T ., Sar anpÄÄ , P ., & P esonen, E. (2003). Cr y s t allinity of w ood and the siz e of cellulose cr y s t allit es in Nor w a y spruce (Picea abies). Journal of W ood Science, 49(6), 531-537, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1007/ s10086-003-0518- x. An t oine, E. E., Vlachos, P . P ., & R ylande r , M. N . (2014). R e vie w of c ol - lag e n I h y dr og els f or bioengineer ed tissue micr oen vir onmen ts: char act eriz a tion of mechanics, s tructur e, and tr ansport. Tissue Eng P art B R e v , 20(6), 683-696, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1089/ t en. TEB.2014.0086. Basu, A., Heitz, K., Str omme, M., W elch, K., & F err az, N. (2018). Ion-cr osslink ed w ood-deriv ed nanocellulose h y dr ogels with tunable antibact erial pr operties: Candida t e ma t e - rials f or adv anced w ound car e applica tions. Carboh y dr P olym, 181, 345-350, DOI: https://doi.or g /10.1016/j.carb - pol.2017.10.085. Bha tt achar y a, M., Maline n, M. M., Laur e n, P ., Lou, Y . R ., K uisma, S. W ., K annine n, L., . . . Ylipe rttula, M. (2012). N anofibrillar ce llulose h y dr og el pr omot es thr ee -dime nsional liv e r ce ll cultur e. J Con - tr ol R e lease, 164(3), 291-298, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/j. jc onr el.2012.06.039. Buw alda, S. J ., V e rmonden, T ., & Hennink, W . E. (2017). Hy dr og els f or Ther ape utic Deliv e r y: Curr e n t De v elopmen ts and Futur e Dir e ctions. Biomacr omole cule s, 18(2), 316-330, DOI: h ttp s:// doi.or g /10.1021/ acs.biomac.6b01604. Caló , E., & K hut or y anskiy , V . V . (2015). Biomedic al applic a tions of h y dr og els: A r e vie w of pa t en ts and c omme r cial pr oducts. Eur opean P olyme r Journal, 65, 252-267, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1016/j.eurpolymj.2014.11.024. Chau, M., Srisk andha, S. E., Pichugin, D ., Therie n-Aubin, H., N yky - panchuk, D ., Chauv e , G., . . . K umache v a, E. (2015). Ion-Medi - a t e d Ge la tion of Aque ous Suspe nsions of Cellulose N anocr y s - t als. Biomacr omole cule s, 16(8), 2455-2462, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1021/ acs.biomac.5b00701. De Fr ance, K . J ., Hoar e, T ., & Cr ans t on, E. D . (2017). R e vie w of Hy - dr og els and Aer og els Con t aining N anoce llulose . Che mis tr y of Ma t erials, 29(11), 4609-4631, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1021/ acs.che mma t er .7b00531. de Lima, R ., Oliv eir a F eit osa, L., R odrigues Maruy ama, C., Abr eu Bar g a, M., Y ama w aki, P . C., Vie ir a, I. J ., . . . F ernandes Fr ace - t o , L. (2012). E v alua tion of the g enot o xicity of ce llulose nano - fibe r s. In t J N anome dicine, 7, 3555-3565, DOI: h ttp s://doi. or g /10.2147/IJN .S30596. Dong , H., Sn y der , J . F ., T r an, D . T ., & Leador e, J . L. (2013b). Hy dr og el, aer og el and film of ce llulose nanofibrils functionaliz ed with silv e r nanoparticles. Carboh y dr P olym, 95(2), 760-767, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/j.c arbpol.2013.03.041. Dong , H., Sn y der , J . F ., Williams, K . S., & Andz elm, J . W . (2013a). Ca t - ion-induce d h y dr og els of ce llulose nanofibrils with tunable moduli. Biomacr omole cule s, 14(9), 3338-3345, DOI: h ttp s:// doi.or g /10.1021/bm400993f . Dufr esne, A . (2013). N anoce llulose : a ne w ag ele ss bionanoma - t erial. Ma t erials T oda y , 16(6), 220-227, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1016/j.ma tt od.2013.06.004. Esa, F ., T asirin, S. M., & Rahman, N . A . (2014). Ov er vie w of Bact e - rial Cellulose Pr oduction and Applic a tion. Agricultur e and Agricultur al Science Pr ocedia, 2, 113-119, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1016/j.aaspr o.2014.11.017. F eng e l, D ., & W eg e ner , G. (1984). W ood: chemis tr y , ultr as tructur e , r e actions: W . de Gruy t e r . Habibi, Y . (2014). K e y adv ance s in the chemic al modific a tion of nano - ce lluloses. Che m Soc R e v , 43(5), 1519-1542, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1039/ c3cs60204d. 67 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Le v anič, J ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: St abilni hidr og eli iz nanofibrilir ane celulo z e Hannuk ainen, K . -S., Suhone n, S., Sa v olaine n, K ., & N orppa, H. (2012). Ge not o xicity of nanofibrilla t e d ce llulose in vitr o as measur ed b y enz yme c ome t assa y . T o xic ology Le tt er s, 211, S71, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/j. t o xle t.2012.03.276. Henrik sson, M., Henrik sson, G., Be r glund, L. A ., & Linds tr öm, T . (2007). An e n vir onme n t ally frie ndly me thod f or enz yme-assis t - ed pr epar a tion of micr ofibrilla t e d ce llulose (MF C) nanofiber s. Eur opean P olyme r Journal, 43(8), 3434-3441, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1016/j.e urpolymj.2007.05.038. Highle y , C. B., Pr es twich, G. D ., & Bur dick, J . A . (2016). R e cen t ad - v ance s in h y alur onic acid h y dr og els f or biomedic al appli - c a tions. Curr Opin Biot echnol, 40, 35-40, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1016/j.c opbio.2016.02.008. Lee , K . Y ., & Moone y , D . J . (2001). Hy dr og els f or Tissue Engine er - ing. Che mic al R e vie w s, 101(7), 1869-1880, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1021/ cr000108x. Lee , K . Y ., & Moone y , D . J . (2012). Algina t e: pr opertie s and biomed - ic al applic a tions. Pr og P olym Sci, 37(1), 106-126, DOI: h ttp s:// doi.or g /10.1016/j.pr ogpolymsci.2011.06.003. Liu, H., W ang , A ., X u, X., W ang , M., Shang , S., Liu, S., & Song , J . (2016c). P or ous aer og els pr epar ed b y cr osslinking of ce llu - lose with 1, 4-but ane diol digly cidyl e ther in N aOH/ur ea solu - tion. R SC Adv ance s, 6(49), 42854-42862, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1039/ c6r a07464b. Liu, J ., Cheng , F ., Gr enman, H., Spoljaric, S., Seppala, J ., J , E. E., . . . X u, C. (2016b). De v elopmen t of nanocellulose sc a ff olds with tunable s tructur es t o support 3D cell cultur e. Carboh y dr P olym, 148, 259-271, DOI: h ttps://doi.or g /10.1016/j.c arbpol.2016.04.064. Liu, J ., Ching a-Carr asc o , G., Che ng , F ., X u, W ., Willf ör , S., S y v e rud, K ., & X u, C. (2016a). Hemice llulose-r ein f or ced nanoce llulose h y - dr og els f or w ound he aling applic a tion. Cellulose , 23(5), 3129- 3143, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1007/ s10570-016-1038-3. Liu, P ., Mai, C., & Zhang , K . (2017). F orma tion of Unif orm Multi-Stim - uli-R esponsiv e and Multiblock Hy dr og els fr om Dialdeh y de Cel - lulose. A CS Sus t ainable Che mis tr y & Engine ering , 5(6), 5313- 5319, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1021/ acssusche me ng.7b00646. Lin, D ., Lope z-Sanche z, P ., Li, R ., & Li, Z. (2014). Pr oduction of bac - t erial ce llulose b y Gluc onace t obact e r hansenii C GMCC 3917 using only w as t e be er y eas t as nutrie n t sour ce . Bior esour ce T echnology , 151, 113-119, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/j. biort e ch.2013.10.052. Mah f oudhi, N ., & Boufi, S. (2016). P oly (acr ylic acid-c o-acr ylamide)/ ce llulose nanofibrils nanoc omposit e h y dr og els: e ff e cts of CN F s c on t en t on the h y dr og el pr opertie s. Cellulose , 23(6), 3691- 3701, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1007/ s10570-016-1074-z. Ma the w , A . P ., Ok sman, K ., Pie rr on, D ., & Harmad, M. -F . (2011). Cr oss - link ed fibr ous c omposit e s based on ce llulose nanofiber s and c ollag e n with in situ pH induced fibrilla tion. Cellulose , 19(1), 139-150, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1007/ s10570-011-9624- x. Ma the w , A . P ., Ok sman, K ., Pie rr on, D ., & Harmand, M. -F . (2013). Bioc ompa tible Fibr ous N e tw ork s of Cellulose N anofibr e s and Collag en Cr osslink ed Using Ge nipin: P ot en tial as Artificial Lig - amen t/T endons. Macr omole cular Bioscience, 13(3), 289-298, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1002/mabi.201200317. N air , S. S., Zhu, J . Y ., Deng , Y ., & Rag ausk as, A . J . (2014). Hy dr og els Pr epar e d fr om Cr oss-Link ed N anofibrilla t e d Cellulose . A CS Sus - t ainable Che mis tr y & Engine ering , 2(4), 772-780, DOI: h ttp s:// doi.or g /10.1021/ sc400445t. N or de ns tr om, M., F all, A ., N y s tr om, G., & W agbe r g , L. (2017). F or - ma tion of Colloidal N anoce llulose Glasse s and Ge ls. Langmuir , 33(38), 9772-9780, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1021/ acs.lang - muir .7b01832. P ark , S., Bak er , J . O ., Himmel, M. E., P arilla, P . A ., & Johnson, D . K . (2010). Cellulose cr y s t allinity inde x: measur emen t t ech - nique s and their impact on in t erpr e ting ce llulase pe rf or - mance . Biot e chnology f or Biofue ls, 3, 10-10, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1186/1754-6834-3-10. P aukk onen, H., K unnari, M., Laur é n, P ., Hakk ar aine n, T ., Auvinen, V . -V ., Ok sanen, T ., . . . Laak sone n, T . (2017). N anofibrillar ce l - lulose h y dr og els and r e c ons truct ed h y dr og els as ma trice s f or c on tr olled drug r e le ase . In t e rna tional Journal of Pharma - ce utics, 532(1), 269-280, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/j.ij - pharm.2017.09.002. Pitk änen, M., K ang as, H., Laitinen, O ., Sne ck, A ., Lah tinen, P ., P e r es - in, M. S., & N iinimäki, J . (2014). Char act eris tics and sa f e ty of nano-siz ed ce llulose fibrils. Cellulose , 21(6), 3871-3886, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1007/ s10570-014-0397- x. Rashad, A ., Mus t a f a, K ., Heg gse t, E. B., & S y v e rud, K . (2017). Cy t o - c ompa tibility of W ood-Deriv ed Cellulose N anofibril Hy dr o - g els with Diff er en t Surf ace Che mis tr y . Biomacr omole cule s, 18(4), 1238-1248, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1021/ acs.bio - mac.6b01911. R oman, M. (2015). T o xicity of Cellulose N anocr y s t als: A R e vie w . Indus trial Biot e chnology , 11(1), 25-33, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1089/ind.2014.0024. Sait o , T ., K imur a, S., N ishiy ama, Y ., & Isog ai, A . (2007). Cellulose N anofiber s Pr epar e d b y TEMPO-Media t e d O xida tion of N a tiv e Cellulose . Biomacr omole cule s, 8(8), 2485-2491, DOI: h ttp s:// doi.or g /10.1021/bm0703970. Spagnol, C., R odrigues, F . H. A ., P e r eir a, A . G. B., F ajar do , A . R ., Rubir a, A . F ., & Muniz, E. C. (2012). Supe r ab sorben t h y dr og el c ompos - it e made of ce llulose nanofibrils and chit osan-gr a ft -poly(acr ylic acid). Carboh y dr a t e P olyme r s, 87(3), 2038-2045, DOI: h ttp s:// doi.or g /10.1016/j.c arbpol.2011.10.017. Sulae v a, I., Hennig es, U ., R osenau, T ., & P otthas t, A . (2015). Bac - t erial cellulose as a ma t erial f or w ound tr ea tmen t: Pr op - erties and modific a tions. A r e vie w . Biot echnology Ad - v ances, 33(8), 1547-1571, DOI: h ttps://doi.or g /10.1016/j. biot echadv .2015.07.009. S y v erud, K., P e tt er sen, S. R., Dr ag e t, K., & Ching a-Carr asc o , G. (2014). Con tr olling the elas tic modulus of cellulose nanofi - bril h y dr og els—sc a ff olds with pot en tial in tissue engineer - ing. Cellulose, 22(1), 473-481, DOI: h ttps://doi.or g /10.1007/ s10570-014-0470-5. W ågbe r g , L., Decher , G., N or gr e n, M., Linds tr öm, T ., Ank e rf or s, M., & Axnäs, K . (2008). The Build-Up of P oly e lectr oly t e Multila y e r s of Micr ofibrilla t ed Cellulose and Ca tionic P oly e lectr oly t e s. Lang - muir , 24(3), 784-795, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1021/la702481v . 68 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Le v anič, J ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: St able h y dr og els fr om nanofibrilla t ed cellulose X u, C., Zhang Molino , B., W ang , X., Che ng , F ., X u, W ., Molino , P ., . . . W allace, G. (2018). 3D prin ting of nanoce llulose h y dr og el sc a ff olds with tunable mechanic al s tr e ng th t o w ar ds w ound he aling applic a tion. Journal of Ma t erials Che mis tr y B , 6(43), 7066-7075, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1039/ c8tb01757c. X u, Y ., Han, J ., & Lin, H. (2017). F abric a tion and char act eriz a tion of a self -cr osslinking chit osan h y dr og el unde r mild c onditions with - out the use of s tr ong bases. Carboh y dr P olym, 156, 372-379, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/j.c arbpol.2016.09.046. Y ang , J ., Zhang , X., Ma, M., & X u, F . (2015). Modula tion of Assem - bly and Dynamics in Colloidal Hy dr og els via Ionic Bridg e fr om Cellulose N anofibrils and P oly(e th yle ne gly c ol). A CS Macr o Le tt er s, 4(8), 829-833, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1021/ acsmac - r ole tt.5b00422. Z ande r , N . E., Dong , H., St e ele, J ., & Gr an t, J . T . (2014). Me t al c a t - ion cr oss-link ed nanoce llulose h y dr og els as tissue engineering sub s tr a t es. A CS Appl Ma t er In t e rf ace s, 6(21), 18502-18510, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1021/ am506007z. 69 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 1 INTRODUCTION 1 UVOD W ood is de fin ed as the sec ondar y xylem of w oody plan ts, and in engineer ing t erms as a polymer c omposit e c omposed of s tructur al c omponen ts (95 % t o 98 %) (Holmbom, 2011; V ek e t al., 2019a). These include cellulose, lign in and hemicelluloses (Sjös tr öm, 199 3; F eng el and W eg ener , 1989). In addition, w ood tissues also c on t ain smaller amoun ts of non-s tructur al c ompoun ds c alled e x tr activ es (Sjös tr öm, 199 3; F eng el and W eg ener , 1989). These ar e v arious lo w - or medium-molecular -w eigh t sub s t ances f ou nd in cell lum ina and in t er cellular OPTIMIZATION OF ACCELERATED SOLVENT EXTRACTION (ASE) OF SILVER FIR WOOD (ABIES ALBA MILL.) OPTIMIZACIJA POSPEŠENE EKSTRAKCIJE S TOPILI (ASE) NA PRIMERU LESA BELE JELKE (ABIES ALBA MILL.) Eli K eržič 1* , Viljem V ek 1 , Ida P oljanšek 1 , Primo ž Ov en 1 UDK 630*813.2 Original scien tific article / Iz virni znans tv eni članek R eceiv ed / Prispelo : 29. 11. 2019 Accep t ed / Spr eje t o: 17. 12. 2019 V ol. 68, N o. 2, 69-77 DOI: h ttp s: //doi.or g /10.26614/le s-w ood.2019. v6 8n02a06 Abstract / Izvleček Abstract: Qualitative and quantitative analysis of wood plant extractives depend on the efficiency of the extraction method used. The aim of this study was the application of the accelerated solvent extraction system ASE 350 to obtain hydrophilic extracts form silver fir wood (Abies alba Mill.) and optimization of the extraction protocol. Silver fir trees originated from Kočevska Reka. Dissected and milled samples of sapwood, heartwood and knots were extracted with the ASE 350 with water, ethanol (95 % aq), acetone (95 % aq) and ethyl acetate. The number of extraction cycles was determined. Analysis of extracts was done by UV/Vis spectrophotometry and HPLC. The most effective solvent for the extraction of phenolic components from heartwood was ethanol (95 % aq), in the case of sapwood water and acetone (95 % aq) in the case of knotwood. Only two 5-minute extraction cycles were required for sufficient extraction yield when using ASE 350 at 100 °C and 103.42 bar. Keywords: accelerated solvent extraction (ASE), silver fir (Abies alba), hydrophilic extractives, UV/Vis, chromatography Izvleček: Kvalitativna in kvantitativna analiza ekstraktivov iz lesa je v veliki meri odvisna od učinkovitosti uporabljene ekstrakcijske metode. Cilj te študije je bil uporabiti sistem za pospešeno ekstrakcijo ASE 350 za pridobivanje hidrofilnih ekstraktivov iz lesa bele jelke (Abies alba Mill.) ter optimizirati protokol ekstrakcije. Drevesa bele jelke so bila posekana v gozdovih Kočevske Reke. Izolirane in zmlete vzorce beljave, jedrovine in grč smo ekstrahirali z ASE 350 z vodo, etanolom (95 % aq), acetonom (95 % aq) in etil acetatom. Določili smo število ekstrakcijskih ciklov. Semi-kvantitativno analizo ekstraktov smo izvedli z UV/Vis spektrofotometrijo, kvalitativno analizo pa s HPLC. Najučinkovitejše topilo za ekstrakcijo fenolnih komponent iz jedrovine je bil etanol (95 % aq), v primeru beljave je bila to voda, pri grčah pa aceton (95 % aq). Za učinkovito ekstrakcijo z uporabo ASE 350 pri 100 °C in 103,42 bar sta bila potrebna le dva 5-minutna ekstrakcijska cikla. Ključne besede: pospešena ekstrakcija s topili (ASE), bela jelka (Abies alba), hidrofilni ekstraktivi, UV/Vis, kromatografija 1 Univ er sity of Ljubljana, Biot echnic al F aculty , Departmen t of W ood Science and T echnology , Ljubljana, Slo v enia * e-mail: eli.k erzic@b f .uni-lj.si spaces (Ov en e t al., 2011). Some e x tr activ es ar e import an t fr om a ph y siolog ic al poin t of vie w as the y pla y an import an t r ole in plan t me t abolism, lik e nons tructur al c arboh y dr a t es, s t er ols and f a tty acids (T aiz & Z eig er , 2002). The e x tr activ es tha t ar e c onsider ed as sec ondar y me t abolit es c on tribut e t o the pr ot ection of plan ts ag ains t herbiv or ous animals and micr oor g anisms (fungi), a ttr act pollina t or s, and enable plan t -t o-plan t c ompe tition and s ymbiosis be tw een or g anisms (T aiz & Z eig er , 2002). Ex tr activ es c an be e x tr act ed fr om w ood with w a t er or or g anic solv en ts (Ov en e t al., 2011). Giv en the solv en t in which the y ar e soluble, e x tr activ es c an be divid ed in t o lipophilic and h y dr ophilic (V ek e t al., 2016). Hy dr ophilic e x tr acts ar e c ompounds soluble in pola r solv en ts. The y incl ude sug ar s, phenolic acids, fla v onoids, s tilbene, quinones, lignans and 70 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 t annins (Willför e t al., 2003a ; Willf ör e t al., 2004). Ho w e v er , lipophilic e x tr acts ar e c ompounds soluble in non-polar or g anic solv en ts. The f ollo wing gr oup s of lipop hilic e x tr acts ar e pr ese n t in tr ees: f a tty acids, triacylgly cer ols, w a x es, s t er ols and t erpenoids (V ek e t al., 2019a). V arious pr ocedur es ar e used f or e x tr action fr om w ood. The mos t fr equen tly used me thods ar e c on v en tional So xhle t e x tr action (V ek e t. al., 2018), ultr asound-assis t ed e x tr action (San t os e t al., 2019), micr o w a v e-assis t ed e x tr action (Quiles-Carrillo e t al., 2019), acceler a t ed solv en t e x tr action and super critic al fluid e x tr action (F eng e t al., 2016). Acceler a t ed sol v en t e x tr action (ASE), a t echn ique pa t en t ed b y Dio ne x Corpor a tion, has r eceiv ed incr eased a tt en tion due t o its suit ability f or e x tr acting v arious plan t ma t erial. In this t echnique, the liquid phase is used a t high pr essur e and t em per a tur e but belo w a critic al poin t. High pr essur e is r equir ed t o k eep the solv en t in a liquid s t a t e, and the pr essur e r ar ely a ff ects the e x tr action pr ocess. This appr oach is c onsider ed an e ff ectiv e w a y t o incr ease aut oma tion, but it c an also short en the pr ocess time and r educe the amoun t of solv en t r equir ed f or e x tr action (Prieg o-Capot e & Delg ado de la T orr e, 201 3). ASE has a c ompar able e x tr action yield t o tha t a t the So xhle t e x tr action, with less time and solv en ts being c onsumed (V ek e t al., 2018). Anothe r adv an t ag e of the ASE s y s t em is its c onnectivity t o other s t ep s of analy tic al pr ocesses, such as filtr a tion, pr ec oncen tr a tion, deriv a tiz a tion, chr oma t ogr aphic separ a tion or de t ection. ASE c an also be used t o e x tr act c ompounds tha t ha v e lo w solubility in the select ed solv en t (e. g., w a t er). Prior t o e x tr action with ASE, solid samples such as w oo d mus t be gr ound and sie v ed t o ob t ain a homog eneous fr action. The sample thus pr epar ed is loade d in t o an e x tr action cell which is insert ed K eržič, E., V ek, V ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: Op timiz acija pospešene ek s tr ak cije s t opili (ASE) na primeru lesa bele jelk e (Abies alba Mill.) Figure 1. The device for accelerated solvent extraction, an ASE 350 (Thermo Scientific Dionex), in the laboratory of the Chair of the Chemistry of Wood and other Lignocellulosic Materials at the Department of Wood Science and Technology, Biotechnical Faculty, and a schematic diagram of the system (Thermo Scientific, 2013) Slika 1. Naprava za pospešeno ekstrakcijo ASE 350 (Thermo Scientific Dionex) v laboratoriju Katedre za kemijo lesa in drugih lignoceluloznih materialov Oddelka za lesarstvo na Biotehniški fakulteti in shematski prikaz sistema (Thermo Scientific, 2013) 71 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 in t o the ASE s y s t em. The e x tr action cell is r es t or ed t o the select ed t emper a tur e and then filled with the sol v en t, ther eb y incr ea sing the pr essur e in the e x tr action cell. When the t emper a tur e and pr essur e ar e balanced then a s t a tic e x tr action cy cle t ak es pla ce and las ts f or pr e-se t time. Aft er s t a tic e x tr action is c omple t ed, the v alv e opens and the e x tr act is pour ed in t o a c ollecting bottle. The e x tr action cell is w ashed with solv en t or blo wn with inert g as (e. g. nitr og en) be f or e and a ft er e x tr action (Prieg o-Capot e & Delg ado de la T orr e, 2013). The aim of the s tudy w as op timiz a tion of e x tr action usin g an ASE 350 (Thermo Scien tific Dione x) (Figur e 1), which included selection of the bes t e x tr action solv en t and e x amina tion of the number of e x tr action cy cles needed t o ma ximiz e e x tr action yield of diff er en t w ood tissues of silv er fir (Abies alba Mill.). 2 MATERIALS AND METHODS 2 MATERIALI IN METODE 2.1 CHEMICALS AND STANDARDS 2.1 KEMIKALIJE IN STANDARDI All the solv en ts and r eag en ts w er e of analy tic al gr ade. The e x tr action solv en ts (w a t er , ace t one, e thanol, and e th yl ace t a t e) and solv en ts f or chr oma t ogr aphic analy sis w er e pur chased fr om Sigma Aldrich (St einheim, German y). The F olin- Cioc alt eu phen ol r eag en t (2 N), sodium c arbona t e (anh y dr ous) and g allic acid monoh y dr a t e (HPL C assa y , ≥ 99 %) w er e pr o vided b y Mer ck (Sigma Aldrich Chemie). 2.2 PLANT MATERIAL AND PREPARATION OF SAMPLES 2.2 RASTLINSKI MATERIAL IN PRIPRAVA VZORCEV Thr ee silv er fir tr ees (Abies alba Mill.) origina ting fr om the f or es t of K oče v sk a R ek a w er e included in the s tudy . T r ee f elling w as c arried out in mid-December 2018. The sample discs w er e t ak en fr om the upper trunk s. The discs w er e planed, ther ea ft er w e mark ed the boundar y be tw een the sap w ood and heartw ood, c oun t ed the gr o w th rings, measur ed their diame t er s, and mark ed the sampling poin ts. W ood tissues fr om the trunk, knots and br anches w er e sampled. Individual samples w er e dried a t 40 °C f or 24 hour s and then disin t egr a t ed on a R e tsch SM 200 0 cutting mill using a sie v e with 1 mm openings. The gr ound samples w er e s t or ed in a dark and c ool place un til the beginning of the chemic al analy z es. Be f or e e x tr action, all samples w er e fr ee z e-dried t o an ab solut ely dr y s t a t e f or 24 h a t - 85° C and 0.045 mbar. 2.3 EXTRACTION 2.3 EKSTRAKCIJA Homog eniz ed heartw ood (HW), sap w ood (S W), and knotw ood (K W) samples fr om all sample discs w er e e x tr act ed a t ele v a t ed t emper a tur e and pr essur e (100 °C and 103.42 bar) on an accelerated solvent extrac tion system, an ASE 350. W e used diff er en t solv en ts: w a t er , E tOH / H 2 O (95/5, v/v), E tO Ac, and Me 2 C O / H 2 O (95/5, v/v). Aft er selecting the appr opria t e solv en t, the samples w er e e x tr act ed with fiv e e x tr action cy cles (5 min per cy cle). W e c ap tur ed the e x tr acts fr om each cy cle separ a t ely . The e x tr acts w er e e v alua t ed c olorime tric ally b y using UV /Vis spectr ophot ome tr y . 2.4 SPECTROPHOTOMETRIC ANALYSIS 2.4 SPEKTROFOTOMETRIČNA ANALIZA T ot al phenols w er e measur ed acc or ding t o the pr ot oc ol alr eady described in V ek e t al. (2013, 2014), Sc albert e t al. (1989) and Single t on and R ossi (1965). Dilut ed F olin-Cioc alt eu phenol r eag en t (aq) and an aqueous solution of sodium c arbona t e (75 g /l) w er e added t o each w ood e x tr act. Aft er incuba tion of the r eaction mix tur es, the ab sorbance w as measur ed a t 765 nm with a UV /Vis spectr ophot ome t er Lambada (P erkin-Elmer). The r esults w er e de t ermined b y the s t andar d cur v e of g allic acid and e xpr essed in milligr ams of g allic acid equiv alen ts per gr am of dried w ood sample (mg GAE/ g). 2.5 HIGH-PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY (HPLC) 2.5 TEKOČINSKA KROMATOGRAFIJA VISOKE LOČLJIVOSTI (HPLC) Chr oma t ogr aphic analy sis w as perf ormed on a Thermo Scien tific s y s t em f or high perf ormance liquid chr oma t ogr aph y (Acc ela HPL C) equipped with a phot odiode arr a y de t ect or (PD A). Separ a tion of samples w as done on a Thermo Accuc or e ODS c olumn (4.6 id × 150 mm, 2.6 μm). W a t er (A) and me thanol (B), both c on t aining 0.1 % of f ormic K eržič, E., V ek, V ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: Op timiz a tion of acceler a t ed solv en t e x tr action (ASE) of silv er fir w ood (Abies alba Mill.) 72 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 acid, ser v ed as a mobile ph ase. The flo w r a t e of the mobile ph ase w as se t a t 1000 μl/min. The gr adien t used w as 5–95 % of the solv en t (B). Both the aut osampl er c on t aining sample tr a y s and the c olumn o v en w er e thermos t a t ed a t 5 °C and 30 °C, res pectively. Absorbance was measured at 275 nm and UV spectra were recorded from 200 nm to 400 nm. Peak identities were investigated by comparison of retention times and UV spectra of separated compounds with those of analytical standards. Th e chromatographic method was linear in the selected concentration range (R2 ≥ 0.99). The samples w er e measur ed in triplic a t e. The iden tific a tion of pheno lic c ompounds w as done with the aid of e x t ernal s t andar ds. 3 RESULTS AND DISCUSSION 3 REZULTATI IN DISKUSIJA Chemic al analy sis included de t ermina tion of t ot al ph enol c on t en t and iden tific a tion of individual phenolic c ompounds (lign ans, fla v onoids and phenolic acids). The aim of this s tudy w as t o ma ximiz e the yields of the t ar g et c ompounds. Figur e 2 show s the c on t en ts of t ot al phenols in the aqueous (H 2 O), ethanol (E tOH/ H 2 O), eth yl acet a t e (E tO Ac) and acet one (Me 2 CO/ H 2 O) e xtr acts of heartw ood (HW), sapw ood (S W), and knotw ood (K W) of silv er fir (A. alba). The e xtr action yields w er e diff er en t with the v arious solv en ts used f or the diff er en t c a t eg ories of w ood. The mos t e ff ectiv e solv en t f or the e xtr action of phenolic c omponen ts fr om heartw ood w as e thanol/ w a t er (95/5, v/v), while in the c ase of sapw ood it w as w a t er and in tha t of knotw ood it w as ace t one/w a t er (95/5, v/v) (Figur e 2). E th yl ace t a t e g a v e the low es t e xtr action yield in the c ase of all tissues. Ace t one/ w a t er (95/5) w as chosen as the mos t pr omising solv en t f or further sequen tial e xtr actions, bec ause the e xtr action yield of knotw ood is the f ocus of the indus trial partner who support ed this in v es tig a tion. Further e xperimen t al w ork f ocused on e x amina tion of the number of e x tr action cy cles needed t o ma ximiz e the e x tr action yield. Figur e 3 sho w s the c on t en ts of t ot al phenols in the e x tr acts ob t ained a t fiv e successiv e e x tr action cy cles. K eržič, E., V ek, V ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: Op timiz acija pospešene ek s tr ak cije s t opili (ASE) na primeru lesa bele jelk e (Abies alba Mill.) Figure 2. Content of total phenols in the aqueous (H 2 O), ethanol (EtOH/H 2 O), ethyl acetate (EtOAc), and acetone (Me 2 CO/H 2 O) extracts of heartwood (HW), sapwood (SW), and knotwood (KW) of silver fir (A . alba) (the frame indicates the most suitable solvent) Slika 2. Vsebnost celokupnih fenolov v vodnih (H 2 O), etanolnih (EtOH/H 2 O), etil acetatnih (EtOAc) in acetonskih (Me 2 CO/H 2 O) ekstraktih jedrovine (HW), beljave (SW) in lesa grč (KW) bele jelke (A . alba) (z okvirjem je označeno najbolj primerno topilo) 73 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Figur e 3 r e v eals tha t the e x tr action yield decr eased with each c onsecutiv e cy cle. Mos t e x tr acts w er e ob t ained fr om w ood with the fir s t e x tr action cy cle (V ek e t al., 2019b). The amoun t of t ot al phenols in the e x tr acts of knotw ood w as 407.5 mg /L a ft er the fir s t e x tr action cy cle, 34.1 mg /L a ft er the sec ond, and less than 10 mg /L w er e ob t ained fr om the f ollo wing cy cles. In the e x tr acts of heartw ood and sap w ood, the c on t en t of t ot al phenols w as alr eady 10 mg /L or lo w er in the sec ond e x tr action cy cle. The r esults of this analy sis sho w tha t only tw o e x tr action cy cles ar e r equir ed f or sufficien t e x tr action yield, which c orr esponds t o the pr ot oc ol described b y Willf ör e t al. (2003b). The chr oma t ogr ams in Figur e 4 sho w the c ompounds c on t ained in the ace t one e x tr acts of living knots of silv er fir (A. alba) a ft er the fir s t, sec ond, thir d and f ourth s t a tic e x tr action cy cles in the ASE s y s t em. The highes t peak s r epr esen t the lignans, which ar e the dominan t gr oup of c ompounds in the e xtr acts of silv er fir . The y ar e also pr esen t in the e xtr act of the sec ond e xtr action cy cle. In addition t o lignans, liv e knots also c on t ain phenolic acids and fla v onoids, which ar e r epr esen t ed by low er peak s in the chr oma t ogr am, and ar e no long er e xtr act ed with the sec ond cy cle, with the e x ception of t a xif olin. As the mos t polar c ompound, the fla v onoid epic a t echin (t r = 8.0 min) w as the fir s t t o elut e, f ollow ed by phenolic acids homov anilic acid (t r = 8.1 min) and c oumaric acid (t r = 9.5 min), fla v onoid t a xif olin (t r = 9.7 min), f erulic acid (t r = 10.0), lignans isolaricir esinol (Iso- Lari, t r = 10.2 min), laricir esinol (t r = 11.5 min), sec oisolaricir esinol (t r = 11.7 min), pinor esinol (t r = 12.6 min), and ma t air esinol (t r = 12.9 min), and finally the less polar fla v onoid quer cetin w as elut ed fr om the c olumn (t r = 13.6 min). Our r esults on c omposition of phenolic e xtr activ es of silv er fir w ood ar e in acc or dance with the da t a fr om the lit er a tur e (Willf ör et al., 2004; Benk ovic et al., 2017). K eržič, E., V ek, V ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: Op timiz a tion of acceler a t ed solv en t e x tr action (ASE) of silv er fir w ood (Abies alba Mill.) Figure 3. Content of total phenols in the acetone extracts of heartwood (HW), sapwood (SW) and knotwood (KW) of silver fir (A .alba) obtained in different successive extraction cycles (the frame indicates the appropriate number of cycles). Slika 3. Vsebnost celokupnih fenolov v acetonskih ekstraktih jedrovine (HW), beljave (SW) in lesa grč (KW) bele jelke (A . alba), pridobljenih v različnih zaporednih ekstrakcijskih ciklih (z okvirjem je označeno primerno število ciklov). 74 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 K eržič, E., V ek, V ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: Op timiz acija pospešene ek s tr ak cije s t opili (ASE) na primeru lesa bele jelk e (Abies alba Mill.) Figure 4. HPLC-PDA chromatograms of silver fir extracts (A . alba) taken at 280 nm. Acetone extracts of living knots after a) the first, b) second, c) third and d) fourth static extraction cycles in the ASE system (the numbers of marked compounds given in Table 1). Slika 4. Kromatogrami HPLC-PDA ekstraktov bele jelke (A . alba), posneti pri 280 nm. Acetonski ekstrakt lesa žive grče po a) prvem, b) drugem c) tretjem in d) četrtem statičnem ekstrakcijskem ciklu v sistemu ASE (s številkami označene spojine so podane v preglednici 1). 75 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 4 CONCLUSION 4 ZAKLJUČEK The r esults of the analy sis sho w tha t only tw o e x tr action cy cles, each 5 min long , ar e r equir ed f or sufficien t e x tr action yield when using an acceler a t ed solv en t e x tr action s y s t em ASE 350 a t T = 100 °C and P = 103.42 bar, to remove the majority of phenolic components present in a diff er en t w ood tissues of sil v er fir tr ee (A. alba ). Acceler a t ed solv en t e x tr action is c onsider ed an e ff ectiv e e x tr action me thod, one which essen tially r educes the e x tr action time and c onsump tion of solv en ts, while ma ximizing the e x tr action e fficiency in c omparison t o tr aditional e x tr action me thods. The e x tr action pr ot oc ol es t ablished in this s tudy will be further emplo y ed in e x t ensiv e in v es tig a tion of the h y dr oph ilic e x tr activ es c on t en t in the w ood and bark of silv er fir fr om diff er en t gr o w th sit es, t o mee t the needs of our indus trial partner . 5 SUMMARY 5 POVZETEK Učink o vit os t up or abljene ek s tr ak cijsk e me t ode v v eliki meri vpliv a na kv alit a tivno in kv an tit a tivno analiz o lesnih ek s tr ak tiv o v . Pri ek s tr ak ciji iz lesa se posluž ujemo r azličnih ek s tr ak cijskih pos t opk o v . Med najpog os t eje upor ablj ene t ehnik e š t ejemo ek s tr ak cijo v So xhle t o v em apar a tu, ultr az v očno ek s tr ak cijo , ek s tr ak cijo z mikr o v alo vi, pospešeno ek s tr ak cijo in superkritično ek s tr ak cijo. V pričujoči š tudiji smo upor abili eno od sodobnejših t ehnik, s k omer cialni m poimeno v anjem ASE (akr onim z a acceler a t ed solv en t e x tr action). P ospešena ek s tr ak cija ASE je (Single t on & R ossi 1965) me t oda, pri k a t eri se up or ablja t ek oč a f az a pri visok em tlak u in t emper a turi, v endar pod kritično t očk o. Visok tlak je potr eben z a ohr anjanje t opila v t ek očem s t anju, v endar t a le r edk o vpliv a na pos t opek ek s tr ak cije. S t em pris t opo m lahk o po v eč amo a v t oma tiz acijo , skr ajšamo č as pos t opk a in zmanjšamo k oličino t opila, potr ebneg a z a ek s tr ak cijo. Cilj š tud ije je bil upor abiti sis t em z a pospešeno ek s tr ak cijo ASE 350 z a pridobiv anje hidr ofilnih ek s tr ak tiv o v iz r azličnih k a t eg orij lesa bele jelk e (Abies alba Mill.) t er op timizir a ti pr ot ok ol ek s tr ak cije. V t a namen smo s sis t emom z a pospešeno ek s tr ak cijo ASE 350 iz v edli ek s tr ak cije z r azličnimi t opili in v v eč s t a tičnih ek s tr ak cijskih ciklih t er iz v edli analiz e posame znih ek s tr ak t o v . V š tudij o so bi la vključena dr e v esa bele jelk e, ki so bila posek ana v g o z do vih K oče v sk e R ek e. V z or čne k olut e smo odv z eli iz z g ornjeg a dela dr e v es. V miz ar ski dela vnici smo iz olir ali v z or ce belja v e, jedr o vine in gr č t er jih zmleli na delce, v elik e 1 mm ali manj. Z namenom iden tifik acije najučink o vit ejšeg a ek s tr ak cijsk eg a t opila smo zmle t e v z or ce ek s tr ahir ali z ASE 350 pri 100 °C in 103,42 bar z v odo , e t anolom / v odo (95/5), ace t onom / v odo (95/5) in e til ace t a t om. Z z ajemanjem ek s tr ak t a v sak eg a K eržič, E., V ek, V ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: Op timiz a tion of acceler a t ed solv en t e x tr action (ASE) of silv er fir w ood (Abies alba Mill.) Table 1. Identification of the marked peaks on the chromatogram Preglednica 1. Identifikacija označenih vrhov na kromatogramu Peak number / Št. vrha Identified phenolic compound / Identificirana fenolna spojina Compound type / Tip spojine R t of HPLC analysis / R t HPLC-analize [min] 1. Epic a t e chin / Epik a t ehin Fla v onoid / Fla v onoid 7.96 2. Homo v anillic acid / Homo v anilinsk a kislina Phe nolic acid / F enolna kislina 8.14 3. Coumaric acid / K umarilna kislina Phe nolic acid / F enolna kislina 9.46 4. T a xif olin / T ak sif olin Fla v onoid / Fla v onoid 9.69 5. F erulic acid / F erulna kislina Phe nolic acid / F enolna kislina 9.99 6. Isolaricir esinol / Iz olaricir e zinol Lignan / Lignan 10.20 7. Laricir esinol / Laricir e zinol Lignan / Lignan 11.50 8. Se c oisolaricir e sinol / Sek oiz olaricir e zinol Lignan / Lignan 11.74 9. Pinor e sinol / Pinor e zinol Lignan / Lignan 12.60 10. Ma t air esinol / Ma t air e zinol Lignan / Lignan 12.91 11. Quer ce tin / K v er ce tin Fla v onoid / Fla v onoid 13.60 76 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 ek s tr ak cijsk eg a cikla posebej in analiz o le-t eh smo na t o do ločili š t e vilo ek s tr ak cij skih ciklo v . S t em smo op timizir ali č as ek s tr ak cije in por abo t opila. Semi- kv an tit a tivno analiz o ek s tr ak t o v smo iz v edli z UV / Vis spek tr of ot ome trijo , kv alit a tivno analiz o pa s HPL C z upor abo z unanjih s t andar do v . Najučink o vit ejše t opilo z a ek s tr ak cijo f enolnih k omponen t iz jedr o vine je bi l e t anol / v oda (95/5, v/v), v primeru belja v e je bila t o v oda, pri gr č ah pa ace t on / v oda (95/5, v/v). R e z ult a ti t e analiz e so pok az ali, da s t a z a učink o vit o ek s tr ak cijo f enolnih spojin s pospešenim sis t emom z a ek s tr ak cijo ASE 350 pri T = 100 °C in P = 103,42 bar , potr ebna le dv a ek s tr ak cijsk a cikla, tr ajajoč a po 5 minut. Spojine, ki smo jih iden tificir ali v lesu bele jelk e, so bile epik a t ehin , homo v anilin sk a kislina, k umarilna kislina, t ak sif olin, f erulna kislina, iz olaricir e zinol, laricir e zinol, sek oiz olaricir e zinol, pinor e zinol, ma t air e zinol in kv er ce tin. Pr e vladujoč a sk upina spojin so bili lignani iz olaricir e zinol, laricir e zinol in sek oiz olaricir e zinol. ACKNOWLEDGMENTS ZAHVALA The author s w ould lik e t o thank t o the pr ogr amme gr oup P4-0015 W ood and lignocellulosic c omposit es f or partial financial support of the r esear ch. The r esear ch and partial financing of ASE 350 w as pr o vided within the RDI pr oject Cel. Cy cle: “P ot en tial of biomass f or de v elopmen t of adv anced ma t erials and bio-based pr oducts” , c o- financed b y the R epublic of Slo v enia, Minis tr y of E duc a tion, Science and Sport, and Eur opean Union thr ough the Eur opean R egional De v elopmen t Fund, 2016-2020. Financial support f or pur chasing of the ASE 350 and r esear ch w as partially pr o vided within the pr oject APPLA USE (UIA02-228) c o- financed b y the Eur opean R egional De v elopmen t Fund thr ough the Urban Inno v a tiv e Actions Initia tiv e (w w w .ljubljana.si/ en/ applause/). Special thank s g oes t o Ar s Pharmae d.o.o. f or pur chasing the chr oma t ogr aphic s t andar ds of lignans, t o St e f an Willf ör and P a trick E cklund fr om Åbo Ak ademi Univ er sity f or dona tion of lignans, and t o Mr . Aleš Mar olt and the c ompan y K oče v ski les d.o.o. f or pr o viding silv er fir ma t erial. LITERATURE VIRI Benk o vic, E. T ., Zig on, D ., Mihailo vic, V ., P e t elinc, T ., Jamnik, P ., & K r e ft, S. (2017). Iden tific a tion, in vi tr o and in viv o An tio xidan t Activity , and Gas tr oin t es tinal St ability of Lignans fr om Silv er Fir (Abies alba) W ood Ex tr act. Journal of W ood Che mis tr y and T echnology , 37, 467-477. F eng e l, D ., & W eg e ner , G. (1989). W ood: chemis tr y , ultr as tructur e , r e actions. W alt er de Gruy t er , Berlin, N e w Y ork. F eng , Y ., & Me ier , D . (2016). Comparison of supe r critic al C O2, liquid C O2, and sol v en t e x tr action of chemic als fr om a c omme r cial slo w p yr oly sis liquid of be ech w ood. Biomass and Bioe ner gy , 85, 346–354, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/ J . BIOMBIOE.2015.12.027. Holmbom, B. (2011). Ex tr action and utilisa tion of non-s tructur al w ood and bark c ompone n ts. In: Bior e fine ing of F or e s t R e sour ces, (F ebruar y), 178–224. Ov en, P ., V e k, V ., & P oljanše k, I. (2011). Fla v onoidi le sa in dr e v esne sk orje. Les, 63, (11/12), 412–417. Prieg o-Capot e, F ., & Delg ado de la T orr e , M. de l P . (2013). Accele r a t ed liquid e x tr action. In: R os t agno , M. A ., Pr ado , J . M.: N a tur al pr oduct e x tr action: Principles and applic a tions. Br azil, Univ e r sity of Campinas. Quiles-Carrillo , L., Me llinas, C., Garrig os, M. C., Balart, R ., & T orr e s- Giner , S. (2019). Op timiz a tion of Micr o w a v e -Assis t ed Ex tr action of Phe nolic Compounds with An tio xidan t Activity fr om Car ob P ods. F ood Analy tic al Me thods, 2480–2490, DOI: h ttp s://doi. or g /10.1007/ s12161-019-01596-3. San t os, K . A ., Gonç alv es, J . E., Car do z o-Filho , L., & da Silv a, E. A . (2019). Pr essuriz ed liquid and ultr asound-assis t e d e x tr action of α-bisabolol fr om c andeia (Eremanthus erythropappus) w ood. Indus trial Cr op s and Pr oducts, 130, 428–435, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1016/ J .IN DCR OP .2019.01.013. Sc albert, A ., Mon tie s, B., & Janin, G. (1989). T annins in w ood: c omparison of diff e r e n t es tima tion me thods. Journal of Agricultur al and F ood Chemis tr y , 37, 1324-1329. Single t on, V . L., & R ossi, J . A ., Jr . (1965). Colorime tr y of T ot al Phe nolics with Phosphomolybdic-Phosphotungs tic Acid R e ag e n ts. Americ an Journalof Enology andViticultur e , 16, 144-158. Sjös tr öm, E. (1983). W ood Che mis tr y: Fundame n t als and Applic a tions. N e w Y ork, Ac ademic Pr e ss, Inc. T aiz, L., & Z eig e r , E. (2002). Plan t Ph y siology . 3r d ed. Sunderland, Sinaue r Associa t e s. Thermo Scien tific (2013). Accele r a t ed Solv en t Ex tr action, URL: https://www .k obis.si/pr odajni-pr ogr am/pripr a va-vz orcev/ ASE -150-350.pdf . V e k, V ., Ov en, P ., & Humar , M. (2013). Phe nolic e x tr activ es of w ound-associa t ed w ood of be ech and their fungicidal e ff e ct. In t e rna tional Biode t e rior a tion and Biodegr ada tion, 77, 91-97. V e k, V ., Ov en, P ., T er s, T ., P oljanše k, I., & Hin t e r s t oisser , B. (2014). Ex tr activ e s of mechanic ally w ounde d w ood and knots in be ech. Holz f or schung , pp. 529. K eržič, E., V ek, V ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: Op timiz acija pospešene ek s tr ak cije s t opili (ASE) na primeru lesa bele jelk e (Abies alba Mill.) 77 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 V e k, V ., Ov en, P ., & P oljanše k, I. (2016). Pr egle d lipofilnih i hidr ofilnih ek s tr ak tivnih tv ari u tk ivima obične bukv e . Dr vna Indus trija, 67(1), 85–96, DOI: h ttp s://doi.or g /10.5552/drind.2016.1511. V e k, V ., Ov en, P ., & P oljanše k, I. (2018). Comparison of tw o e x tr action and tw o chr oma t ogr aphic me thods in analy sis of be ech w ood e x tr activ es. Eur opean Journal of W ood and W ood Pr oducts, 76(1), 389–392, DOI: h ttp s://doi.or g /10.1007/ s00107-017- 1216-5. V e k, V ., Viv od, B., P oljanše k, I., & Ov en, P . (2019a). V sebnos t ek s tr ak tiv o v v sk orji in le su r obinije (Robinia pseudoacacia l.) Con t e n t of e x tr activ es in bark and w ood of black locus t (Robinia pseudoacacia l.). Act a Silv ae e t Ligni, 119, 13–25, DOI: h ttp s://doi.or g /10.20315/ ASe tL.119.2 V e k, V ., P oljanše k, I., & Ov en, P . (2019b). E fficiency of thr e e c on v e n tional me thods f or e x tr action of dih y dr or obine tin and r obine tin fr om w ood of black locus t. Eur opean Journal of W ood and W ood Pr oducts, 77, 891–901. Willf or , S., Hemming , J ., R e unanen, M., & Holmbom, B. (2003a). Phe nolic and lipophilic e x tr activ es in Sc ots pine knots and s t em w ood. Holz f or schung , 57, 359-372. K eržič, E., V ek, V ., P oljanšek, I., & Ov en, P .: Op timiz a tion of acceler a t ed solv en t e x tr action (ASE) of silv er fir w ood (Abies alba Mill.) 78 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 79 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News T udi le t os so se alumni in alumne Oddelk a z a lesar s tv o zbr ali na r ednem le tnem sr eč anju. Na 12. sr eč anju AL UMNI kluba, ki je pot ek alo 21. 11. 2019, se je zbr alo nad 130 alumnov . K ot vsa le t a doslej so tudi le t os poskrbeli z a prije tno , prija t eljsk o v z dušje. Udele ž enk e in udele ž enci sr eč anja so se z ačeli zbir a ti v popoldanskih ur ah. Sodela vk e in sodela v ci so jih popeljali po oddelk u in jim v ne f ormalnem po- g ov oru pr eds t a vili z animiv os ti in nov os ti iz življenja in dela našeg a oddelk a, ki so g a nek a t eri med njimi obisk ali pr vič po diplomi. Sledil je ur adni pr ogr am, s kr a tkimi pr eds t a vitv a- mi or g aniz a t orjev t er sponz orjev RENNER iz It alije in 12. srečanje ALUMNI kluba Oddelka za lesarstvo K a t arina Čuf ar AIC O TRADE d.o.o. iz Slov enije. Z nami so bili z as t op- niki obeh podjetij, ki s t a sk upaj sponz orir ali dog odek. Pr of . dr . Giov anni Ciafr e (RENNER) in Iv an A vbar (AIC O TRADE) s t a pr eds t a vila deja vnos t obeh podjetij. T udi le t os so se zbr ale in pr eds t a vile g ener acije, ki pr aznujejo okr ogle oble tnice diplomir anja. Spomi- ne na š tuden tsk e dni smo obujali z g ener acijami, ki so diplomir ale pr ed 40, 30 in 10 le ti. Z v one, P olona in Aleš so poskrbeli, da so se pr eds t a vniki njihovih g e- ner acij sr eč anja udele žili v posebno v elik em š t e vilu. Sr ečanja so se udele žili tudi tis ti, ki so pr ed kr a t - kim z aključili š tudij in š tudenti, v elik o pa je bilo alum- nov vseh drugih gener acij. P o tr adiciji so se sr ečanja udele žili tudi pr eds t a vniki najs t ar ejše gener acije di- plomant ov lesar s tv a, ki so naša najbolj zv es t a sk upina. Z adnji del sr eč anja je bil namenjen ne f ormal- nemu druž enju in mr e ž enju. Po 40 letih spet na fakulteti Priprave na uradni del programa, ekipa sponzorjev iz podjetij RENNER iz Italije in AICO TRADE d.o.o. iz Slovenije (v prvi vrsti) je pripravljena Najpomembnejše je druženje 80 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News AIC O TRADE d. o.o. je na slo v e nsk em tržišču od le t a 200 8 in je ek skluzivni doba vit elj bar v in lak o v pr oiz v ajalc a RENNER iz It alij e. Družinsk o podje tje deluje ž e 26 le t, v njem je 6 z aposlenih, gla vna de- ja vnos t je ser visir anje, pr odaj a t er dos t a v a po vr šin - skih ma t erialo v z a les. RENNER se nahaja v obrtni c oni Minerbio bli - z u Bolo gne in se r azpr os tir a na 98 000 m 2 po vr šin. Sk upina RENNER je prisotna na 5 k on tinen tih, v 63 drž a v ah. Z a pr odajo in ser visir anje skrbi 94 dis tri- but erje v . V ečja skladišč a z labor a t oriji ima v It aliji, Fr anciji, Rusiji, P oljski, Indiji, Španiji, V eliki Brit aniji in Bahr ainu. Le tna pr odaja doseg a 120 mio €, tr e- nutno je z apos lenih 320 oseb. 70 % pr oiz v odnje je namenjene iz v o z u, 30 % pa domačemu tr gu. Pr oiz v odnja po vr šinskih ma t erialo v z a les na osno vi t opil znaša 70 % celotne pr oiz v odnje, na v odni osno vi pa 30 %. V sak od ne vno v labor a t orijih r az vijejo do 5 no vih pr oduk t o v , celotno š t e vilo pr oi - z v odo v na osno vi t opil in v ode pa znaša ž e 7200. Cilj r az v oja je pr oiz v odnja v odnih lak o v z ar adi zmanjša - nja HOS -a, bol jših pog oje v z a upor abnik e, enos t a v - nejša upor aba, r azlični no vi e f ek ti, lužila, bar v e in no v a mark e tinšk a prilo žnos t. Cilj podje tja je biti najv ečji posam e zni pr oiz v ajal ec bar v in lak o v z a les v It aliji in šir še v E vr opi. AIC O r azpolag a na lok aciji obrtnišk e c one Cik a- v a v No v em me s tu z 2000 m 2 pokritih po vr šin. Skla - dišče se dopoln juje v sakih 14 dni z no vimi in s v e ži- AICO TRADE d.o.o. - podjetje s tradicijo in znanjem Iv an A vbar Druga skupna poletna šola Univerze v Ljubljani in Tehniške Univerze v Clausthalu Sebas tian Dahle, Mark o P e trič mi pr od uk ti. Od lak o v ponuja mo nitr o lak e, PU lak e v seh vr s t in kv alit e t, akrilne lak e, polies t er sk e lak e, UV lak e , epok si, v odne lak e z a notr anjos t in z una - njos t, v se vr s t e r azr edčil. Sr ce podje tja je mešalni - c a, kjer iz deluje mo pokrivne bar v e po RAL , NCS, CS in os t alih k art ah. Z a t o upor abljamo spek tr of ot ome t er in Cor ob napr a v o. Iz delujemo v se vr s t e lužil z a r azlične upo - r abe na t opilih in v odi. Imamo s v oj las t en k a t alog , iz delek pa lahk o prilag odimo tudi prič ak o v anjem in po vpr aše v anju k upce v . Znamo iz dela ti tudi poseb - ne specialne finiše z a visok o kv alit e tno pohiš tv o. P oleg gla vne deja vnos ti imamo v pr ogr amu tudi lepila z a les, mon t ažni ma t erial z a RAL mon t a- ž o , brusni in po lirni ma t erial, t ek oče in pr ašne bar v e z a k o vino , pon ujamo pr odajo sis t emo v z a sublima - cijo in linije z a po vr šinsk o obdela v o lesa. P o nar očilu s v oje pr oiz v ode dos t a vljamo z naši - mi v o zili do k ončnih k upce v . Sep t embr a 201 9 smo iz v edli drug o sk upno po - le tno šolo Univ erz e v Ljubljani (Biot ehnišk a f ak ul - t e t a, Oddelek z a lesar s tv o) in T ehnišk e Univ erz e v Claus thalu v N emčiji, na Univ erzi v Claus thalu. Slo - v enski in nemški š tuden tje so v okviru t eme „ V mes - ne f az e na bioloških - lignocelulo znih ma t erialih “ dobili pr ak tično nalog o , da samo v š tirih dneh z a- snujejo in iz delajo funk cionalno vrtno pohiš tv o. Klop, ki so jo mor ali iz dela ti, je mor ala biti primerna z a z una njo upo r abo t er tr ajno s tna in t ak a, da bi bilo v ečino njenih ses t a vnih delo v mo žno r eciklir a ti. Z izziv om se je soočilo dv anajs t ljubljanskih dok t or - skih in magis tr skih študentov ter dva š tuden t a z Univ erz e v Claus thalu. 81 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News Štiri mešane skupine s študenti iz Clausthala in Ljubljane predstavljajo rezultate svojega projektnega dela Ekskurzija v muzej rudnikov Pri dog odk u, ki smo g a or g anizir ali sodela v ci sk upine z a obdela v o po vr šin na K a t edri z a lepljenje, lesne k ompo zit e, obdela v o po vr šin in k ons truir anje, t er pri k a t er em je sodelo v al tudi član K a t edr e z a les- ne šk od ljiv ce, z aščit o in modi fik acijo lesa, je bila še posebej pomembna vlog a Dr . Sebas tiana Dahleja. Dr . Dahle je nek danji sodela v ec Cen tr a z a gr adnjo ma t erialo v Claus thal in tr enutno štipendist e vr o- p sk eg a pr ogr ama Marie Sklo do w sk a Curie na Bio - t ehniški f ak ult e ti (Oddelek z a lesar s tv o) Univ erz e v Ljubljani. V t ednu pr ed pole tno šolo smo najpr ej iz v edli video k on f er enc o , ki je bila namenjena spo zna v an- ju slo v e nskih in nemških š tuden t o v , t eor e tičnim pr eda v anjem pr eda v a t elje v iz Slo v enije in Nemčije t er obli k o v anju pr vih z amisli in izmenja vi idej, t ak o da bi bilo delo v Nemčiji čim bolj učink o vit o t er da bi š tuden tje v kr a tk em č asu uspeli r ealizir a ti s v oje pr ojek t e. T o jim je tudi uspel o: „ V samo dv eh dneh gr adnje so us tv arili odlične sede ž e, “ je dejal dr . Leif St euernag el z Inštituta za polimer e in t ehnologijo polimer o v na z aključni pr eds t a vitvi pole tne šole v če trt ek, 19.9.2019. Na z aključni pr eds t a vitvi so pr ojek t e ocenili dr . Leif St euernag el, pr of . dr . Mark o P e trič z Biot eh- nišk e f ak ult e t e v Ljubljani t er Michael W einmann iz Cen tr a z a univ erzit e tno didak tik o TU Claus thal. 82 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News Prvi slovenski dan plazme First Slovene Plasma Day Sebas tian Dahle, Mark o P e trič V pone deljek, 30. sep t embr a 2019, je Biot ehnišk a f ak ult e t a or g anizir ala Pr vi slo v enski dan plazme, sk upaj s k olegi iz Cen tr a odli čnos ti InnoR ene w , In- š titut a Jo ž e f St e f an in Gospod ar sk e zbornice Slo v e- nije. Do g odek je pot ek al v pr os t orih no v ous t ano v - ljeneg a cen tr a z a plazmo in Oddelk a z a lesar s tv o. Z a Dan plazme je bilo izk az ano v elik o z animanje s s tr ani ak ademskih kr og o v in indus trije, saj je priv a- bil 88 udele ž ence v iz 10 r azličnih drž a v . P o uv odnih pr eda v anjih so imeli udele ž enci prilo žnos t obisk a ti labor a t orije in plaz emsk e nap r a v e pri g os tit elju, pa tudi r az s t a v o indus trijskih do ba vit elje v plaz emsk e t ehnologije. Zbirk a v tiso v je na v oljo v kr a tk em videoposne tk u, ki g a je pripr a vil GZS: h ttp s://w w w . y outube.c om/ w a t ch?v=4a9kUy -WbG0 Pr eds t a vitv e uv odnih pr eda v anj so na v oljo na: h ttp://dx.doi.or g /10.5281/z enodo.3483884 Z a nadaljnje po bude pr osimo , da k on t ak tir a t e nas, naše r az s t a vlja v ce in podpornik e: doc. dr . Sebas tian Dahle sebas tian.dahle@b f .uni-lj.si pr of . dr . Mark o P e trič mark o.pe tric@b f .uni-lj.si Oddelek z a lesar s tv o Biot ehnišk a f ak ult e t a Univ erz a v Ljubljani Rogač Plus d.o.o. V po dje tju R og ač Plus pri Mariboru so na v oljo 3 enot e plazma tr ea t in celotna ponudba napr a v SIT A in B T G z a oceno po vr šin in t ek očin. Osebje podje tja R og ač je pripr a vljeno pomag a ti pri pr eizk usih v aših ma t erialo v ali najemu opr eme. Imajo 22 le t izk u- šenj s t ehnolog ijo Plasma tr ea t, 78 enot Plasma tr e - a t, ki delujejo v r azličnih indus trijskih podje tjih na tr gu, in v elik o z ado v oljnih indus trijskih k upce v . w w w .r og acplus.si Ulbrich Group Sk upina Ulbrich je mednar od na specialis tk a z a dis - tribucijo in sis t emsk o in t egr acijo z a a v t oma tiz acijo t ehnologije pr edhodne obde la v e plaz emskih po vr - šin. w w w .ulbrich-gr oup.c om PlasmaDis d.o.o. Plasmadis je specializir an z a plaz emsk o t ehnologijo , s poudark om na obdela vi ma t erialo v in plaz emski diagnos tiki. P onujajo v eč plaz emskih r eak t orje v , od labor a t orijskih do indus trijskih, z a pr esk use ma t e - riala. V podje tju dela v eč visok o iz obr až enih ljudi z v eč k ot 30-le tnimi izk ušnjami plaz emskih t ehnologij in ino v a tivnih ma t erialo v . h ttp://w w w .plasmadis.c om/ 83 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News Nadir S.r.l. K ot MSP , ki g a je le t a 2008 us t ano vila sk upina r azi- sk o v alce v , pon ujamo r ešitv e z a upor abo plaz me in polimer o v . Njiho v a ponudba vključuje ino v a tivne t ehnologije a tmos f er sk e plazme z a hladno , učin - k o vit o in čis t o obdela v o po vr šin v plazmi, pa tudi prilag ojene ak tivne polimerne spojine t er hitr o pr o- t otipir anje. w w w .nadir -t ech.it CEPLANT Cen t er z a r azisk a v e in r az v oj CEPLANT z a po vr šin - sk e modifik acij e plazme in nanot ehnologije v Brnu je mednar odno priznana r azisk o v alna in fr as truk tu- r a in uv elja vljen t ehnološki cen t er v okviru ključnih nas t ajajočih t ehnologij EU . h ttp s:// ceplan t.cz/ On Monda y , Sep t ember 30 th 2019, the Biot echni - c al F aculty or g aniz ed the Fir s t Slo v ene Plasma Da y t og e ther with c olleagues fr om the InnoR ene w Cen- t er of Ex cellence, the Jo ž e f St e f an Ins titut e, and the Chamber of Commer ce and Indus tr y of Slo v enia. The e v en t w as held on the pr emises of the ne wly es t ablished Plasma Cen t er and the Departmen t of W ood Science and T echnology . The Plasma Da y w as me t with gr ea t in t er es t fr om ac ademia and indus tr y , a ttr acting 88 participan ts fr om 10 diff er e n t c oun tries. Aft er in tr oduct or y lec- tur es on the t opic, the participan ts had the chance t o visit the lab or a t ories and plasma de vices a t the hos t, as w ell as an e xhibition of indus trial supplier s of plasma t echnology . A r ec oll ection of impr essions is pr o vided in a short video pr epar ed b y GZS: h ttp s://w w w . y outube.c om/ w a t ch?v=4a9kUy -WbG0 The pr esen t a tions of the lectur es ar e a v ailable a t: h ttp://dx.doi.or g /10.5281/z enodo.3483884 F or further de t ails, please do n’t hesit a t e t o c on t act us or our e xhibit or s and support er s: Assis t. Pr of . Sebas tian Dahle sebas tian.dahle@b f .uni-lj.si Pr of . Mark o P e trič mark o.pe tric@b f .uni-lj.si Departmen t of W ood Science and T echnology Biot echnic al f aculty Univ er sity of Ljubljana Rogač Plus d.o.o. A t R og ač Plus, near Maribor , thr ee Plasma tr ea t units and a c omple t e r ang e of SIT A and B T G de vices f or the e v alua tion of surf aces and liquids ar e a v ailable. R og ač gladly help s with t es ts on y our ma t erials or c an lease equip men t. The y ha v e 22 y ear s of e xperi- ence with Plasma tr ea t t echnology , 78 Plasma tr ea t units w orking in v arious indus trial c ompanies in the mark e t, and man y sa tis fied indus trial cus t omer s. w w w .r og acplus.si Ulbrich Group The Ulbrich Gr oup is an in t er na tional specialis t on dis tribution and s y s t em in t eg r a tion f or the aut oma- tion of plasma surf ace pr e tr ea tmen t t echnology . w w w .ulbrich-gr oup.c om PlasmaDis d.o.o. Plasmadis specializ es in pla sma t echnology with an emphasis on ma t erial tr ea tmen t and plasma diagnos tics. Th e y off er se v er al types of plasma r e - act or s, fr om labor a t or y t o in dus trial, f or ma t erial tr ea tmen t t es ts. The c ompan y emplo y s a number of highly educ a t ed individua ls with mor e than 30 y ear s of e xperience in the field of plasma t echnolo - gies and inno v a tiv e ma t erials. h ttp://w w w .plasmadis.c om/ Nadir S.r.l. As an SME es t ablished in 2008 b y a gr oup of r e - sear cher s, w e pr o vide soluti ons f or plasma and polymer applic a tions. Our pr oducts include inno - v a tiv e a tmospheric plasma t echnologies f or c old, e fficien t and clean plasma surf ace tr ea tmen ts, and cus t omiz ed activ e polymer s c ompounds f or R&D and r apid pr ot otyping. w w w .nadir -t ech.it CEPLANT The CEPLANT R&D Cen tr e f or Lo w -Cos t Plasma and Nanot echnology Surf ace Modific a tions in Brno is an in t erna tiona lly r eno wned r esear ch in fr as tructu- r e and an es t ablished t echno logy cen tr e within the EU’ s K e y Emer ging T echnologies fr ame w ork. h ttp s:// ceplan t.cz/ 84 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News Dr . Ang ela Balz ano je pr ejela pr es tižno Bai- le y e v o nagr ado z a le t o 2019. Nagr ado podelju- je mednar odno druš tv o lesnih ana t omov IA W A (In t erna tional Associa tion of W ood Ana t omis ts) in nosi ime po Ir vingu Widmoru Baile yju (1884— 1967), ki g a š t ejemo z a eneg a najpomembnejših lesnih ana t omov . Nagr ado IA W A podeljuje od le t a 2014. V sak o le t o podelijo eno nagr ado in t o z a naj- boljši znans tv eni ali pr egledni članek mlade r az- isk ov alk e ali r azisk ov alc a, obja vljen v r e viji IA W A Journal. Priznanje so ji podelili z a članek B ALZ ANO , Ang ela, DE MICC O , V er onic a, B A - T TIP A GLIA , Gio v anna. 2019. W ood-tr ait analy sis t o under s t and cli ma tic f act or s trig g ering in tr a-annu - al density - fluc tua tions in c o-occurring Medit er - r anean tr ees. IAWA journal 40(2): 241-258, DOI: 10.1163/22941932-40190220. ki pojasnjuje, k ak o lahk o ana t omsk e znak e v lesu upor abimo z a r azume v anje učink a podnebnih deja vnik ov . Študija pr oučuje les dv eh sr edo z em- skih dr e v esnih vr s t, na v adne jag odičnice (Arbutus unedo) in pinije (Pinus pinea) t er pojasni učink e pada vin in t emper a tur e na nas t anek g os t otnih v a- riacij v lesu. Pri dv eh vr s t ah so prik az ani r azlični plas tični odzivi, pri čemer se Arbutus unedo bolj odziv a na pada vine, Pinus pinea pa pr edvsem na t emper a tur e. Šes t članski odbor ur ednik ov č asopisa IA W A Journal v ses t a vi Pie t er Baas, Lloy d Donaldson, Eli- sabe th R obert, Uw e Schmitt, Elisabe th Wheeler in Michael C. Wiemann, je delo izbr al z a podelit e v nagr ade, v obr azlo žitvi pa poudaril, da bo t a š tudi- ja izboljšala naše r azume v anje nas t ajanja lesa pod vpliv om r azličnih ok oljskih deja vnik ov . Ocenje v alci so posebej poh v alili s tr ok ovno pot in bibliogr a fi- jo dr . Ang ele Balz ano , ki je dok t orir ala le t a 2017. Dok t or a t je z ag ov arjala na Univ er sit à degli Studi di Napoli F ederic o II v Neaplju v It aliji, pripr a vila pa g a je v sodelov anju z Oddelk om z a lesar s tv o Bi- ot ehnišk e f ak ult e t e, kjer od le t a 2016 deluje k ot r azisk ov alk a. Iskr ene čes titk e! Dr. Angela Balzano prejemnica Baileyeve nagrade za leto 2019 K a t arina Čuf ar 85 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News V ok t ob ru 201 9 je F ak ult e t a z a g o z dar s tv o in t ehnologijo lesa Univ erz e Me ndel v Brnu, Češk oslo - v ašk a, s s v eč ano ak ademijo pr azno v ala 100. oble t - nic o us t ano vitv e. Na ak ademiji se je pr of . dr . Libor Jank o v sky , dek an f ak ult e t e, z ah v alil r azisk o v alcem in pedag oškim sodela v cem z a r az v oj discipline ( g o z dar s tv a in lesar s tv a). Me d pr ejemniki č as tne- g a priznanja je bila tudi pr of . dr . K a t arina Čuf ar , ki sodeluje z univ erz o na podr očju lesar s tv a, v okviru Oddelk a z a znanos t in t ehnologijo lesa. F ak ult e t a z a g o z dar s tv o in lesar s tv o Univ erz e Mendel v Brnu (FFWT MENDEL U) je med v ečjimi univ erz ami na Češk em. F ak ul t e t a je ak ademsk o r a- zisk o v alna us t ano v a, k a t er e osr ednja podr očja de- lo v anja s t a g o z d in les, v se od načrt o v anja g o z da do oblik o v anja po hiš tv a. Njiho v cilj je iz obr až e v a ti na v seh tr eh s t opn jah š tudija in v z g ojiti k adr e, ki bodo spodbujali v ar o v anje nar a v e in jim hkr a ti omog oči - ti r az v oj no v eg a znanja z r azisk a v ami, po v e z animi z z emljo , g o z do vi, lesom in in t erierjem. F ak ult e t a je del univ erzit e tneg a k ampusa v Brnu - Černá P ole. P edag ošk o in r azisk o v alno delo , ki je or g anizir ano v 13-ih oddelk ih, iz v aja 18 pr of esorje v , 42 izr ednih pr of esorje v , 80 asis t en t o v in 44 r azisk o v alnih sode- la v ce v . Št e vilo š tuden t o v na dodiplomsk em, magis- tr sk em in dok t or sk em š tudijs k em pr ogr amu je pri- bližno 1800, š t e vilo dok t or skih š tuden t o v na v seh dok t or skih pr ogr amih pa doseg a 200. Prof. dr. Katarina Čufar prejela častno priznanje Fakultete za gozdarstvo in tehnologijo lesa Univerze Mendel v Brnu Tina Dr olc 86 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News Pr ejemniki Zla t e plak e t e Univ erz e v Ljubljani v le tu 201 9 (f ot o: s tudio NORA , arhiv Univ erz e v Lju - bljani) Na Sla vnos tni seji sena t a Univ erz e v Ljubljani, ki je pot ek ala v Zbornični dv or ani na t ank o na s t oti r ojs tni dan Univ erz e v Ljublja ni, 3. 12. 2019, je njen r ek t or pr of . dr . Ig or P apič podelil najvišja priznanja Univ erz e v Ljub ljani. Med pr ejemniki je bil tudi pr of . dr . Miha Humar z Oddelk a z a lesar s tv o Biot ehnišk e f ak ult e t e, ki je pr ejel Zla t o plak e t o Univ erz e v Lju - bljani z a izjemne znans tv eno-r azisk o v alne dose žk e, z a z gledno pedag ošk o delo t er z a z aslug e pri kr epit - vi ugleda Univ erz e v Ljubljani. R edni pr of esor dr . Miha Humar poučuje in r a- zisk uje na podr očju lesnih šk odljiv ce v in z aščit e lesa t er pr ou čuje vpliv e biotskih in abiotskih deja vnik o v na življenjsk o dobo lesa na pr os t em. Je vrhunski znans tv enik na podr očju lesar s tv a. Na podr očju Prof. dr. Miha Humar - prejemnik Zlate plakete Univerze v Ljubljani Milan Šernek, Mark o P e trič, Boš tjan Lesar Biot ehnik a / g o z dar s tv o , lesar s tv o in papirniš tv o je na pr v em mes tu med r azisk o v alci glede na upoš t e- v ano š t e vilo t očk po me t odo logiji ARR S / SICRIS. S s v ojimi r azisk o v alnimi dose žki in delom je popol - noma in t egrir an v mednar od no sk upnos t in je k ot vrhunski znans tv enik in s tr ok o vnjak priznan v s v e - t o vnem merilu. Je v odja v eč domačih in mednar od - nih pr ojek t o v t er v odja pr ogr amsk e sk upine Les in lignocelulo zni k ompo ziti. Je ur ednik in član ur ed- niških odbor o v r azličnih uglednih domačih in med- nar odnih znan s tv enih r e vij t er član or g aniz acijskih odbor o v š t e viln ih mednar odn ih k on f er enc. Odlično sodeluje z indus trijo in podje tji t er je pr ejemnik Puho v eg a priznanja z a poseb ne dose žk e v lesar s- tvu. Dr . Humar je tudi močno vpe t v v ods tv ene ak - tivnos ti – tr enutno opr a vlja funk cijo pr odek ana z a k ak o v os t in g ospodar sk e z ade v e, pr ed t em pa je bil dek an Biot ehnišk e f ak ult e t e. 87 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News Sr edi julija nas je globok o pr esunila v es t, da je nenadoma pr eminil dr . R oman K unič, izr e dni pr of esor na F ak ult e ti z a gr ad- beniš tv o in g eode zijo (F GG), Univ erz e v Ljubljani, ki je v elik o sodelo v al z Oddelk om z a lesar s tv o Biot ehnišk e f ak ult e t e. Z R omanom s v a se sr eč ala v z ače tk u le t a 2015, k o smo v okviru r az s t a v e Čar lesa ž eleli v sodelo v anju s F GG or g anizir a ti pos v e t na t emo gr adnje z lesom. Na F GG smo nek aj č asa br e- z uspešno isk ali člo v ek a, ki bi bil pripr a vljen soor g anizir a ti pos v e t in k o smo ž e sk or aj obupali, sem v f ebruarju 2015 sr eč al pr of . K unič a, ki je bil t ak oj pripr a vljen pr e v z e ti or g aniz acijo pos v e t a v Cank arje v em domu (CD). Z v elikim na v dušenjem je sodelo v al pri pripr a vi pos v e t a Les - gr adiv o v harmoniji z nar a v o , v sklopu k a t er eg a je imel z animiv o pr eda v anje Ok oljski vpliv t oplotno iz olacijskih ma t e - rialo v . Od t akr a t napr ej pa v se do njeg o v e pr e z g odnje smrti je s s v ojim i sodel a v ci t er š tuden ti z elo ak tivno in vne t o sodelo v al na pripr a v ah in iz v edbah r az s t a v in pos v e t o v Čar lesa. Z njeg o v o pomočjo smo tudi na F GG or g anizir ali r az- s t a v e Čar lesa. Še nek aj t edno v pr ed smrtjo je le t os v CD v okviru prir edit e v Čar lesa or g anizir al s tr ok o vni pos v e t Les v s t a vbar s tvu t er imel z elo ak tualno pr eda v anje Ok oljski vpliv nar a vnih ma t erialo v v gr adbeniš t - vu. Z elo r ad je prihajal na Odd elek z a lesar s tv o Biot ehnišk e f ak ult e t e UL in je z v eseljem sodelo v al z nek a t - erimi našimi pr of esorji, pa tudi š tuden t e gr adbeniš tv a je usmerjal k nam t er or g anizir al medf ak ult e tno sodelo v anje š tuden t o v gr adb eniš tv a, arhit ek tur e in lesar s tv a, s ciljem mladim približ a ti in uv elja viti les k ot gr adbeni ma t erial sedanjos ti in prihodnos ti. Naj na kr a tk o pr eds t a vim njeg o v o življenjsk o pot, po v z e t o po nag o v oru ob njeg o v em slo v esu. R odil se je v Beli kr ajini, kjer je obisk o v al osno vno šolo. K ot priz ade v en osno vnošolec je bil na v dušen z a ma t ema tik o in je pr ejel zla t o V eg o v o prizn anje. Ž e k ot f an tič a g a je privlačilo gr adbeniš tv o , saj je najbolj uživ al pr a v pri igri v pesk o vnik u in pri gr adnji domače hiše. P o k onč ani OŠ se je vpisal na Sr ednjo gr adbeno šolo v Ljubljani, na t o pa na F GG, Univ erz e v Ljubljani. P o diplomi se je z aposlil v indus triji, v endar je ohr anil s tik z ma tično f ak ult e t o in je k ot mladi r azis k o v alec na F GG vpisal magis tr ski znans tv eni š tudij, na t o pa je na F GG tudi dok t orir al o z. opr a vil dok t or a t znanos ti. V zpor edno s podiplomskim š tudijem na ma tični f ak ult e ti je vpisal podiplomski š tudij menedžmen t a, ki g a je z aključil na Clemson Univ er sity v z v e zni drž a vi Južna K ar olina, ZD A . Iz g ospod ar s tv a g a je pot pripeljala naz aj na F GG, kjer je pos t al izr edni pr of esor in višji znans tv eni sodela v ec z a podr očje Gr adbeniš tv o in ok oljsk o inž enir s tv o t er pr eds t ojnik K a t edr e z a s t a vbe in k ons truk - cijsk e elemen t e. S s v ojim en tuziazmom in v edrino je na v dušev al sog ov ornik e. Bil je neumor en bor ec z a z aščit o ok ol- ja in člov ek a t er v elik z ag ov ornik in podpornik vseh aktivnos ti, pov e z anih z v ečjo r abo lesa. V erjel je v les in pog os t o nam je r azlag al, da se bo člov ek mor al vrniti naz aj k nar a vi. S s v ojim delov anjem in z a v z e - t os tjo t ak o na pedag ošk em k ot s tr ok ovnem in znans tv enem podr očju je bil v elik ljubit elj t er pr omot or upor abe lesa, k ar je še zlas ti pomembno pri gr adbenikih, ki so neposr edni upor abniki lesa o zir oma gr adnje z lesom. Ob njeg o vi pr e z g odnji smrti smo z gubili v elik eg a podpornik a na pomembnem podr očju gr adnje z le- som. Dr agi R oman, h v ala ti z a tv oj trud in po žrtv o v alnos t t er v elik o opor o , ki si nam jo nudil pri pr omociji r abe lesa. Upamo , da tv oje delo ni bilo z aman in v erjamem o , da si med s v ojimi sodela v ci t er š tuden ti pus til globok o sled, da bodo nadalje v ali tv oje plemenit o poslans tv o t er šli po tv oji poti. Prof. dr. Romanu Kuniču v slovo Fr anc P ohle v en Prof. dr. Roman Kunič 1961-2019 88 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News V t or ek, 10. 12. 2019, je v Zbornični dv or ani Univ erz e v Ljubljani pot ek ala sla vnos tna podelit e v Pr ešerno vih nagr ad Biot ehnišk e f ak ult e t e. Na t em dog odk u je Eli K eržič, magis tric a inž enirk a lesar s t - v a, z a s v oje magis tr sk o delo pr ejela f ak ult e tno Pr e- šerno v o nagr ado. Eli je magis tr sk o delo z naslo v om »Ek s tr ak tivi v lesu debel, gr č in v ej bele jelk e t er nji - ho v fun gicidni pot encial« iz delala pod men t or skim v ods tv om doc . dr . Viljema V ek a, r ecenzijo nalog e pa je opr a vil pr of . dr . Primo ž Ov en. Magis tr sk o delo je bilo z asno v ano in opr a vljeno na K a t edri z a k emijo lesa in drugih lignocelulo znih ma t erialo v Oddelk a z a lesar s tv o Biot ehnišk e f ak ul - t e t e. Glivne t es t e je Eli K eržič iz v edla v labor a t orijih K a t edr e z a lesn e šk odljiv ce, z aščit o in modifik acijo lesa. Ma t erial, ki je bil vključen v r azisk a v o , je bil posek an v k oče v skih g o z do vih, priskrbeli so g a z a- posleni podje tja Ar s Pharma e d.o.o. Pri v z or čenju debelnih k olut o v in iz olaciji lesnih tkiv je s s v ojim t ehničnim o zir oma s tr ok o vnim znanjem pomag al Dr ag o Vidic s K a t edr e z a mehansk e obdelo v alne t e- hnologije lesa. Lit er a turni pod a tki o kv alit a tivni in kv an tit a tiv - ni ses t a vi ek s tr ak tiv o v t er poda tki o v ariabilnos ti v v sebnos ti ek s tr ak tiv o v v lesnih tkivih debla in v ej bele jelk e (Abies alba Mill.) so izr edno sk opi. Eli je z a t o s v ojo r azisk a v o z asno v ala na odr aslih jelk ah, iz k a t erih je iz olir ala v z or ce lesa debla, gr č in v ej. De zin t egrir ane v z or ce lesa je na t o ek s tr ahir ala v so- dobnem sis t emu z a pospešen o ek s tr ak cijo pri po vi- šani t emper a turi in tlak u. Ek s tr ak t e je pr eisk ala gr a- vime trično , spek tr of ot ome trično in kr oma t ogr a f sk o t er dolo čila nji ho v fungicidni in an tiok sida tivni po - t encial. Magis tr sk a nalog a v sebuje iz virne r e z ult a t e t ak o v me t odološk em k ot v sebinsk em smislu. Eli je v pr v em k or ak u določila op timalne ek s tr ak cijsk e pog oje, na t o pa je na t ančno pr eisk ala k emijsk o ses- t a v o ek s tr ak tiv o v in njiho v o k oličino v posame znih delih lesa debla in v ej. Ug ot o vila je, da gr če in v eje v sebujejo najv eč hidr ofilnih ek s tr ak tiv o v , manj jed- r o vina, najmanj pa belja v a. Najv eč f enolnih spojin je ek s tr ahir ala iz delo v gr č, ki so bile vključene v belja v o , t er iz delo v v ej tik ob deblu. S t ek očinsk o kr oma t ogr a fijo visok e ločljiv os ti je dok az ala, da so Eli Keržič dobitnica fakultetne Prešernove nagrade za leto 2019 Viljem V ek pr e vladujoče f enolne spojine v gr č ah jelk e lignani. R e z ult a ti biolo ških t es t o v so pok az ali, da iz vlečki iz jelo vine zmanjšajo glivni r azkr oj lesa in izk az ujejo v elik an tiok sid a tiv en pot encial. Z aščitno funk cijo f enolnih ek s tr ak tiv o v v lesu je Eli pripisala njiho vim bioak tivnim las tnos tim, ob t em pa izpos t a vila, da je lahk o tudi manj k ak o v os t en les pomemben sur o- vinski vir dr ag ocenih nar a vni h učink o vin. Na k oncu v elja opo z oriti, da je delo r e z ult a t sodelo v anja Bio - t ehnišk e f ak ult e t e in g ospodar sk eg a subjek t a. R e z ult a ti magis tr sk e nalog e so delno pr eds t a vljeni tudi v člank u z naslo v om OP TIMIZ A TION OF A CCELERA TED SOL VENT EXTRA C TION (ASE) OF SIL VER FIR W OOD (ABIES ALBA MILL.), obja vljenem v t ej š t e vilki r e vije Les/W ood . Članek je Elijina pr v a obja v a v znans tv eni r e viji, z a k ar ji tudi čes tit amo. V erjamemo , da bomo o r azisk o v alnem delu Eli K eržič še slišali , saj se je pr ed kr a tkim z aposlila k ot mlada r azisk o v alk a na Oddelk u z a lesar s tv o Biot eh- nišk e f ak ult e t e. 89 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News T emper a tur a, č as in tlak s tisk anja so tis ti par a- me tri lepljenja, ki neposr edno vpliv ajo na nas t anek tr dneg a lepilneg a spoja in s t em na mehansk e las t - nos ti lepljence v in lesnih k ompo zit o v , na njiho v o k apacit e t o pr oiz v odnje t er po sr edno tudi na s tr ošk e pr oiz v odnje. P o zna v anje t eh par ame tr o v omog o- č a op timiz acijo las tnos ti pr oi z v odo v , minimizir anje s tr ošk o v in mak simir anje r e z ult a t o v pr oiz v odnje. V z ače tk u mesec a no v embr a 2019 smo na Od- delk u z a lesar s tv o Biot ehnišk e f ak ult e t e k upili no v o napr a v o ABE S, ki je visok o specializir ana pr a v z a pr ouče v anje t eh par ame tr o v lepljenja lesa ali dru- gih ma t erialo v . K r a tic a ABE S je okr ajša v a z a Aut o- ma t ed Bonding E v alua tion S y s t em ali v slo v ensk em pr e v odu Sis t e m z a a v t oma tizir ano vr ednot enje zlepljenos ti. Osno vna r azličic a t e napr a v e je bila r az vit a in pa t en tir ana ž e pr ed tr emi dese tle tji (Hu - mphr e y , 1990). ABE S je namizna napr a v a, krmiljena pr ek o r ačunalnik a, ki je v osnovi namenjena r azisk ov a- nju kine tik e utrje v anja lepil (slik a 1). Omog oč a vpogled v r as t s trižne tr dnos ti lepilneg a spoja v č asu in pod na t ančno k on tr olir animi pog oji. P o- leg pr ouče v anja vpliv ov na t ančno nas t a vljeneg a tlak a, t emper a tur e in č asa s tisk anja, lahk o s pne v - ma tskim aplik a t orjem na t ančno določ amo tudi k oličino nanosa lepila. Se v eda pa je mo žno ABE S upor abiti tudi samos t ojno k ot minia turno pr ogr a- mir ano vr oč o s tisk alnic o , ki omog oč a dv os t openj- sk o s tisk anje, ali k ot napr a v o z a na t e zno t es tir anje pr eizk ušance v . P oleg t eg a je na pla tf ormo ABE S mog oče vključiti tudi drug e doda tk e, ki omog oč ajo nov e aplik acije. Osnovne specifik acije doba vljene napr a v e so r az vidne v pr eglednici 1. Z izbir o s t andar dnih pr eizk ušance v (v elik os t pr eklopov 20 mm x 5 mm in debelina lepljence v od 0,6 mm do 0,8 mm), lahk o dose ž emo z elo hitr o r as t t emper a tur e sameg a lepilneg a spoja in t ak o lahk o spr emljamo pr oces utrje v anja lepila pr ak tič- no v iz ot ermnih pog ojih. T es tir anje lepilnih spoje v ABES – nova naprava za spremljanje dinamike graditve trdnosti lepilnega spoja na Oddelku za lesarstvo Biotehniške fakultete Milan Šernek, Jaša Sar ažin a) Naprava ABES je v horizontalni smeri trgalni stroj, v vertikalni pa vroča stiskalnica. b) Rezalnik furnirja zagotavlja natančno izdelavo standardnih preizkušancev. c) Pnevmatski aplikator lepila skrbi za natančno količino nanosa lepila. 90 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News Šumarski f ak ult e t S v eučiliš t a u Zagr ebu je 12. in 13. decembr a 2019 or g anizir al 30. mednar odno k on f e- r enc o ICW S T 2019 “IMPLEMENT A TION OF W OOD SCIENCE IN W OOD W ORKING SE C T OR” in s v eč anos t ob 70. oble tnici znans tv ene r e vije Dr vna indus trija. K on f er ence se je udele žilo 20 sodela v ce v Oddelk a z a lesar s tv o Biot ehnišk e f ak ult e t e, ki so pr eds t a vili s v oje r azisk ov alne dose žk e s pr eda v anji in pos t erji. Pr ed- Udeležba sodelavk in sodelavcev Oddelka za lesarstvo na mednarodni konferenci ICWST 2019 v Zagrebu Mak s Mer ela, Daša K r ape ž T omec V r oč a s tisk alnic a P o vr šina s tisk alnice 25x25 mm = 625 mm 2 Mak simalna sila 900 N Mak simalna t empe r a tur a 265°C Dv os t ope njsk o s tisk anje Omog očeno T r g alni s tr oj Mak simalna sila 1200 N Raz dalja me d sr e dinami čeljus ti Cc a 140 – 290 mm Dolžina / širina / odprtje čeljus ti 25 mm / 25 mm / 9 mm Delo vni hod 6 mm Dv e merilni ce lici: St andar dna in (pr ecizna) Mak simalna sila 2500 N (125 N ) R e solucija ± 1,5 N (± 0, 2 N ) Hlajenje pr e izk ušanc a P o vr oče m lepljenju Zr ačno – do sobne t e mper a tur e se odvija po pr edvidenem r azpor edu s s trižnim lomljenjem pr eizk ušance v t er bele ž enjem sile, ki je bila potr ebna z a lom. Pr ed samim t es t om loma je mo žno lepilni spoj tudi hipno ohladiti z zr ačnim hlajenjem. T es tir anje lepilnih spoje v ob enakih po- g ojih utrje v anja, po r azličnih č asih lepljenja, omo- g oč a vpogled v pr oces gr aditv e s trižne tr dnos ti spoja. V pliv t emper a tur e na pr oces utrje v anja je jasno izr až en, k o serijo poizk usov ponovimo pri r azličnih t emper a tur ah. V nadalje v anju lahk o se- rijo poizk usov ponovimo še ob r azličnih pos t opkih lepljenja. Specifikacije dobavljene naprave ABES Nak up ABE S je delno sofinancir an iz sr eds t e v ARR S (P ak e t 17) in sr eds t e v MIZŠ v okviru pr ojek t a W ooB Adh. s t a vljeni so bili dose žki s podr očij: povr šinsk e obde- la v e, obdela v e povr šin s plazmo , las tnos ti pele t ov , izr abe sk orje, primerjalne mikr osk opije in pripr a v e v z or ce v z a mikr osk opir anje, analiz e tr g a pohiš tv a, z aščit e lesa, t ermične modifik acije in ak us tičnih las t - nos ti lesa, sušenja lesa, r az v oja lesenih t alnih oblog , digit alneg a r az v oja v slov enski lesar ski indus triji t er r azisk a v na podr očju nanocelulo z e. Naslovi predavanj: Comparison of visual and in s trumen t al assessmen t of c olour diff er ences on finished w ooden surf aces. P a vlič Ma tjaž, P e trič Mark o In v asiv e species as r a w ma t e rial f or pelle ts pr oduction. Gornik Buč ar Dominik a, Gospodarič Bojan, Smol - nik ar P a v el, St ar e Darja, K r ajnc Nik e, Prislan P e t er 91 Les/Wood, Vol. 68, No. 2, December 2019 Les/Wood Novice/News Skupinska fotografija udeležencev konference z Oddelka za lesarstvo Bark, wha t c an w e do with it, wha t is it g ood f or . Medv ed Ser g ej, Jambr ek o vić Vladimir , Španić Nik ola, Ščernjavič R oman, Barbu Marius, T udor Eug enia Mariana, An t ono vić Alan Con f oc al laser sc anning micr osc op y t o s tudy v aria tions in w ood quality . Balz ano Ang ela, No v ak K lemen, Humar Miha, Čufar Katarina Chang es in cus t omer pr e f er ences f or w ooden furnitur e in Slo v enia fr om 2010 t o 2019. Još t Ma t ej, K aput a Vladisla v , Nosáľo v á Martina, Pir c Bar čić Andr eja, P erić Iv ana, Oblak Leon P erf ormance of model glulam beams a ft er tw o y ear s of out door e xposur e. K ržišnik Da v or , Grbec Samo , Lesar Boš tjan, Pla v č ak Denis, Šega Bogdan, Šernek Milan, Str až e Aleš, Humar Miha De v elopmen t of op timal surf ace pr epar a tion f or ana t om y r esear ch of in v asiv e w ood species b y sc anning electr on micr osc op y . Mer ela Mak s, Thaler Nejc, Balz ano Ang ela, Pla v č ak Denis The in fluence of w ood modific a tion on the tr ans f er function of the violin bridg e. Merhar Mir an, Humar Miha W ood surf ace finishing of select ed in v asiv e tr ee species. P a vlič Ma tjaž, Žigon Jure, P e trič Mark o Char act erisa tion and modelli ng of dr ying kine tics of thin ash and oak w ood lamellas dried with in fr ar ed r adia tion and hot air . Str až e Aleš, Klarić Miljenk o , Budr o vić Zla tk o , P er v an Stjepan Enhanced abr asion r esis t ance of c oa t ed particleboar d tr ea t ed with a tmospheric plasma. Žigon Jure, Dahle Sebas tian, P e trič Mark o , P a vlič Ma tjaž Posterji: Impact of the Eur opean Union (26) imports on de v elopmen t of w ood flooring pr oduction in the W es t ern Balk ans. Gla v onjić Br ank o , Laz ar e vić Alek sandr a, Oblak Leon, K alem Miljan, Sr e t enović Pr edr ag Digit al de v elopmen t of the Slo v enian w ood indus tr y . K r opiv šek Jo ž e, Gr ošelj P e tr a De t ermining of the dr ying char act eris tics of in v asiv e w ood species gr o wing in specific en vir onmen ts. Pla v č ak Denis, Gorišek Ž eljk o , Str až e Aleš, Mak s Mer ela Pr oduction and applic a tions of nanofibrilla t ed cellulose. P oljanšek Ida, Žepič Vesna, Le v anič Jak a, V ek Vil - jem, Ov en Primo ž