Studentų moksliniai tyrimai laisvu nuo studijų metu 2021 - 2022 m.m.

PROJEKTAS: Mangano vitlokitas: žematemperatūrė sintezė, struktūrinių ir optinių savybių tyrimas

Projekto kodas: 09.3.3-LMT-K-712-25-0012

Projekto tikslas

Ugdyti studento mokslinę kompetenciją ir įgudžius vykdant naujų kalcio fosfatų sintezę ir tyrimą

Projekto santrauka

Projekto santrauka: Dėl savo biosuderinamumo, osteokonduktivumo ir cheminės sudėties panašumo į natūralų žmogaus kaulą kalcio fosfatai plačiai naudojami regeneracinėje medicinoje, kaip sintetiniai kaulų pakaitalai. Dalinis Ca jonų pakeitimas kitais biologiškai aktyviais jonais buvo pasiūlytas kaip įrankis geresnėmis biologinėmis savybėmis pasižymintiems sintetiniams kalcio fosfatams gaminti. Magnio vitlokitas (Ca18Mg2(HPO4)2(PO4)12) yra antras pagal paplitimą mineralas žmogaus organizme, sudarantis apie 20–35% kaulinio audinio. Ši medžiaga pasižymi dideliu bioaktyvumu ir biosuderinamumu. Šiame darbe bus sintetinamas šio junginio mangano analogas - Ca18Mn2(HPO4)2(PO4)12. Yra žinoma, kad manganas yra žmogaus organizmui būtinas mikroelementas, o manganu pakeisti kalcio fosfatai pasižymi antibakterinėmis savybėmis. Vykdant projektą bus optimizuojami sintezės parametrai, turintys lemiamą įtaką sėkmingai mangano vitlokito sintezei: terpės pH, temperatūra ir reakcijos vykdymo trukmė. Sintezę planuojama atlikti žemoje temperatūroje, kad užtikrinti žemą susintetinto produkto kristališkumo laipsnį. Taip pat bus parenkama optimali Mn jonų koncentracija reakcijos mišinyje. Sintezės produktų struktūra ir fazinis grynumas bus tiriami naudojant XRD analizę ir Ramano bei FTIR spektroskopijas. SEM bus naudojama susintetintų miltelių morfologinėms savybėms įvertinti. Produktų cheminiai sudėčiai nustatyti bus naudojama ICP-OES.

esfivp i 2

PROJEKTAS: Vieno fermento gliukozės biologinio kuro elemento kūrimas ir tyrimas

Projekto kodas: 09.3.3-LMT-K-712-25-0013

Projekto tikslas

pakelti studento mokslinę kvalifikaciją ir įgūdžius konstruojant ir tiriant vieno fermento GFBKE, kurio veikimas būtų pagrįstas gliukozės oksidacija molekuliniu O2 ant biokatodo, ir H2O2, susidariusio dėka bioanodo ir biokatodo paviršiuje imobilizuotos GOx katalizuojamos reakcijos, redukcija ant biokatodo.

Projekto santrauka

Mokslininkai deda didžiules pastangas kurdami kuro elementus (KE), kurie yra laikomi vienu perspektyviausių alternatyvių tvarių energijos šaltinių. Skirtingai nuo tradicinių KE, biologiniuose KE (BKE) cheminė energija paverčiama elektrine naudojant organinį kurą (sacharidai, alkoholiai, organinės rūgštys) susidariusį metabolizmo metu, ir biologinį katalizatorių, kuris paprastai yra arba mikroorganizmas, arba fermentas. Fermentiniuose BKE (FBKE) naudojami išgryninti oksidoreduktazių klasės fermentai. Fermentai yra labai atrankūs tam tikram substratui, paprastai veikia švelniomis sąlygomis kambario temperatūroje, neutraliame pH, todėl FBKE neteršia aplinkos išsiskiriančia šiluma, kurios reikia įprastų KE veikimui. Be to, dėl didelio fermentų atrankumo, galima konstruoti FBKE, kurių anodinė dalis nuo katodinės nėra atskirta membrana, tokiu būdu atveriant galimybes konstruoti itin mažus FBKE. Tai suteikia galimybę juos implantuoti į gyvus organizmus ir taikyti kaip implantuojamus medicininius prietaisus bei save energija apsirūpinančius biologinius jutiklius (sBJ), kurių pagrindinis privalumas yra supaprastinta dviejų elektrodų sistema, o veikimui nėra reikalingas išorinis srovės šaltinis. Tikėtina, kad ateityje miniatiūriniai bemembraniai FBKE tieks energiją insulino pompoms, klausos aparatams ar širdies stimuliatoriams, o sBJ pagalba bus nustatoma gliukozės koncentracija diabetikų kraujyje, detektuojamos įvairios medžiagos sukeliančios širdies ligas ar vėžį. Tačiau dėl nepakankamo galingumo bei stabilumo, efektyvių FBKE kūrimas yra aktualus iki šiol. Todėl šio projekto tikslas yra sukonstruoti ir ištirti vieno fermento FBKE, kurio biokatodas ir bioanodas būtų modifikuoti gliukozės oksidaze (GOx), o veikimas būtų pagrįstas biokatodo paviršiuje imobilizuotos GOx katalizuojama gliukozės oksidacija molekuliniu O2 ir H2O2, susidariusio dėl GOx katalizuojamos reakcijos, redukcija ant biokatodo.

esfivp i 2

PROJEKTAS: SARS-CoV-2 koronaviruso baltymų ir specifinių antikūnų sąveikos tyrimas optiniu ir pjezoelektriniu metodais

Projekto kodas: 09.3.3-LMT-K-712-25-0032

Projekto tikslas

Ugdyti studentės mokslinę kompetenciją ir gebėjimus, kuriant ir tobulinant optinius ir optinius/pjezoelektrinius imuninius jutiklius SARS-CoV-2 baltymų ir specifinių antikūnų sąveikos nustatymui.

Projekto santrauka

Baltymų sąveikos kinetikų tyrimas yra aktuali šiuolaikinio mokslo problema, ypač šiuo metu dėl pasauliniu mastu vyraujančios pandemijos. Tam tikslui yra svarbu nustatyti, kaip įvairūs SARS-CoV-2 viruso baltymai sąveikauja su specifiniais antikūnais. Parenkant tinkamas baltymų imobilizavimo technologijas ir nustatant baltymų tarpusavio sąveikos kinetikas jautriais ir neardančiais metodais, tokiais kaip spektrinė elipsometrija ir kvarco kristalo mikrogravimetrija su disipacija galima gauti labai svarbios informacijos apie SARS-CoV-2 baltymų ir specifinių antikūnų sąveikos mechanizmą. Šiame projekte bus atliekami tyrimai, skirti nustatyti monokloninių ir polikloninių antikūnų sąveika su SARS-CoV-2 smaigio (angl. spike) ir/ar nukleokapsidės baltymais, naudojant optinį spektrinės elipsometrijos ir/ar optinį-pjezoeletrinį metodus.

esfivp i 2

PROJEKTAS: Bioelektrocheminio jutiklio formavimas gyvsidabrio jonų (Hg2+) nustatymui katalazės inhibicijos pagrindu

Projekto kodas: 09.3.3-LMT-K-712-25-0064

Projekto tikslas

tobulinti studento mokslinę kvalifikaciją ir skatinti mokslinės komunikacijos kūrimąsi ir plėtrą, vykdant praktinę mokslinę veiklą formuojant ir tiriant bioelektrocheminį gyvsidabrio jonų (Hg2+) jutiklį Berlyno mėlynojo pagrindu, kuris būtų ypač atsparus interferuojančioms pašalinių medžiagų redokso reakcijoms ir kurio formavimui nebūtų reikalingas brangių inertinių metalų panaudojimas.

Projekto santrauka

Gyvsidabris ir jo jonai (Hg2+ ir Hg+) yra toksiški žmogui ir gyvajai gamtai, trikdo fermentų funkcionavimą, sukelia centrinės nervų sistemos veiklos pakitimus. Siekiant apsaugoti žmones ir gyvąją gamtą nuo apsinuodijimo gyvsidabrio jonais, Lietuvoje bei kitose valstybėse gyvsidabrio bei jo junginių koncentracija vandenyje yra nuolat tiriama. Gyvsidabris ir jo jonai taip pat tiriami klinikinių tyrimų metu, siekiant nustatyti žmogaus apsinuodijimą gyvsidabriu ir jo junginiais. Biologinių gyvsidabrio jonų jutiklių kūrimas yra susijęs su poreikiu tobulinti esamas gyvsidabrio jonų nustatymo technikas, sumažinti gyvsidabrio jonų nustatymo savikainą ir supaprastinti mėginio paruošimo analizei procedūrą. Šio projekto tikslas – sukurti ir ištirti bioelektrocheminį gyvsidabrio jonų (Hg2+) jutiklį, kurio veikimas pagrįstas Hg2+ jonų sukeliama fermento katalazės inhibicija. Jutiklio kūrimui būtų naudojamas elektrai laidus substratas (fluoru dopuotu alavo oksidu padengta stiklo plokštelė), kuris būtų padengiamas Berlyno mėlynojo danga, taip išvengiant brangių inertinių metalų panaudojimo. Berlyno mėlynojo panaudojimas įgalintų sumažinti pašalinių, elektrochemiškai aktyvių medžiagų redokso reakcijų įtaką, nes fermento katalazės substratas, vandenilio peroksidas, būtų nustatomas esant itin žemam potencialui (apie 0 V vs Ag|AgCl|KCl(sotus)). Berlyno mėlynojo panaudojimas ir galimybė išvengti pašalinių reakcijų įtakos registruojamam signalui leistų sukurti ekonomiškai efektyvų bioelektrocheminį gyvsidabrio jonų jutiklį. Šio projekto metu studentas praplėstų žinias elektrochemijos ir enzimologijos srityse, įsisavintų keletą elektrocheminių tyrimų metodų, taip pat išmoktų imobilizuoti fermentus, susipažintų su fermentinių reakcijų kinetikos tyrimų metodais. Darbo rezultatai kartu su išvadomis būtų pateikti tarpinėje ir galutinėje mokslinės veiklos ataskaitoje bei būtų paruoštas žodins pranešimas įgyvendinančios institucijos rengiamoje studentų konferencijoje.

esfivp i 2

PROJEKTAS: Metalo oksidinių paviršių pritaikymas fosfolipidinių membranų formavimui ir baltymų imobilizavimui

Projekto kodas: 09.3.3-LMT-K-712-25-0065

Projekto tikslas

tobulinti studentės mokslinę kvalifikaciją ir skatinti mokslinės komunikacijos kūrimąsi ir plėtrą, vykdant praktinę mokslinę veiklą formuojant ir tiriant paviršiuje imobilizuotas fosfolipidines membranas ant FTO ir ITO paviršių

Projekto santrauka

Fosfolipidinės membranos modelis, suformuotas ant kieto, elektrai laidaus paviršiaus imituoja realią ląstelės plazminę membraną, kurią galima pritaikyti biologiškai aktyvių medžiagų tyrimuose. Vienas iš galimų pritaikymų yra poras formuojančių toksinų detekcija. Šiuos toksinus išskiria infekcijas sukeliančios bakterijos, todėl aktualu suformuoti jutiklį, kuris padėtų nustatyti bakterines infekcijas ankstyvose stadijose. Labai svarbu, kad biologinis jutiklis galėtų būti komerciškai pritaikomas, todėl šiame darbe fosfolipidinių membranų formavimui bus naudojami komerciškai prieinami metalo oksidiniai paviršiai, - fluoru dopuotas alavo oksidas ir indžio alavo oksidas.

Siekiant suformuoti biologinį jutiklį fosfolipidinių membranų pagrindu, reikia užtikrinti kad egzistuotų plonas vandens pasluoksnis tarp kieto paviršiaus ir membranos, nes tik tokiu atveju į membraną galės pilnai įsiterpti poras formuojantys baltymai. Tai gali būti pasiekiama tik naudojant tokius junginius savitvarkio monosluoksnio (SAM) formavimui, kurių pagalba membrana galėtų prisikabinti prie kieto paviršiaus. Šiame darbe SAM formavimui bus sintetinamas naujas trichlorosilanų junginys, turintis polietilenglikolio liekaną. Dėka to, membranos formavimo metu galės susiformuoti plonas vandens pasluoksnis tarp membranos ir kieto paviršiaus, reikalingas pilnam poras formuojančių toksinų įsiterpimui. Visų eksperimentų eigoje studentė įgis praktinių gebėjimų atlikdama FTO ir ITO paviršiaus funkcionalizavimo įvertinimą kontaktinio kampo matavimais bei elektrocheminiais tyrimų metodais (ciklinė voltamperometrija ir elektrocheminio impedanso spektroskopija). Darbo rezultatai kartu su išvadomis bus pateikti studentės mokslinės veiklos ataskaitoje. Taip pat, bus pristatytas žodinis pranešimas įgyvendinančios institucijos rengiamoje studentų konferencijoje.

esfivp i 2

PROJEKTAS: Silūro laikotarpio Šilalės įvykio sedimentacinė aplinka remiantis geocheminiais duomenimis

Projekto kodas: 09.3.3-LMT-K-712-25-0068

Projekto tikslas

Atlikti išrinktų mėginių geocheminę analizę

Projekto santrauka

Iki šiol Lietuvoje atlikta ir atliekama gana daug paleontologinių - geocheminių (dažmiausiai stabilūs anglies ir deguonies izotopai) tyrimų, tačiau net ir pačiose naujausiose publikacijose, pasigendama klasikinių geologinių - litologinių - geocheminių studijų. Greta to retai naudojama makro-, mikroelementinės ir retųjų žemių elementų sudėties tyrimai. Mikrofacijinis, akcentuojant litologiją, atskirų storymių tyrimas yra labai svarbus sprendžiant globalius stratigrafinius, klimatinius ir ekosistemų kaitos klausimus. Paleontologiniais ir geocheminiais tyrimais išskirtas Šilalės bioįvykis dėka to, kad yra patikimai stratigrafiškai lokalizuotas, gali būti panaudotas itin detaliam litologiniam - facijiniam aprašymui, o remiantis planuojamais įvairiais geocheminiais rodikliais (U/Th, Ce, Al/Ti ir kt.), gali būti ženkliai tiksliau rekonstruotos ir Šilalės įvykio paleosedimentacinės sąlygos. Projektui įgyvendinti bus atrinkti iš stratigrafiškai išskirto intervalo uolienų mėginiai, kurie vėliau bus panaudoti aprašant sedimentacines sąlygas. Įvairiais geocheminiais rodikliais bus vertinamos sedimentacijos oksidacinės - redukcinės sąlygos (U/Th, Ce, Zn, Cu ir kt.), granuliometrinės (Zr/R), karbonatų ir terigeninės medžiagos santykio (Ca, Mg, Sr, Si ir kt.). Al/Ti santykis, Eu anomalijos bus naudojamos dalinei dūlėjimo ir tuo pačiu klimato tipo rekonstrukcijai. Paminėtų Šilalės įvykio sedimentacinės aplinkos parametrų palyginimas su prieš ir po paminėto įvykio būtų vertinamas ir interpretuojamas sedimentacinių sąlygų pokyčio kontekste.

esfivp i 2

PROJEKTAS: Enantiomeriškai grynų sarpaginų šeimos alkaloidų sintezė

Projekto kodas: 09.3.3-LMT-K-712-25-0073

Projekto tikslas

Tobulinti studentų, tyrejų bei mokslininkų mokslinę kvalifikaciją vykdant praktines mokslines veiklas, mokslinių idejų mainus, skatinant mokslines komunikacijos bei tinklaveikos kūrimą ir plėtrą.

Projekto santrauka

2019 metais SARS-COV-2 viruso sukelti pandemijos padariniai neigiamai paveikė daugybę žmonijos veiklos sričių. Tam, kad ši pandemija būtų valdoma o jos padariniai sumažinti labai svarbu laiku nustatyti ar žmogus yra viruso nešiotojas ir ar jo organizme yra susidarę antikūnai apsaugantys nuo infekcijos. Vienas iš tokių būdų nustatyti yra greitieji antigenų ar antikūnų testai. Dažniausiai kuriant greituosius testus, skirtus nustatyti antikūnams, naudojami du naujojo SARS-COV-2 viruso baltymai tai: spyglio (angl. spike) baltymas ir nukleokapsidės (angl. nucleoprotein) baltymas. Kuomet žmogus užsikrečia SARS-COV-2 jo organizme išskiriamas didelis kiekis šių antigenų ir antikūnų prieš šiuos antigenus. Todėl atsiranda didelis poreikis gauti kuo daugiau informacijos apie šių baltymų sąveikas. Šiame projekte bus tiriama pagal galimybę pasirinkto (spyglio arba nukleokapsidės) SARS-COV-2 antigeno-antikūno komplekso susidarymas didelio jautrio, neardančiu, žymėjimo nereikalaujančiu spektrinės elipsometrijos metodu. Baltymų sąveikos kinetikų tyrimas yra aktuali šiuolaikinio mokslo problema pasauliniu mastu dėl šiuo metu vyraujančios pandemijos. Tam tikslui yra svarbu nustatyti kaip įvairūs viruso antigeno baltymai sąveikauja su specifiniais antikūnais. Parenkant tinkamas baltymų (antigeno arba antikūno) įmobilizavimo technologijas ir nustatant baltymų tarpusavio sąveikos kinetikas galima gauti labai svarbios informacijos apie SARS-COV-2 antikūno-antigeno komplekso formavimosi mechanizmą o vėliau tokią informaciją galima panaudoti greitųjų testų kūrime ir tobulinime.

esfivp i 2

PROJEKTAS: Specifinių antikūnų konjugavimo su kvantiniais taškais įvertinimas

Projekto kodas: 09.3.3-LMT-K-712-25-0074

Projekto tikslas

Studentės įsitraukimas į mokslinę veiklą bei įgūdžių tobulinimas antikūnų konjugavimo srityje.

Projekto santrauka

Vėžio gydymo veiksmingumas bei sėkmė stipriai priklauso nuo savalaikio ligos diagnozavimo. Tačiau ankstyvas vėžys paprastai nesukelia skausmo, o dažnai neturi ir kitokių simptomų. Be to, šiuolaikiniai metodai, tokie kaip magnetinio rezonanso tomografija ir kompiuterinė tomografija leidžia atpažinti erdvinius pokyčius, tačiau diagnozavimas ląstelių lygyje nėra įmanomas. Vėžinės ląstelės ekspresuoja skirtingas baltymines medžiagas (vėžio žymenys), kurios gali būti tinkama analite nustatant vėžio ankstyvose stadijose. Naujų analizinių sistemų kūrimas yra būtinas ankstyvams vėžio diagnozavimui. Optinės sistemos paremtos kvantinių taškų panaudojimu yra perspektyvios vienalaikio vėžio žymenų nustatymo variantas.

esfivp i 2

PROJEKTAS: Aukso nanodalelės jautriam heparino nustatymui optiniu ir pjezoelektriniu signalo registravimo metodais

Projekto kodas: 09.3.3-LMT-K-712-25-0075

Projekto tikslas

Tobulinti studentės mokslinę kvalifikaciją ir įgūdžius, kuriant optinį ir pjezoelektrinį heparino koncentracijos nustatymo metodą, pagrįstą polikatijono sukeliama aukso nanodalelių agregacija.

Projekto santrauka

Heparinas – tai klinikinėje medicinoje labai svarbus kraujo antikoaguliantas, kurio veikimas priklauso nuo koncentracijos kraujyje. Todėl jautrus, greitas ir nesudėtingas heparino koncentracijos nustatymas yra labai svarbus uždavinys, kurį išspręsti padeda nanotechnologijos. Aukso nanodalelės atveriančio naujas galimybes optinių ir pjezoelektrinių heparino koncentracijos nustatymo metodų kūrime bei tobulinime, siekiant padidinti analitės nustatymo jautrį, sumažinti analizės trukmę bei praplėsti analitės nustatymo ribas. Projekto metu bus atliekamas optinio heparino nustatymo metodo kūrimas bei tobulinimas, siekiant gauti kuo jautresnę analizinę sistemą, kuri bus specifiška analitei. Siekiant geriau suprasti agregacijos procesus vykstančius tirpale, lygiagrečiai atliksime matavimus kvarco kristalo mikrogravimetrinėmis svarstyklėmis su disipacija (KKM-D). Taip pat bus įvertintas metodo tinkamumas heparino nustatymui vaistiniame preparate ir realiame mėginyje.

Projekto rezultatai

Eksperimentiniai tyrimai panaudojant skirtingais metodais susintetintas aukso nanodalels ir poli-L-liziną (ar kitą polikatijoną), siekiant sukurti jautrią analizinę sistemą skirtą heparino nustatymui. Aukso nanodalelių agregacijos efektyvumas bus įvertintas optiniu metodu, lygiagrečiai atliekant matavimus kvarco kristalo mikrogravimetrinėmis svarstyklėmis su disipacija.