Projekti

Ķīmiski modificēts mākslīgais zirnekļu zīds (2019-2022)

Zirnekļu zīds ir bioloģiski saderīgs, bioloģiski degradējams, kā arī stiprs un elastīgs, kas to padara ļoti piemērotu biomateriālu izveidei. Tomēr zīda iegūšana no zirnekļiem liela mēroga rūpnieciskiem mērķiem nav iespējama un pašreizējās biotehnoloģiskās pieejas saskaras ar problēmām, kas saistītas ar zemu rekombinanto proteīnu iznākumu un grūtībām reproducēt dabisko šķiedru vērpšanas mehānismu. Šī projekta mērķis ir izstrādāt jaunu metodi ķīmiski modificēta mākslīgā zirnekļu zīda iegūšanai biomimētiskā ceļā, kas balstīta uz biokonjugāciju ar polietilēnglikolu. Izstrādātajai metodei būtu vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tīri biotehnoloģisku pieeju: tā atvieglotu rekombinanto zirnekļu zīda proteīnu (spidroīnu) ekspresiju baktērijās, jo nebūtu nepieciešams ekspresēt visus trīs spidroīnu domēnus saturošus proteīnus, būtu iespējams veikt spidroīnu šķērssaistīšanu, kā arī varētu viegli manipulēt ar materiālu īpašībām, mainot biokonjugācijas reakcijas apstākļus. Veiksmīga projekta īstenošana sekmēs vairāku Latvijas viedās specializācijas stratēģijā (RIS3) definēto jomu – biomedicīnas, medicīnas tehnoloģiju, biofarmācijas un biotehnoloģijas – attīstību. Projekta rezultāti varēs tikt izmantoti jaunu biomateriālu izstrādei ar potenciāli plašu pielietojumu biomedicīnā un nanotehnoloģijās, tādējādi sekmējot Latvijas tautsaimniecības transformāciju uz produktiem ar augstu pievienoto vērtību. Lai sasniegtu projekta mērķus, tiks veikts starpdisciplinārs pētījums, kas apvieno rūpnieciskos un fundamentālos pētījumus ķīmijas un bioloģijas zinātņu un materiālu inženierzinātņu nozarēs (nozaru klasifikācijas kodi 1.4, 1.6 un 2.5), jo īpaši bioorganiskās ķīmijas, molekulārās un strukturālās bioloģijas, biotehnoloģijas un materiālu zinātnes jomās. Projekts ir ar saimniecisko darbību nesaistīts, jo to individuāli īstenos zinātniska institūcija, veicot neatkarīgu pētniecību, lai gūtu vairāk zināšanu un labāku izpratni. (NACE kods 72.19). Projekta ietvaros tiks veiktas šādas aktivitātes: 1) pētījumi jaunu zināšanu iegūšanai un jaunu tehnoloģiju izstrādei; 2) pētījumu rezultātu izplatīšana, tai skaitā 2 zinātnisko rakstu publicēšana, prezentācijas 9 konferencēs un projekta mērķa grupas informēšana; 3) intelektuālā īpašuma tiesību nostiprināšana. Plānotās kopējās projekta izmaksas ir 561 334,35 EUR (ERAF – 57,8% jeb 324 451,23 EUR; valsts budžeta finansējums – 34,7% jeb 194 783,01 EUR). Īstenošanas vieta – Latvijas Organiskās sintēzes institūts (OSI). Plānotais projekta īstenošanas laiks ir no 2019. gada 1. jūnija līdz 2022. gada 31. maijam.

No molekulām uz kristāliem: molekulu paš-asociācija kristalizējot no šķīduma (2018-2020)

Kristalizēšana ir populārākā metode ķīmisko savienojumu izolēšanai no šķīduma un tā tiek plaši lietota farmācijas, pārtikas ražošanas un ķīmiskajā industrijā. Tomēr, neskatoties uz to, kristālu rašanās sākuma fāze ir salīdzinoši maz aprakstīta. Aizmetņu veidošanās – pirmo sakārtoto molekulāro struktūru rašanās pārsātinātā šķīdumā, nosaka kristalizācijas produkta struktūru, daļiņu izmēru sadalījumu, kā arī fizikāli ķīmiskās īpašības, tādēļ fundamentāla kristalizēšanās un aizmetņu veidošanās procesa izprašana ir svarīga, lai varētu kontrolēt kristalizēšanas procesa iznākumu.
Lai iegūtu pēc iespējas pilnīgāku priekšstatu par kristālu rašanās procesu, šī pētījuma ietvaros tiks pētīta molekulārā paš-asociācija pārsātinātos šķīdumos; skaidrots, kā šķīdinātāja un kristalizējamās vielas molekulārā struktūra un konformācija ietekmē kristalizēšanas rezultātu; kā arī pētītas polimorfās sistēmas, kurās, izmainot kristalizēšanai lietoto šķīdinātāju, mainās iegūtā kristāliskā fāze. Šajā starpdisciplinārajā pētījumā tiks apvienotas gan eksperimentālās, gan teorētiskās pētīšanas metodes – KMR, IS un UV/Vis spektrometrijas, SAXS/WAXS, kristālizēšanās kinētikas mērījumi; molekulārās dinamikas modelēšana. Pētāmie objekti būs di-aizvietoti benzoli – farmacijā un akadēmiskajos pētījumos nozīmīgas mazmolekulāras organiskās molekulas.
Pētījuma ietvaros paredzēts izprast mazmolekulāru organisko savienojumu kristālu veidošanās principus, kas dos iespēju uzlabot kristalizēšanas procesu kontroli nozarēs, kuras ražo produktus ar augstu pievienoto vērtību – farmācijas un ķīmijas industrijā.
Projekta ietvaros plānota sadarbība ar Prof. A. S. Myerson grupu Masačūsetsas Tehnoloģiju Institūtā un Dr. M. Salvalaglio grupu Londonas Universitātes koledžā.
Plānotais projekta izpildes termiņš: 24 mēneši
Plānotās projekta izmaksas: € 200 000.
Projektu finansē Latvijas Zinātnes Padome.

Comments are closed.