Projektid

Suhkru liigtarbimine on üks peamisi põhjuseid, miks südame-veresoonkonna haigused ja 2. tüüpi diabeet on jõudnud pandeemiliste mõõtmeteni. Kuigi ilmne lahendus oleks süüa vähem ja teha tervislikumaid elustiili valikuid, jääb magus maitse ikkagi ihaldusväärseks. Tarbitavate kalorite hulga vähendamiseks kasutatakse laialdaselt kunstlikke magusaineid. Samas kahtlustatakse neist mitmeid terviseriskides ning paljud ei maitse sama hästi kui sahharoos, jättes sageli suhu pika kõrvalmaitse. Uute magusainete arendust takistab mõõdetavate andmete nappus, mis iseloomustaks ideaalset kalorivaba magusainet. Antud projekti eesmärgiks on välja töötada biokeemilised analüüsid nende mõõdikute määramiseks, et aidata luua uusi, tervislikke, jätkusuutlikke ja hea maitsega magusaineid.

Sõjalised süsteemid on muutunud üha keerukamaks, nõudes kaitses täiustatud materjalide kasutamist. Kuna Euroopa riigid ei suudaks hetkel pidada kõrge intensiivsusega sõda, nagu Venemaa sissetung Ukrainasse, on sõjaliste ja kaheotstarbeliste kaupade (nt laskemoon ja energiamaterjalid) mitmekesistamine ja tootmismahtude suurendamine kriitilise tähtsusega Ligniin – maailmas teine kõige rikkalikum biopolümeer pärast tselluloosi – on saadav biomassist, turbast või kõrvalsaadusena tselluloosi- ja paberitööstusest ning põllumajandusjäätmetest. Seda saab muuta jätkusuutlikeks, kõrge väärtusega toodeteks. Ainsa fenoolse biopolümeerina on ligniin pälvinud märkimisväärset tähelepanu fossiilsete ressursside alternatiivina. See on kergesti kättesaadav ja selle tootmine ei sõltu kaevandustest ega töötlemistehastest, ja toetab vajalike materjalide mitmekesistamist. See teeb ligniinist väärtusliku ja jätkusuutliku tooraine, mis aitab ületada lünki ja/või tagada tarneahela kindluse, eriti kui lõhkeained toodetakse fossiilsetest allikatest, sealhulgas hiljuti Eestis tähelepanu pälvinud põlevkivist Ligniini kui biopõhise lõhkeaine allikat on tugevalt alahinnatud, eriti kui seda on modifitseeritud nitreerimise teel. Nitro-rühmade lisamine ligniinile koos selle kohapealse depolümeriseerimisega suurendab ühendi energiasisaldust ja jõudlust lõhkeainete ja raketikütuse lisandina. Projekti (I etapp) fookuses on ligniinipõhiste kõrge energiaga materjalide töötlemise protsess ja skaleeritavus termobaarsete lõhkeainete, raketikütuste jms jaoks, tuginedes Eesti kohalikule tarneahelale ning saadud ühendite jõudluse hindamine reaalses keskkonnas.

Kasutades pinnaplasmonite resonantsi ja kalorimeetriat testiti hüpertriglütserideemia ravimikandidaatide seostumist lipoproteiinlipaasile

Supramolekulaarsete kohandatavate kiraalsuse sensorite välja töötamine on oluline orgaaniliste ainetega tegeleva tööstuse ja teadusarendus tegevuse juures. Käelised ehk kiraalsed molekulid on igapäevaselt kasutused ravimi-, toidu-, parfüümi-, kosmeetikatööstuses ja põllumajanduses. Bioloogilises ökosüsteemis metaboliseeruvad, imenduvad ja erituvad käelised molekulid stereoselektiivselt ja nende bioloogiline toime võib erineda oluliselt. Seetõttu võib erinevate stereoisomeeride mõju keskkonnalle olla radikaalselt erinev. Standardsete analüüsimeetoditega, mis ei erista molekulide käelisust, võib nende ühendite mõju alahinnata. Käesolevas projektis disainisime ja sünteesisime uusi retseptormolekule nii sopramolekulaarsete interaktsioonide kui ka kovalentse sidumise kaudu. Saadud retseptormolekulide struktuuri, optilisi ja supramolekulaarseid omadusi uurides jõudsime mitmete uute ühenditeni, millel on potentsiaali leida rakendus bioaktiivsete ning ka saasteainete lahutamise, eraldamise ja tuvastamise jaoks. Töötasime välja keskonnasõbralikke mehhanokeemilisi sünteesimeetodeid, mis võimaldavad vähendada jääkide teket orgaaniliste ühendite sünteesil. Lisaks uurisime ka oligomeersete makrotsükliliste retseptrite sünteesi ja arendasime sünteesimeetodeid nii mono- kui ka multifunktsionaalsete makrotsükliliste ühendite saamiseks. Alustasime uuringuid supramolekulaarsete materjalide loomiseks ning näitasime, et porfüriinide ja käeliste hemikukurbituriilide abil saab hõlpsalt valmistada materjali enantioselektiivsete elektroonsete ninade ehitamiseks. Uurisime ka kirooptilise signaali tekke korrellatsiooni kvantkeemiliselt modelleeritud molekularorbitaalide ja geomeetriatega ning näitasime et uuritud optiliselt aktiivselte sensormolekulide sigaali saab võimendada anorgaaliste ja kiraalsete materjalidega. Projekti tulemused avaldati mitmetes teadusjakirjades ning taotleti ka kahte patenti.

Eesmärgiks on disainida ja testida vererasvade taset alandavaid apolipoproteiinide analoogpeptiide kui potentsiaalseid ravimikandidaate. Nende peptiidide mõju hindamiseks kasutame taotleja uurimisrühma poolt välja töötatud uudset kalorimeetrilist meetodit, mis võimaldab mõõtmised teostada füsioloogilistes tingimustes ehk inimese lahjendamata vereplasmas. Uuring viiakse läbi nii normlipiidsete kui ka hüpertriglütserideemse vereplasma proovidega.

Projektis arendati välja COVID-19 diagnostilise kiirtesti prototüüp, mis põhineb radikaalselt teistsugusel meetodil võrreldes praegu laialt kasutatavate külgvoolutestidega. Nimelt, on tegemist elektrokeemilse sensoriga, kus tundliku elemendina on polümeerne sünteetiline retseptor ja analüütiline signaal genereeritakse elektrokeemilise redoksreaktsiooni tulemusena (Joonis 1). Polümeerse sünteetilise retseptori valmistasime molekulaarse jäljendamise tehnoloogia abil. Sihtanalüüdina kasutasime kahte SARS-CoV-2 antigeeni: nukleokapsiidi valku (N-valk) ja ogavalku (S-valk). Valmistasime N- ja S-valgu suhtes selektiivseid sünteetiliseid retseptoreid otse elektrokeemiliste andurite pinnale, milliseid ühendati kaasaskantava potentsiostaadiga signaali mõõtmiseks. Näitasime, et loodud sensor oli võimeline tuvastama SARS-CoV-2 antigeeni patsiendi ninaneelu proovides ca 15 min. Ilmnesid sensori selged eelised võrreldes külgvoolutestidega: sünteetilise retseptori kasutamine sensori tundliku elemendina on stabiilsem ja odavam võrreldes bioloogiliste retseptoritega; kuni 100 korda madalam avastamispiir, mis võimaldab juba varajases staadiumis nakatumist diagnoosida; antigeeni kontsentratsiooni määramise võimalus, mis võimaldab hinnata viiruskoormust. Seega on arendatud sensoril väga hea innovaatiline potentsiaal edasiseks arendamiseks, et COVID-19 diagnostilise kiirtesti reaalsesse kasutusele viia. Seda saaks kasutada esmatasandi testina meditsiiniasutustes, näiteks perearstikeskustes, erakorralises meditsiinis jm, mis vähendaks tervishoiusüsteemi koormust ning meditsiinipersonali kokkupuuteid võimaliku nakkusallikaga. Edasiarendamiseks on vaja kaasata lisarahastust. Kokkuvõtteks rõhutame, et antud projekti raames oleme saanud edukalt rakendada molekulaarse jäljendamise meetodit SARS-CoV-2 viiruse valkude selektiivseks tuvastamiseks, projekti tulemusena valminud artikkel oli esimene antud valdkonnas ja see on saanud juba alates esimesest ilmumise aastast märkimisväärselt palju tsiteeringuid.

Kõrgenenud triglütseriidide sisaldus veres ehk hüpertriglütserideemia on ateroskleroosi riskifaktor ja levinud terviseprobleem paljudes riikides, sealhulgas ka Eestis. Ensüümi lipoproteiinlipaasi (LPL) keeruline regulatsioonisüsteem on oluline märklaud hüpertriglütserideemia ravimiarenduses. Antud projekti eesmärgiks on uurida LPL-i regulatsioonimehhanisme inimese lahjendamata vereplasmas, kasutades meie uurimisrühma poolt välja töötatud uudset kalorimeetrilist meetodit ja teisi biofüüsikalisi meetodeid, nagu fluorestsentsi korrelatsioonspektroskoopia ja pinnaplasmonite resonantsi. Kavatseme selgitada välja LPL-i regulaatorite ja mõnede ravimikandidaatide mõju lipolüüsile füsioloogilistes tingimustes. LPL-i süsteemi düsfunktsiooniga seotud hüpertriglütserideemia põhjuste väljaselgitamiseks viime läbi mõõtmised nii normlipiidsete kui ka hüpertriglütserideemiliste plasmaproovidega.