Projektid

Antimikroobsete membraanide olulisus sai kõigile selgeks COVID pandeemia ajal. Selliseid membraane kasutatakse näiteks näomaskides erinevate patogeenide leviku tõkestamiseks või haavasidemetes krooniliste patsientide ravis. Elektrokedratud nanofiibritest tehtud komposiitvõrgud on heaks materjaliks selliste antimikroobsete membraanide valmistamiseks. Kitsaskohaks selliste mitmekihiliste- ja mitmest materjalist koosnevate membraanide tegemisel on see, et puudub kvaliteedi kontroll ketruse ajal. Käsitsi läbiviidav kontroll on aeglane, mis pidurdab oluliselt selle tehnoloogia edukat kommertsialiseerimist. Käesolev uurimisprojekt arendab välja tehnoloogia, mis võimaldab teostada kiiret reaalajas toimuvat kontrolli mitmekihiliste membraanide elektroketramisel. Kasutades kognitiivelektroonika põhimõtteid suudab välja töötatud tehnoloogiline lahendus jälgida korraga mitut erinevat parameetrit, mis määravad elektroketruse abil toodetud materjalide kõrge ning ühtlase kvaliteedi.

Uued või korduvad bakteriaalsed ohud on selle sajandi suureks väljakutseks tingituna välioludest. Ohtudele reageerimise piisavalt kiirete võimaluste puudumise tõttu on ohus inimelud ning võivad tekkida epideemiad. Tsütomeetrilised meetodid lubavad määrata rakkude parameetreid (rakkude arv, nende morfoloogia jmt). Kaasaegsed tsütomeetrid on suure läbilaskevõimega statsionaarsed ja kallid mõõtevahendid, mille kasutamine võib pōhjustada olulisi viivitusi bakterite testimisel kriisipiirkondades, kus tavaliselt on piiratud ligipääs infrastruktuurile. Käesoleva uurimis ja arendustöö eesmärk on luua kontseptsioon ja platvorm mobiilsete voolutsütomeeterite loomiseks, mis põhineb vedeliku tilkade voolumehaanikal ning optiliste mōōtesignaalide detekteerimisel ning töötlemisel koos tulemuste edastamisega operatiivkeskusesse. Tulemuseks on uudne bakteriaalse välianalüüsi automatiseeritud täistsükliga uuringute ning tulemuste töötlemise võimekuse teke, mis omab rakutasandile taandatud eraldusvõimet.

Paljud antimikroobsed ained (näit antibiootikumid) hakkavad kaotama oma toimet kahjulike bakterite vastu, mis on suureks ülemaailmseks probleemiks nii inimeste tervise kui ka majanduse seisukohast. Selle projekti eesmärk oli arendada uusi tehnoloogiaid, mis võimaldaksid paremini uurida looduslikke molekulaarseid mehhanisme, mis sellise resistentsuseni võivad viia. Me kasutasime uudseid tilkadel põhinevaid meetode, et uurida neid mehhanisme üksikute rakkude tasemel. Need vesi-õlis tilgad on nagu väikesed katseklaasikesed, mis võimaldavad teha paralleelselt sadu tuhandeid keemilisi ja bioloogilisi katseid. Selline kõrg-läbilaskev lähenemine aitab mõista osasid bioloogilisi probleeme palju paremini tänu suuretele andmehulkadele. Meie puhul kasutasime tilkasid, et uurida geneetiliselt identsete bakterite varieeruvust kui nad puutuvad kokku antibiootikumidega, mis omakorda võib viia resistentsuse tekkimiseni. Esiteks töötasime välja kasutajasõbralikud tilkade analüüsimise vahendid, mis võimaldavad uurida erinevaid bioloogilisi katseid tilkades. Tilkade kasutamine ei ole veel väga levinud, tihti kuna nad vajavad kasutamiseks väga spetsiifilisi tööriistu või treenitud inimesi. Selle probleemi lahendamiseks arendasime ja võrdlesime me erinevaid tilkade analüüsiga seotud tööriistu, mis on lihtsalt rakendatavad ka nendes keemia ja bioloogia laborites, kes pole varem tilkadega tegelenud. Seejärel kasutasime neid tööriistu, et uurida kui erinev on antibiootikumide mõju bakteritele, mis on erinevas rakutsükli faasis. Sellised teadmised aitavad mõista, miks osadel bakteritel vahel õnnestub pääseda antibiootikumide mõjust ilma mutatsioonideta. See omakorda aitab teadlastel paremini vältida antimikroobse resistentsuse levikut. Projektijuhina olen ma eriti rahul, et me arendasime kasutaja-sõbralikud tilkade tehnoloogiad, mis lihtsustavad selle tehnoloogia levikut erinevates laborites üle maailma.