Projektid

Chiral pollution is an environmental topic of crucial importance, considering that a large number of chemicals spreading into the environment, for example pesticides, are chiral substances. However, usually the stereoisomerism of contaminants is not considered, although the biological activity of enantiomers is significantly different, making their recognition critical for environmental control. Enantiomeric excess is currently determined by off-site analysis, requiring collection, transportation, eventual pre-treating of the sample, and expensive instrumentations and specifically trained staff. Thus, providing devices able to allow for rapid on site detection and chiral discrimination of target analytes would have a dramatic impact in all the fields of environmental control with significant economic benefits. The development of chemical sensors has been conceived to bypass restrictions related to classical analytical protocols and supports the use of conventional laboratory techniques for environmental control. While the technological foundation for chemical sensors already exists, it has been difficult to apply them to chiral discrimination and analysis, due to the lack of suitable solid state receptors. The main aims of the project are: a) the development of novel molecular receptors, mainly based on porphyrin derivatives, b) integration of the receptors with different nanostructures and characterization of their solid state organization, c) deposition of the structures onto transducer surfaces, d) testing and validation of the new chemical sensor devices with enantiomeric pairs of model analytes. The synergistic complementary know-how of six academic units and two private companies will allow a breakthrough development through delivery of sensing probes ranging from the synthesis of macrocyclic molecular receptors to the building and testing of analytical and electronic parts for final, field-capable devices.

See koostööprojekt on integreeritud põhiuuring, et (i) töötada välja ja häälestada lähenemisviisid CWA ja nende transformatsiooniproduktide kiireks avastamiseks ja ii) teha ettepanek dekontaminatsioonipreparaadi (de) kohta kiireks ja pöördumatuks saastest puhastamiseks nii madalaima mõjuga töötajatele kui ka keskkonnale. Disianitakse mitmekülgsed kaasaskantavad ja kasutajasõbralikud kõigi ilmastikutingimuste kindlas ja maastikule sobivad komplektid sertifitseeritud First Respondentidele ja muudele vabatahtlikele. Arendatavad meetodid ja formuleeringud põhinevad hiljutistel uurimistulemustel ja on välja töötatud vastavalt keskkonnasäästliku ja säästva keemia nõuetele, sealhulgas rohelise keemia metrikaatidele.

Uuringu eesmärgiks on analüüsida avaldatud tõenduspõhiste uuringute tulemusi ning anda nende põhjal Eesti teadlaskonna poolt hinnang mitteioniseeriva kiirguse, sh mobiilside 5G võimalikest mõjudest tervisele ning sõltuvalt sellest ka sisend mitteioniseeriva kiirguse nõuete ajakohastamiseks. Lisaks on eesmärgiks mõõta (erijuhtudel modelleerida) aktuaalseid tasemeid ning määrata ’worst case’ raadiokiirguse tasemed piisava valiku Eesti mobiilsidetugijaamade, sh 5G-tugijaamade lähialadel, et analüüsida raadiokiirgussituatsiooni avalikus ruumis. Uuringu tulemuseha koostatakse järeldused (tehnoloogia) tervisemõjude osas ja vajadusel ettepanekud elukeskkonna mitteioniseeriva kiirguse määruse nõuete ajakohastamiseks.

Ajuvedeliku imendumise häire ehk hüdrotsefaalia korral suureneb aju koores rõhk, mis ahendab ka aju varustavaid veresooni ning seeläbi muutub nendes veresoontes verevoolu pulsatsioonide dünaamika. Verevoolu pulsatsioonide dünaamika muutub sarnaselt ka veresoonte ahenemise korral, mis on põhjustatud näiteks jala arterite lupjumisest. Mõlemad olukorrad vajaksid varajaseks avastamiseks ning muutuste jälgimiseks lihtsat, korratavat ja hinnalt odavat diagnostilist meetodit. Seetõttu oli järeldoktorantuuri projekti ning Londoni Linnaülikoolis läbiviidud uuringu eesmärgiks uurida, kuidas mõjutab veresoonte ahenemine arterilt registreeritud pulseerivat optilist signaali ning välja töötada optiline meetod veresoonte ahenemise tuvastamiseks. Uuringu käigus töötati välja pumbast ja torudest koosnev arterite süsteem, milles tekitati erinevatel tasemetel vedeliku voolu takistusi. Torudelt ning hiljem ka arteritelt optilise signaali registreerimiseks ehitati sobivad optilised andurid. Ehitatud arterite süsteemis registreeriti vere mahu ja voolu muutusega seotud optilist signaali enne ja pärast torus tekitatud ahenemist. Signaalidest tuvastati iseloomulikud muutused, mis on otseselt seostatavad artereid imiteerivate torude ahenemisega. Seejärel viidi läbi uuringud väikesel grupil inimestel, mille käigus tekitati kunstlikult erineval tasemel käe arteri ahenemised. Käe arterilt registreeritud optilisest pulseerivast signaalist tuvastatud muutused ühtisid ehitatud mudelis leitud optilise signaali muutustega. Need tulemused annavad kindlust, et antud meetodit ja optilist tehnoloogiat saaks kasutada arterite ahenemise tuvastamiseks. Siiski on vajalikud edasised uuringud näiteks haigetel, kellel on tekkinud lupjumise tagajärjel arterite ahenemine ning seeläbi kontrollida ja vastavalt vajadusele täiendada antud metoodikat.

AKKI koondab kolme partneri - TÜ, TTÜ ja EKUK - kõrgtasemelist analüütilist taristut. AKKI ühistegevuse tulemusel on loodud esmasel tasemel teadusaparatuuri ajajaotussüsteem, mille eesmärgiks on koordineerida ja jagada analüütilise keemia aparatuuri kasutust ning oskusteavet Eestis teadusasutustele ja ettevõtlusele. Selline võrgustik võimaldab kasutada analüütilist aparatuuri optimaalsel moel ja vältida dubleerimist. AKKI eesmärkideks on: (1) luua keemilise analüüsi tippseadmete „ristkasutusvõrgustik“ uurimisasutuste vahel, võimaldamaks kasutajatel hõlpsamini läbi viia keerukaid, erinevat aparatuuri nõudvaid projekte ja vältimaks aparatuuri dubleerimist (meetme eesmärgid 1, 2.1, 2.3, 2.4); (2) olla innovatsiooni- ja tehnoloogia arenduse tugiüksus T&A projektide elluviimiseks ja innovatsiooniks tööstusele (sh nutika spetsialiseerumise eesmärkide saavutamiseks) (meetme eesmärk 1); (3) olla analüütilise keemia alase hariduse ja teadmussiirde keskus (meetme eesmärk 3); (4) olla analüütilise keemia tugistruktuur Eesti osalusel erinevates EU koostöövõrgustikes nagu ESA, Eurachem, Euramet/EMPIR (meetme eesmärgid 2.2, 3).

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.

On suur oht, et koroonaviirus (SARS-CoV-2 jt) jätkab erivormides oma levikut, k.a seda, et ta levib otseste kokkupuudete kaudu pindadega ning see asjaolu nõuab tõhusaid steriliseerimismeetodeid ja -materjale. Etanoolist on kasu otsesel kokkupuutel, kuid oleme desinfitseerimiseks välja töötanud erinevaid laiema kasutusvõimalustega pindaktiivseid materjale. Uued desinfitseerivad preparaadid sisaldavad biolagunevaid koostisosi, mis jäävad pinnale märksa kauemaks, et inaktiveerida baktereid, viiruseid, seeni ja materjaliviirusi, sh. koroonaviirus. Uute toodete valik sisaldab: (1) POM/PLA komposiite, mis on valmistatud sulatatud ekstrusioonimeetodil ja mis sobivad hästi haigla sisekeskkonna kattematerjaliks; (2) eeterlike õlide nanoemulsioone, mis annavad võimaluse ravimite reguleeritud kohaletoimetamiseks; (3) töödeldud ülihüdrofoobseid materjale, (4) ligniinipõhiseid materjale (geelidena ja kiledena), millel on ka antiviraalseid ja antibakteriaalseid omadusi. Tegemist on arenguvääriliste toodete klassiga, mida meie Eesti ettevõtjad saaksid kasutusele võtta.

Selle projekti eesmärk oli portatiivse narkonalüsaatori (eelnevalt nimetatud AiD) Drug Hunter (www.drughunter.eu) edasiarendamine, testimine, vigade otsing riistvaras, tarkvaras ja valideerimine. Drug Hunter on portatiivne narkorkoanalüsaator narkootiliste ainete määramiseks süljes mittekeemikust operaatori poolt. Narkoanalüsaator Drug Hunter ühendab kahte erinevat tehnoloogiat, nimelt kapillaarelektroforeesi ja kaug-ultraviolett fluorestsenstsil põhinevat detekteerimist. Narkoanalüsaator Drug Hunter lahendab immunoloogiliste narkotestrite mitmeid tehnoloogilisi vajakajäämisi, nagu kõrget veamarginaali, kvalitatiivset analüüsi, vaid narkootiliste ainete rühma tuvastamist. Drug Hunter määrab narkootiliste ainete koguseid süljes isegi siis, kui inimene on tarbinud mitut narkootilist ainet korraga. Selle projekti peamine saavutus oli narkoanalüsaatori põhjalik testimine nii laboris kui ka välistingimustes koostöös politseiga. Selle uuringu jooksul töötati välja uus sülje kogumise protseduur ja lihtsustati sülje eeltöötluse protseduuri. Lisaks sellele parandati uue metoodika arendamisel oluliselt narkoanalüsaatori tundlikkust amfetamiinide tuvastamiseks. Narkoanalüsaatori Drug Hunter tundlikkus vastab DRUID'i poolt soovitatud narkootiliste ainete piirnormidele süljes. Projekti raames välja töötatud metoodika vastab Euroopa Meditsiiniameti nõuetele. Narkoanalüsaatori Drug Hunter valmidusastmeks on müügieelne analüsaator narkootiliste ainete kvantitatiivseks analüüsiks süljes politsei, logistika firmade, haiglate ja teiste asutuste jaoks. Analüsaatori Drug Hunter tehnoloogia on patenteeritud.

Projekti eesmärgiks oli käivitada ja katsetada tööpõhist õpet äriinfotehnoloogia (IABM) õppekavas. Kahe aasta jooksul tuli diplom välja anda vähemalt 11 IABM magistrile, kes sooritasid 50% õpingutest töökohal omandades IABM õppekava kompetentsid ja õpiväljundid. Projekti tulemusena muudeti IABM õppekava: lisandus neli tööpõhist projektiõppeainet. Need neli projektiõppeainet koos projektijuhtimise aine ja magistritööga võimaldavad IABM õppuritel omandada 50% õppekavast töökohapõhiselt.

Töö eesmärgiks on määrata Eesti erinevatest maakondadest kogutud mete füüsikalis-keemilised omadused ja antibakteriaalse, bioaktiivse ning antioksüdantse toimega ühendite sisaldus ning mõju inimorganismile.

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.

SARS-CoV-2 uurimine toimub BSL3 (biosafety level 3) ohutustasemega laborites, mis on kallis ja pole sageli kättesaadav. See on tekitanud suure vajaduse lahenduste järele, mis võimaldaksid SARS-CoV-2 materjalidega töötamist madalama ohutustasemega laborites. Sellest vajadusest lähtuvalt on tekkinud koostöö Tartu Ülikooli viroloogidega (Prof. Merits ja Dr. Varjak). Antud projektil saab olema kaks väljundit, millest esimeseks on SARS-CoV-2 baasil loodud komplementeerimis-süsteemid (trans-replikaasid). Teiseks väljundiks on püsiliinide loomine, mis võimaldavad viiruse paljundamismasinat pakkida funktsionaalseid virione imiteerivateks osakesteks. Selline lähenemine võimaldaks tulevikus uurida uute mutatsioonide mõju viiruse paljundamisvõimele. Lisaks saab ka uurida SARS-CoV-2 neutraliseerivaid antikehasid ja teisi COVID-19 vastaseid ravimikandidaate. Seega, antud süsteemide väljatöötamine võimaldab tihedat koostööd haiglatega, et uurida patsientidest eraldatud antikehade toimet.

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.

Helicobacter pylori (H. pylori) on inimese patogeen, kes koloniseerib mao limaskestasid rohkem kui poolel maailma elanikkonnast, põhjustades nii kroonilist gastriiti, peptilisi haavandeid kui maovähki. Erinevate virulentsusfaktorite, nagu CagA ja VacA, esinemine patogeensetel H. pylori tüvedel on seotud kõrgendatud vähiriskiga ja tugevasti muudetud signaali ülekanderadadega. Hiljutised uuringud on näidanud H. pylori mõju mao ja soolestiku mikrobiootale, mis võib põhjustada haiguseid nii soolestikus kui ka väljaspool seda. Meie uurimistöö peamine eesmärk on mõista H. pylori nakkuse mõju soolestiku mikrobiootale ning maksahaiguste aregule. Projekti täpsemateks eesmärkideks on: 1) Iseloomustada mao biopsiatest mao mikrobioomi ja H. pylori patogeensuse vaheline seos; 2) Määrata soolestiku mikrobioom endoskoopiapatsientide väljaheite proovidest; 3) Analüüsida H. pylori mõjutatud soolestiku mikrobioota ja maksa funktsioonide vahelist seost. Uuringusse kaasatakse üheksa Lääne-Tallinna Keskhaigla (Tallinn, Eesti) endoskoopia patsienti. Projekt on kavandatud pilootuuringuna, mis on väga oluliseks aluseks järgnevatele uuringutele hõlmates rohkem patsiente.