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.

See projekt põhineb uuel paradigmal "vool kui teave", mis on teedrajav lähenemisviis veealuste mitmemõõtmeliste voogude tuvastamiseks looduses. See viib uute, optimeeritud seadmete ja mõõtmismeetoditeni, et klassifitseerida ja uurida veealust keskkonda, kui traditsioonilised meetodid on liiga kallid või lihtsalt ei toimi. Vool kui teave on inspireeritud veeloomadest, kellel on välja arenenud täiustatud sensoorsed süsteemid, mis ühendavad tajumise ja teabe töötlemise ühtsesse raamistikku. Taotlusega edendatakse TalTechi veealuseid sensortehnoloogiaid töötavatest prototüüpidest (TRL3 kuni TRL5) kuni katsetamiseni asjakohastes töökeskkondades (TRL6) ning toetab tehnoloogiasiiret Eesti ja rahvusvahelistele ettevõtetele. Need seadmed ja meetodid annavad teadlastele ja otsustajatele uusi ja usaldusväärseid allikaid vooluandmetest äärmuslike kliimaja ilmastikunähtuste ajal, kus tavapärased seadmed ei toimi ja kui kriitiline infrastruktuur on ohus, näiteks tormi ja üleujutuste ajal.

Projekti üldiseks eesmärgiks on suurendada elanikkonna tervena elatud aastate arvu. Hetkel on Eestis tervena elatav eluiga üks Euroopa lühemaid. Eesmärgi saavutamiseks uuritakse, arendatakse ja piloteeritakse kolme omavahel tihedalt seotud digitervise suunda. Esiteks kasutame Eesti tervise infosüsteemi standardiseeritud andmevahetuskeskkonda ja digiandmeid, et arendada rakendusi, mis suurendavad inimese enda poolt kogutud andmete tõenduspõhist kasutust tervisedenduse, ennetuse ja krooniliste seisundite kontrolli all hoidmise eesmärgil. Teiseks keskendume sensoritele ja tehisintellektiga toetatud digirakendustele, et võimaldada inimesel koguda nii funktsionaalseid näitajaid kui edastada tervisemuresid masinloetava tekstina. Sellega kiirendame terviseriskide märkamist ja vähendame meditsiinitöötajate rutiinseid tegevusi. Kolmandaks arendame erinevaid tehisintellekti meetodeid kombineerides tervise infosüsteemis ja Tervisekassa andmebaasis olevaid ning inimese enda kogutud andmeid.

Projekti eesmärk on välja töötada odavad ja kiired analüütilised tööriistad kliiniliselt oluliste biomarkerite ja keskkonnasaasteaineite tuvastamiseks keerulistes keskkondades, kasutades sensormassiiviga integreeritud molekulaarselt jäljendatud polümeere (MIP) kui robustseid ja odavaid biomimeetilisi retseptoreid. Projekt keskendub MIP mugavate ja keskkonnasõbralike sünteesimeetodite väljatöötamisele, mis võimaldavad MIP-ide automatiseeritud ja tõhusat integreerimist sensormassiiviga, samuti sobivate andmetöötlusmeetodite väljatöötamisele MIP-põhiste sensormassiivide genereeritud signaalide tõhusaks tõlgendamiseks. Usume, et projekti raames välja töötatud lahendused loovad uue põlvkonna analüütilised tööriistad, mis, aitavad kaasa rahvatervise ja ohutuse parandamisele kriitilistes tööstusharudes, nagu meditsiiniline diagnostika ja keskkonnaseire.

Heaoluühiskonnas on kiudainete tarbimine oluliselt madalam toitumissoovitustes toodust, mis häirib soolemikrobioota tasakaalu ning vähendab kasulike bakteriaalsete ühendite teket seedetraktis. Bakterid toodavad ka gaase, mis tundlikel inimestel, sealhulgas ärritunud soole sündroomi (IBS) patsientidel, põhjustavad häirivaid ja ka töötamist takistavaid seedetrakti sümptomeid, mille tulemusel välditakse kiudainerikkaid toite. Gaasi moodustumise hulk ja mustrid on väga individuaalsed ja omavahel seotud soolestiku parameetritega nagu pH ja soole läbikäigukiirus. FIBRE-MATCH projektis töötatakse välja ja valideeritakse tehnoloogia, mis võimaldab sobitada soolemikrobioomi alatüübid kiudainete tüüpidega optimaalseks bakteriaalsete ühendite, sh gaaside moodustumiseks. Projektis kaardistatakse peamised eurooplastel levinud kiudaineid lagundavad mikrobioomitüübid, kasutades kaasaegseid oomikameetodeid, tervise- ja toitumisandmeid ja bakterite andmebaaside andmeid. Ainevahetuse fenotüüpide tuvastamiseks kasutatakse ka laborimeetodeid optimaalse gaasi ja hapete suhete leidmiseks. Nende põhjal töötatakse välja kiudainerikaste fermenteeritud toitude prototüübid, mille mõju inimese tervisele, mikrobioomi muutustele ja hapete ning gaasi tootmisele uuritakse nii tervetel kui ka IBS patsientidel toitumisuuringutes. Projektis töötatakse välja uudne kiudainete keemilise koostise andmebaas toiduainetes, et võimaldada toitumise ja mikrobioomi koostoimete analüüsi funktsionaalsel ja molekulaarsel tasandil. Projekti koduleht: fibrematch.eu

OSCD andmeil seisab Eesti silmitsi rasvumise ja diabeedi laia levikuga, WHO andmeil on iga viies laps ülekaaluline. Seetõttu tuleb aidata inimestel vähendada suhkru, soola ja rasva tarbimist, mis on seotud ülekaalulisuse, diabeedi ja südame-veresoonkonna haigustega. Eesti toidutööstus on juba täna pühendunud toidu reformuleerimisele, muutes toidutooteid tervislikumateks. Näiteks muffin, mis on seni olnud meeli ülendav magustoit, on nüüd muutunud vähendatud suhkru ja rohke kiudainega Nutriscore B-väärtusega toiduks. Siiski on selliste toodete tervisemõju märgatav alles siis, kui maitse on sama meeldiv ja tarbijad uued tooted omaks võtavad. Käesolev toidukoostise reformuleerimise projekt uurib magusamaitselisi looduslikke peptiide ja oligosahhariide, mis asendaksid lisatud suhkruid; lõhnaühendite ja soolase maitse sünergiat vähendamaks soola; ning rasvade mõju maitsele. Projekti eesmärk on avaldada positiivset mõju rahvatervisele, tegemata kompromisse maitses, kvaliteedis ja ohutuses.

Teadusprojekti üldiseks eesmärgiks ja tulemuseks on elektroonikaseadmete arendus pehmete kudede kliiniliseks mõõtmiseks. Konkreetseks väljundiks on seade südamelihase seisundi pidevjälgimiseks südameoperatsioonidel. Südamehaigused on sagedasim surma põhjus (WHO 2019, https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/the-top-10-causes-of-death). Kaugelearenenud südamehaiguste ravis on oluline koht südamekirurgial, kus on oht (seisva südame!) südamelihase operatsiooniaegne kahjustumine. Kasutatavad südamelihase kaitsemeetodid on halvasti juhitud, põhinedes katse-eksituse meetodil välja töötatud skeemidel. Loodav unikaalne mõõte-lahendus ja süsteem tagaks objektiivsetel südamelihase näitajatel põhineva õigeaegse kaitselahuste manustamise. Samas võimaldaks loodav tehnoloogia mõõta ja testida tuleviku-uuringutes ka mitmesuguseid muid lihas-, rasv, side-kudesid ning real juhtudel ka eristada hea-ja pahaloomulisi (nt vähi-) kudesid. Loodavad lahendused kasutavad Tehnikaülikooli leiutuslikke elektrilise impedants-spektroskoopia tehnoloogiaid.

Käeliste molekulide tuvastamine ja enantiomeeride eraldamine on oluline keskkonna seire, agrokeemia ja ravimite disaini vaatevinklist. Hemikukurituriilid on selleks väga sobilikud, sest neid saab suunatult sünteesida kombineerides erinevaid monomeere ühe-etapilises mehanokeemilises reaktsioonis. Selles jätkusuutlikus protsessis tekitatakse vähem jääke lahusteid vältides ning ise-organiseerumine on võimendatud tänu tahke faasi reaktsioonile. Käesolevas projektis uuritakse hemikukurbituriilide ise-organiseerumise fundamentaalseid aluseid ning rakendatakse neid uute supramolekulaarsete süsteemide loomisel, selleks et käeliste ühendeid tuvastada ja eraldada, aga ka saasteainete korral keemilise muundamise abil väärindada. Katseliste ja arvutuskeemia tulemuste abil luuakse ennustusmeetod uute analüütide tuvastamiskes sobivate omadustega makrotsüklite sünteesiks. Tulemused peaksid huvi pakkuma teadlastele ja rakendajatele, kes kasutavad, toodavad või tuvastavad käelisi ühendeid.

TIRAMISU "Koolitus ja innovatsioon usaldusväärsete ja efektiivsete serva-AI kiipide disainimisel“ on Euroopa HORIZON MSCA doktorantide koolitamise võrgustiku projekt. TIRAMISU üldine uurimiseesmärk on praktiline metoodika usaldusväärse ja energiatõhusa serva AI riistvara selgroo disainimiseks ja innovatsioonijuhtimiseks. Tegevus pakub tugevat interdistsiplinaarset koolitust tulevastele Euroopa inseneridele ja teadlastele, kes veavad innovatsiooni usaldusväärsete ja energiatõhusate serva AI kiipide väljatöötamisel. Konsortsium on strateegiliselt kavandatud soodustama ristdistsiplinaarseid sünergiaid, integreerides sujuvalt innovatsioonijuhtimise uurimistöö äärealuste AI disaini tehniliste aspektidega. Mitteakadeemilist sektorit esindab Euroopa lipulaev R&D keskus nanoelektroonikas - IMEC, globaalne liider tööstuselektroonikas ja suurim pooljuhtide tootja Saksamaal - Infineon, usaldusväärne autotööstuse lahenduste pakkuja - Dumarey, maailma juhtiv EDA tööriistade arendaja - Cadence. Akadeemiline tipptase on loodud juhtivate IKT ja tehnoloogia innovatsiooni inseneriülikoolide ning Euroopa suurima rakendusuuringute organisatsiooni - Fraunhoferi poolt.

Uuring panustab meetme „Ida-Viru ettevõtluse teadmusmahukuse suurendamise toetus: teadusvõimekuse pakkumise arendamine Ida-Virumaal TA-võrgustiku loomiseks“ raames aastatel 2024-2028 siirdeprotsesside teoreetiliselt põhistatud raamistiku ning siirde empiiriliseks seireks vajaliku metoodika ja mudelite väljatöötamisse. Uuring jaguneb kolmeks teemaks: õiglase ülemineku valitsemine, Ida-Viru innovatsioonisüsteem ja Ida-Viru ettevõtete muutuvad ärimudelid. Nimetatud kolm temaatilist tööpaketti panustavad koos ülejäänud nelja tööpaketiga (Ida-Viru tööjõu seire ja prognoos, Ida-Viru tehnoloogiamahukate innovatsiooniniššide areng, kohalike elanike haavatavus ja innovatsioonipotentsiaal, siirde tervisemõjud ja terviseteenuste areng) siirdeprotsesside raamistiku väljatöötamisse ning neid viiakse ellu koostöös TÜ uurimisrühmadega.

Närvisüsteem koosneb mitmetest erinevatest rakutüüpidest, mis moodustavad koes tihedalt läbipõimunud peenstruktuuri. Rakud on omavahel tihedalt kontaktis ja närvisüsteemi talitlemisel toimuvad pidevad interaktsioonid rakkude vahel. Selline ehitus muudab keeruliseks nii biomolekulide analüüsi moel, mis võimaldab rakke üksteisest eraldada puhtalt ja peenstruktuuridesse kuuluvat osa ohverdamata. Üheks käesoleva projekti eesmärgiks on tehnoloogiline arendustöö, millega töötatakse välja rakutüübi-põhine proteoomika meetod närvisüsteemi rakutüüpide analüüsimiseks. Teiseks projekti eesmärgiks on uurida, kuidas neuronite ja astrogliia rakkude koos kasvatamisel rakukultuuris ühe rakutüübi aktiveerimine mõjutab teise rakutüübi geeniekspressiooni, ning milliste rakkudevaheliste signaalmolekulide kaasabil selline kommunikatsioon toimub.

Tselluloos on maailmas enamlevinud biopolümeer, mis suudab asendada fossiilseid plaste ja kiudaineid. Tselluloosipõhised plastid moodustavad siiski ainult 0,2% ja tehiskiud 1% maailma tehislike ja sünteetiliste polümeeride kasutusest. Tselluloos vajab nimetatud toodete valmistamiseks keemilist modifitseerimist. Seni on tselluloosikeemia tööstust piiranud protsessi keskkonnamõju ja kulukus. Tselluloos on ka Eesti jaoks kõige olulisem biomaterjalide toore, kuid tselluloosikeemia tööstus on siin piiratud. Samas annab see tööstus tselluloosile kõige kõrgema lisandväärtuse. Kuna Eestis on jõuliselt arenemas biotoodete tööstus, mille väljundiks on tselluloos siis arendab käesolev projekt reaktiivse ekstrusiooni tehnoloogiat, millega tselluloosi keskkonnasäästlikult ja ressursitõhusalt väärindada biomaterjaliks kasutades taimsete õlide tootmise kõrvalsaadusi. Projekti tugevdab ettevõtete ja akadeemia koostööd, suurendab kompetentsi puidukeema valdkonnas ning panustab akadeemilisse järelkasvu.

Kaasaegse tootmise kohandamisnõuded nõuavad tihedamat koostööd operaatorite ja automatiseeritud tehnoloogiate vahel, mille tulemuseks on uudne inimese ja roboti koostöö (HRC) ja interaktsiooni (HRI) paradigma, mille eesmärk on suurendada inimeste võimeid töökohal. Digitaalne Kaksik (DT) ja Ümbritsevad tehnoloogiad (XR) toetavad inimoperaatori kaasamist simulatsioonipõhistesse liidestesse, mis on mõeldud turvaliseks, tõhusaks, multimodaalseks ja adaptiivseks HRI-ks. Nende liideste kavandamist ja rakendamist ei ole veel piisavalt käsitletud. Selle projekti eesmärk on määratleda, milline on praegune lähenemisviis DT ja XR nõuete määratlusele, analüüsides DT liideste ja muud tüüpi sisendmeetodite kasutuselevõtu potentsiaali ja väljakutseid HRC kontekstis, nende jaotamist inimese ja arvuti interaktsioonis ( HCI) ja selle valdkonna praeguste eksperimentaalsete uuringute seis, mis toob inimese tagasi ahelasse Tööstus 5.0 kontseptina, läbi tööstus- ja tervishoiu valdkondi.

The OptimaMind project is focused on time-restricted-eating to enhance brain health and combat the challenges of ageing. Historically, human access to food was often sporadic, making intermittent fasting (alternatively called Time-Restricted Eating (TRE)) a natural part of life. This historical context sets the stage for understanding the potential benefits of TRE in modern times, especially in the context of cognitive health. TRE has been shown to induce adaptive molecular changes that protect cellular resources while enhancing physical and cognitive performance. Such changes include a reduction in systemic inflammation and an increase in cellular antioxidant potential. One of the examples of TRE effects is the production of beta-hydroxybutyrate (BHB), a ketone body enhancing cognitive functions. BHB, produced in the liver, is an essential energy substrate offering beneficial properties over other energy sources. Conversely, frequent meal consumption and a lack of physical activity can inhibit BHB production, thus diminishing its positive effects. The OptimaMind project aims to study the effects of TRE on biomarkers of cognitive functions, particularly in ageing populations, using various methods. The proposed project will utilise existing biobank samples and different fasting protocol cohort data available in Europe to investigate neuroprotective biomarkers in a diverse population. The expected outcomes include new insights into TRE as a non-pharmacological strategy to enhance cognitive longevity and prevent dementia. The project also aims to inform healthcare providers and the public about practical, evidence-based strategies for maintaining brain health. OptimaMind will influence public health recommendations, clinical practices, and the wellness industry, ultimately aiming to improve cognitive health and quality of life in ageing populations.