Uurimisrühmad

Uurimisrühm omab kompetentsi interdistsiplinaarsel infotehnoloogia ja aju füsioloogia puutealal. Uuringud on suunatud aju elektroentsefalograafilises (EEG) signaalis mentaalsete häirete (sh. depressioon), tööstressi või keskkonna (mikrolainekiirgus) poolt tingitud muutuste avastamisele ja tõlgendamisele.
Uurimisgrupi poolt väljatöötatud EEG spektraalse asümmeetria indeks (SASI) on tõestanud end kui perspektiivne meetod erinevates rakendustes.

Tähtsamad tulemused:

• Objektiivsed EEG signaalil põhinevaid mõõdikud tuvastavad depressiooni varaseid sümptomeid, kuid ka mRNA COVID-19 vaktsiinist põhjustatud muutused ja taastumise.
• Täiendatud faasi arvestav maatriksprofiili meetod tuvastab EEG signaalist depressioonist tingitud muutused paremini kui Higuchi fraktaaldimensioon.
• Erinevad EEG markerid kajastavad osaliselt samu EEG tunnuseid. Seal juures katab uuritud markeritest Higuchi fraktaaldimensioon EEG tunnused kõige laiemas ulatuses.
• Vähenenud väikse maailma organiseeritus EEG alfa sagedusel kompenseeritakse ajus suurenenud ühenduste tugevusega;
• Raadiokiirguse bioloogilise kui ka tervisemõju lävend põhimõtteliselt puudub, samas terviseriski saab minimiseerida sidudes tervisekaitse piirväärtused kiirguse tasemega, mille puhul pika toimeaja jooksul ei ole märgatud olulist tervisemõju (6 V/m).

vt ka https://taltech.ee/biosignaalide-tootluse-labor

aju häired, depressioon, EEG, elektroentsefalograafia, signaalitöötlus

​Äriinfotehnoloogia rühma põhitegevuseks on äriinfotehnoloogia lahenduste arendamine ja analüüsimine, usaldusväärsete, koostoimivate ja arenevate rakenduste teooriad ja praktilised lahendused, tulevikuspetsialistide hariduse tõstmine.

Uurimisrühm alustas tegevust 2020 teises pooles.

Rühma peamiseks uurimisvaldkonnaks on ettevõtte infosüsteemide kavandamise, arendamise ja ülalhoiuga seonduvad metoodikad, tööriistad, mudelid ja paremad praktikad. Hetkel keskendutakse eelkõige haridus- ja tervishoiuvaldkonna infosüsteemides kasutatavatele mudelitele, nende mudelite valideerimisele ja nende mudelite kasutamise metoodikatele.

äritarkvara, erialane haridus​, ​​professionaalne tarkvara, töökindlad, töökindlad koostalitlusvõimelised ja evolutsiooniliselt muudetavad ettevõtterakendused, töökindlus, tuleviku spetsialistid

Uurimisrühma põhitegevuseks on uurimistöö valdkondades, mis käsitlevad:

• terviseandmete mudeleid,
• kliinilisi otsustustugesid,
• digitaalsete tervisetehnoloogiate hindamist,
• inimese terviseandmetega seonduvat käitumist veebis ning
• tervishoiu digitaliseerimise komponente ja tegureid.

Uurimisrühma spetsiifilisem tegevus on seotud meditsiinis ja tervishoius kasutatavate digitaalsete andmete kvaliteedi, arhitektuuri ja andmemudelitega, digitaalsete tervisetehnoloogiate hindamise ja kasutusvaldkondadega ning digitervise lahenduste tasustamise raamistiku koostamisega. Jätkub ka personaalmeditsiiniga seonduvate infotehnoloogiliste lahenduste uurimine.

Uurimisrühma meeskond vastutab ka Euroopa esimese, 2009a. loodud,  e-tervise õppekava juhtimise ja arendamise eest. Meie rahvusvaheline õppekava annab magistriüliõpilasele interdistsiplinaarsed teadmised ja oskused innovatsioonist ning tehnoloogiliste ja digitaalsete lahenduste juurutamisest. 

Lisainfo E-Tervise keskuse kohta: E-tervise keskus
Lisainfo E-Tervise õppekava kohta: E-Tervise magistriprogramm

digitaalsete tervisetehnoloogiate hindamine, digitervis, e-tervis, muutuste juhtimine tervishoius, tervishoiu digitaliseerimine

Uurimisrühma teaduskompetents hõlmab järgmisi valdkondi:

• Südame- ja veresoonte haiguste diagnostika ja ravi tehnoloogiate uurimine ja rakendamine,
• südame- ja veresoonkonna haigustega seotud teaduslikes uuringutes kasutatavate insenerilahenduste juurutamine meditsiinis,
• uute kardiovaskulaarmeditsiini tehnoloogiate väljatöötamine ja kliiniline rakendamine,
• varajase ateroskleroosi määramise uuringud ja seadmete juurutamine,
• resistentse hüpertensiooni hemodünaamika uuringud ja innovatiivsete ravijuhtimise meetodite väljatöötamine,
• kardiovaskulaarse riski (koos geeniriskiga) määramise ja langetamise uuringud,
• perekondliku hüperkolesteroleemia diagnoosimise ja ravi uuringud.

Uurimisrühm osaleb European Atherosclerosis Society Familial Hypercholesterolaemia Studies Collaboration (FHSC) ja kuulub Euroopa Hüpertensiooniühingu Ektsellentsikeskuse hulka.

ateroskleroos, diagnoosimine, hüpertensioon, ravi, tehnoloogiad

​IT didaktika uurimisrühm on multidistsiplinaarne meeskond, mis keskendub kõrghariduse IT-didaktikale.

Peamised uurimissuunad on:

• kaugosalusrobotite ja robot-assistentide kasutamine kõrghariduses ja tervishoius,
• uuenduslikud sega- ja veebipõhised õppemeetodid,
• STEAM lähenemise integreerimine IT-õppesse.

Uurimisrühm moodustati 2022. aasta teises kvartalis ja hõlmab IT Kolledži, inseneriteaduskonna, Tartu Kolledži ja tarkvarateaduste Instituudi töötajaid. Rühma töösse on kaasatud ka liikmeid Tallinna Ülikoolist. Edukaimaks projektiks on õppearendusprojekt PYNT (present yet not there), mille tulemusena formeeriti kaugosalusrobotite õppetööks ja interaktsiooniks kasutamise rahvusvaheline ja valdkondade ülene õpikogukond.

Koduleht: https://cm.taltech.ee/

autonoomsete robotite suhtlusstsenariumid sotsiaal- ja tervishoiuvaldkonnas, hübriidõpe, inimese-roboti interaktsioon, ​​kaugosalusrobotid, kaugsuhtlus, robotassistendid, sega- ja veebipõhised õppemeetodid, sotsiaalne kohalolu, STEAM lõiming IT-õppes, suhtlevad teenindusrobotid, tehisintellekt õppetöös

​Keskkonnaseire tehnoloogiate keskus on spetsialiseerunud ekstreemsetes keskkondades mõõtmisteks mõeldud vastupidavate multimodaalsete sensorite arendamisele ja kasutamisele, andmepõhisele modelleerimisele ning öko- ja
etohüdraulikale.

Uurimisrühma põhipädevused on:

• Veealune mõõtmine ekstreemsetes keskkondades, sealhulgas hüdroelektrijaamades, jõgedes,
  rannikualadel ja liustikes.
• Reaalajas signaalitöötlus vastupidavate ja usaldusväärsete mitmemodaalsete autonoomsete sensorite jaoks
• Andmepõhine modelleerimine ja välisandurite võrgu andmete assimileerimine numbriliste mudelitega
• Öko- ja etohüdrauliline mõõtmine ja modelleerimine, keskendudes kaladele ja hüdroenergiale.
• Veealused multispektraalsed kaamerad ja automatiseeritud nägemismeetodid tuvastamiseks ja jälgimiseks ebasoodsas keskkonnas

allveeseire, arvutinägemine, avatud valitsuse andmed​, ​​hüdroenergia

Uurimisrühma teadus- ja arendustegevus on suunatud elektrilise, peamiselt impedants-spektroskoopia (kuid mitte ainult) mõõtmislahendustele. See hõlmab vastavate instrumentide, signaalide ja signaalitöötluse arendamist ja uurimist
erinevate rakenduste jaoks (mh testiks ja diagnostikaks, nt bio-, tervise- ja meditsiinitehnoloogiates, mikrofluidikas, metalli- ja elektroonikatööstustes ja mujal)

impedants-spektroskoopia, impedants-tomograafia, mõõteriistad, pöörisvool, reaal-ajaline mõõtmine

Uurimisgrupi teadustöö eesmärgiks on välja töötada paindlikke ja uudseid sensortehnoloogiaid ja algoritme:

1. Ureemiliste toksiinide eemaldamise jälgimiseks reaalajas. Mõõdetud parameetrid võimaldavad hinnata erinevate
   ureemiliste toksiinide kontsentratsioone reaalajas ilma vereproove võtmata ning seega aitab saada paremini tagasisidet ravi (n neeruasendusravi) kohta ning kohandada raviviise vastavalt patsientide vajadustega.
2. Isikustatud ja targa töörõiva loomiseks, mis töörõivasse integreeritud sensorite ja uudsete algoritmide abil looks väärtuslikke andmeid tööliste asukohast, kõnnimustritest, füüsilisest aktiivsusest, energiakulust ja füsioloogilisest seisundist ning parandaks tehnoloogiliste lahenduste ja teenuste abil teadlikkust ja ohutust nõudlikes ja ohtlikes töökeskkondades.
3. Uuenduslike psühhofüsioloogiliste meetodite väljatöötamine, mis ühendab kvantitatiivseid füsioloogilisi ja
   subjektiivseid psühholoogilisi näitajaid, et hinnata inimeste emotsionaalset vastust erinevatele (elu)keskkondadele (nt turvalised, mugavad, stressirohked, ülestimuleerivad või ebaatraktiivsed). Üks rakendusvaldkond on ületada lõhe linnaplaneerijate ja linnaelanike vahel kasutades nn heaoluskoori kaardistamist.

vt ka https://taltech.ee/biomeditsiinitehnika-keskus 

algoritmid, biovedelike optika, dialüüsravi, energiakulu, füüsilise aktiivsuse monitooring, kõnetuvastus, reaalajas monitooring, sensorid, sensorite integratsioon, signaalitöötlus, spektrofotomeetria, ureemilised toksiinid, väsimuse monitooring

Uurimiskeskuse fookuses on adaptiivne kihtideülese töökindluse ja enesetervise teadlikkuse tehnoloogia homsete arukate autonoomsete süsteemide ja värkvõrgu jaoks Eestis ja Euroopas. Teadusrühm uurib küberfüüsikaliste süsteemide alusarvutusriistvara toetades nende süsteemide heterogeensust ja tehisintelligentsusel põhinevat autonoomsust. Keskuses loodud teadmised pakuvad inseneridele disainilahendusi ja kohapealset instrumentaariumi tööstuslike süsteemide tõrgete haldamiseks.

Keskuse põhikompetentsid on:

• Arvutusriistvara projekteerimine: VHDL ja Verilog projektid, projekteerimise keskkonnad (Cadence, Siemens-Mentor, Synopsys), rakendusspetsiifilised arvutusplatvormid (Mehitamata õhusõidukid ehk droonid)
• FPGA-põhilised lahendused ja metodoloogiad: FPGA süsteemkiibid (Zynq, CycloneV), Projekteerimise keskkonnad (Xilinx Vivado, Altera/Intel Quartus, Lattice Diamond)
• Tarkvara ja sardtarkvara arendus: Paljasmetalli rakendused, buudilaadurid, Linux draiverid ja Userspace rakendused, Operatsioonisüsteemid Petalinux, Yocto, FreeRTOS ja tarkvaraarenduskomplektid (SDK, ELDK)
• Kihtideülene töökindlus ning rikete haldus: masinõppepõhised lahendused, funktsionaalne ohutus (standard ISO26262)
• Testi ja tõrkeotsingu instrumendid: JTAG/IJTAG põhised lahendused (standardid IEEE-1149.1, IEEE-1149.6, IEEE-1687)​

arukad autonoomsed süsteemid, ​​arvutusriistvara projekteerimine, ennustav hooldus, funktsionaalne ohutus, masinõpe​, ressursside tõhus arvutus, sardsüsteemid, serva-AI kiirendid, süsteemi enesetervise teadlikkus, töökindlus

​Labor on moodustatud loogika ja semantika ning formaalmeetodide rühmadest (juhid Tarmo Uustalu ja Jüri Vain), uurib tugevalt tagatud tarkvara arendamise teooriaid, meetodeid ja tööriistu, spetsialiseerudes nii tõestustele (sertifitseeritud tarkvara) kui ka testimisele.

Viimastel aastatel on eraldi uurimisvaldkonnaks kujunenud rakenduslik masinõpe (juht Sven Nõmm).

formaliseeritud programmeerimisteooria​, ​​funktsionaalne ja sõltuvalt tüübitud programmeerimine, tarkvara verifitseerimine ja testimine

Uurimisrühm tegeleb nutikate funktsionaalsete sensormaterjalide väljatöötamisega tehnoloogiliste lahenduste tarbeks inimese elu olulistes valdkondades, nagu näiteks keskkonnakaitses ja meditsiinilises diagnostikas. Teadustöö on suunatud
molekulaarse jäljendamise tehnoloogia abil biotundlike funktsionaalsete sensormaterjalide nn molekulaarselt jäljendatud polümeeride (MIP) väljatöötamisele.

MIP sensormaterjale, erinevalt looduslikest retseptoritest, iseloomustab nende hea keemiline ja termiline stabiilsus, omaduste reprodutseeritavus ja valmistamise tehnoloogia odavus. MIP-de integreerimine piesogravimeetrilise, optilise või elektrokeemilise sensoriga võimaldab uuritava analüüti kvantitatiivset määramist märgisevabalt ja piisava tundlikkusega.

Uurimisrühmal on välja töötatud lahendused MIP-sensorite valmistamiseks, mis on võimelised määrama nii keskkonna saasteaineid nagu antibiootikumid (sulfametisool, amoksitsilliin, erütromütsiin) kui ka kliiniliselt olulisi valke nagu IgG, neurotroofsed faktorid (BDNF, CDNF), viirusvalgud (SARS-CoV-2 nukleokapsiid- ja ogavalgud).

​

covid-19 kiirtest, keskkonnaseire, meditsiiniline diagnostika, ​molekulaarselt jäljendatud polümeerid, PoCT, sensorid, sünteetilised retseptorid

Labori teadustöö peamine fookus on biopõhiste keskkonnaressursside väärindamine igapäevastes ja kõrgtehnoloogilistes rakendustes. Eesmärgiks on jätkusuutlike alternatiivide leidmine fossiilsete maavarade põhistele polümeermaterjalidele ning selleks biopõhiste alternatiivide ning taaskasutatavate materjalide rakendamine.

Laboris otsitakse uudseid võimalusi tselluloosi jätkusuutlikuks väärindamiseks, rakendades uusi, taaskasutatavaid lahustikeskkondi, biopõhiseid keemilise modifitseerimise reagente ja energiasäästliike tehnoloogiaid. Kasutatakse uusi, biopõhiseid või hästi ringlusse võetavaid lahustikeskkondi. Uuritakse looduslike õlide kasutamist tselluloosi esterdamiseks ja sünteesikeskkonnana arendatakse reaktiivse ekstrusiooni tehnoloogiat.

Laboril on ainsana Eestis elektroketruse piloottootmise võimekus. Elektroketrusmeetodil arendatakse tselluloosi derivaatidel põhinevaid triboelektrilisi materjale ja filtermaterjale.

Laboril on Eestis unikaalne piloottootmise võimekus sellistes olulistes polümeeride tehnoloogia valdkondades nagu kuumsegamine, ekstrusioon ja survevalu. Arendatakse termoplastsete ja termoreaktiivsete polümeeride komposiite anorgaaniliste või biopõhiste lisanditega sekundaarse toorme efektiivseks kasutuseks ringmajanduses. Selgitatakse, kas ja kuidas suudavad erinevad mineraalsed jäätmed, nagu elektri- ja õlitootmises tekkivad tuhaliigid komposiitides asendada kaevandatavaid maavarasid nagu lubjakivi. Samuti otsitakse lahendusi tekstiilijäätmete ja lignotselluloossete kiudude suuremamahuliseks ringlussevõtuks.

Tegevusvaldkonnad:
õppetöö läbiviimine bakalaureuse-, magistri- ja doktoriõppe tasemel.
alus- ja rakendusuuringute läbiviimine polümeermaterjalide, biopolümeeride valdkonnas.
tootearenduse, piloteerimise ja katseteenuste pakkumine ettevõtetele.

Võta virtuaaltuuri laboris: Virtuaaltuur

Värskeim info labori tegemiste kohta: Koduleht

biopolümeerid, elektroketrus, filtermaterjalid​, nanokiud, ​polümeerid, polümeeride tehnoloogia, polümeerkomposiidid, reaktiivne ekstrusioon, superkondendensaatorid, tekstiil, tselluloosi derivaadid

​Uurimisgrupp keskendub kolmele omavahel seotud uurimissuunale:

1. hierarhiliselt struktureeritud multifunktsionaalsed komposiidid, sealhulgas elektrijuhtivusega keraamilised materjalid, anisotroopsed keraamika- põhised funktsinaalgradientmaterjalid, hierarhiliselt struktureeritud komposiidid, bioloogiliselt inspireeritud konstruktsioonmaterjalid, mesopoorsed materjalid, keraamilised nanokiud, grafeenitud nanokiududega komposiitmaterjalid, keraamilised membraanid,
2. kõrgtemperatuursed tribo-komposiidid,
3. keraamika- baasil pulbrid selektiivseks laserpaagutamiseks (SLS) kihtlisandustehnoloogias sealhulgas gradientstruktureeritud pulbrid ja komposiitpulbrid keraamika–põhiste komposiitide selektiivseks laserpaagutamiseks, iselevikõrgtemperatuursüntees (SHS), mehaaniline legeerimine, funktsionaliseerimine, termotöötlus.

bio-inspireeritud materjalid, grafeen, ​keraamika, komposiitmaterjalid, kõrgtemperatuursed materjalid, korrosioonikindlus​, kulumiskindlus, märg-põlemise meetod, mesopoorsed komposiitid, mikrostruktuur, multifunktsionaalsed struktuurid, plasmasädepaagutuse ja kihtlisandustehnoloogia, pulbermetallurgia, pulbrid

Mehhatroonika on üks dünaamilisemaid tehnikasuundi maailmas ja kujutab endast sünergiat infotehnoloogiast, elektroonikast, optikast ja mehhaanikasüsteemidest.

Mehhatroonika ja autonoomsete süsteemide uurimisrühma teadustegevused on suunatud valdkonna edasiarengule. Tänapäevased sõidukid (sh erinevad elektritranspordivahendid, nn elektriautod, mehitamata maismaa- ja õhusõidukid) nõuavad ka energiatõhususe optimeerimist. Selle eesmärgi saavutamiseks tegutseb uurimisrühm mitmete katseplatvormide ja digitaalsete kaksikute arendamisega. Sõidukite tööelu pikendamiseks ja tõrkeriskide vähendamiseks uuritakse võimalusi reaal- ja virtuaalsensorite kombineerimiseks tehisintellektiga.

Lisaks sellele on teadus- ja arendustegevuse põhifookuses robootika ja automaatika juhtsüsteemide tehisintelligentsil põhineva riist- ja vastava tarkvara väljatöötamine ning kasutajaliideste loomine süsteemide, sensoorika ja eriti uute masinnägemise rakenduste väljatöötamiseks. Rõhk on tööstusrobootika ning mehitamata maismaasõiduki (UGV) ja mehitamata õhusõiduki (UAV) süsteemidel ning samuti hardware-in-the-loop simulatsiooni- ja testsüsteemide loomisel.

Mehhatroonika ja autonoomsete süsteemide uurimisrühm pakub ekspertiise, konsultatsioone, koolitusi ja teaduspartnerlusi.

digitaalsed kaksikud, masinnägemise rakendused​, ​mehhatroonikasüsteemide kavandamine ja juhtimine, mehitamata õhu- ja maismaasõidukite simulatsioonid, veoajam

​Rühma kompetentsid on:

• tootmisprotsesside digitaliseerimine,
• virtualiseerimine ja simulatsioon,
• digikaksikute arendus,
• tootmise ümberkonfigureerimine traditsioonilistelt töötlustehnoloogiatelt 3D tehnoloogiatele.

Välja on arendatud simulatsioonikeskkond tehisreaalsuses Tööstus 4.0 põhimõtetest lähtuvalt. Tulemuseks arendasid uurimisgrupi teadlased välja täiesti uue mudeli, kus tekitatakse digikaksik vahekihina virtuaalreaalsusesse loodud keskkonna ja reaalse roboti juhtimissüsteemi vahele. Kasutades digitaalsete kaksikute kontseptsiooni mitte ainult simulatsioonivahendite, vaid ka kahesuunaliselt sünkroniseeritavate digitaalsete kaksikute loomise metoodika arendamiseks, võimaldab see tööstusrobotite tootmisraku näitel hallata ja juhtida tehast simulatsioonikeskkonnast reaalajas. Vastav rakendus on toimiv eri nutiplatvormidelt ning uued robotsüsteemid sh isejuhtivad robotsõidukid on digikaksiku kaudu hallatavad.

Välja on töötatud tehisintellekti võimalusi kasutav ning mitmekriteeriumilisele otsustusvõimalustele tuginev robotiseeritud töökoha kavandamise lahendus (metoodika), mis arvestab ettevõtte tootmise vajadusi ning tagab tulemusliku töö planeeritud tootmissüsteemis. Väljatöötatud metoodika on üles ehitatud erinevatele otsustus algoritmidele ning on rekurseeriv erinevate sammude vahel. Otsustumeetoditena on kasutatud peamiselt kaalutud keskmise meetodit, erinevates variatsioonides analüütilist hierarhilist otsustusprotsessi ning on kaasatud tehisnärvivõrkudel põhinevad otsustusmudeleid.
​

digitaalne tootmine​, digitaalsed kaksikud, ​nutikas tootmine, tööstus 4.0/5.0, tootmine

Uurimistöö eesmärk on uute, keskkonnasõbralike ja usaldusväärsete analüütiliste meetodite väljatöötamine ja rakendamine keskkonna-, toidu-, biomassi-, kohtuekspertiisi ja kliinilise analüüsi valdkonnas. Selleks kasutame laia valikut mõõteriistu ja tehnoloogiat, mis hõlmab massispektromeetriat, lahutamismeetodeid ja hübriidtehnoloogiaid, nagu HPLC/MS ja GC/MS. Meie laboris on saadaval erinevaid analüütilisi instrumente ja seadmete lahendusi, sealhulgas
elementanalüsaatorid, kromatograafid, titraatorid, spektromeetrid ja teised seadmed.

Püüame aidata kaasa turvalisema ja tervislikuma maailma loomisele, edendades oma teadustöös rohelise analüütilise keemia kontseptsiooni. Töötame välja analüüsiprotseduure eesmärgiga vähendada või kõrvaldada ohtlike lahustite,
reaktiivide ja muude materjalide kasutamist ja utiliseerimist, ning pakkuda kiireid ja energiasäästlikke metoodikaid. Selleks rakendame statistilist eksperimentaaldisaini, et vähendada katsete arvu protsessi optimeerimise etapis ja arendame mittedestruktiivseid (proovi ettevalmistamine minimiseeritud) tipptasemel analüütilisi tehnoloogiaid kombineerituna kemomeetriliste tööriistadega (mitmemõõtmeline andmeanalüüs ja modelleerimine), mis on peaaegu vaba ohtlikest kemikaalidest ja jäätmetest, kiire ning tagab täpseid, usaldusväärseid ja vastavaid tulemusi.

Viime läbi multidistsiplinaarseid teadus- ja arendusuuringuid koostöös teiste uurimisrühmade ja ettevõtetega.

​

õppetöö, R&D analüütilises keemias, teenused

​Rühma uurimistöö on keskendunud globaalsele bioloogilise jätkusuutlikkuse väljakutsetele, sealhulgas toidu ja sööda, aga ka biokemikaalide ja materjalide kestlikule tootmisele. Arendatakse uusi biopõhiseid protsesse, kus kasutatakse rakuvabrikuid erinevate orgaaniliste jäätmete, näiteks toidu- ja puidutööstuse jäätmete, muundamiseks lisandväärtusega toodeteks.

Tuginedes uurimisrühma multidistsiplinaarsetele oskustele, on loodud rakutehase projekteerimise ja bioprotsesside optimeerimise tsükkel Design-Build-Test-Learn. Uute rakuvabrikute loomisel kasutatab rühm metaboolset modelleerimist, töötatakse välja uusi sünteetilise bioloogia tööriistu rakuvabrikute tõhusamaks konstrueerimiseks, protsessi iseloomustamiseks ja optimeerimiseks kasutatakse labor-skaalas bioreaktori platvormi.

Lisaks kasutatakse 3D printimist „elavate materjalide” arendamiseks, mis parandavad biotehnoloogial põhinevaid tootmisprotsesse. Neid lähenemisviise kombineerides on rühma eesmärk tõlkida fundamentaalteaduslikud tulemused tööstuslikes biotehnoloogia rakendustes, ehitades tõhusamaid tootja-rakke.

Koos rahvusvaheliste ja kohalike partneritega arendatakse ringmajanduse kõiki väärtusahelaid, et tagada minimaalse jäätmevooga lisandväärtusega toodete jätkusuutlik tootmine. Viimastel aastal on välja töötatud sünteetilise bioloogia tööriistad mitte-traditsiooniliste pärmide modifitseerimiseks ning demonstreeritud nende pärmide efektiivsust konverteerida erinevaid jääke (nt fraktsioneeritud puidutööstuse jääke) lisand-väärtusega kemikaalideks nagu nt beeta-karoteen.

Rühma veebileht: https://bioeng.taltech.ee/

​

biotehnoloogia, kohaliku toorme väärindamine​, ​pärmid, rakuvabrikud, ringmajandus, sünteetiline bioloogia, süsteemide bioloogia

​Biomeditsiini labori põhiliseks uurimisobjektiks on inimese patogeen Helicobacter pylori (HP) ja tema roll erinevate maksahaiguste kujunemisel. HP on Gram-negatiivne bakter, kes on kohastunud eluks inimese mao happelises keskkonnas. Eestis on bakteriga nakatunud umbes 70% täiskasvanud elanikkonnast. HP põhjustab maos põletikku ja haavandeid, kuid raskematel juhtudel võib patsientidel kujuneda välja ka maovähk. Lisaks maole suudab HP mõjutada ka teisi organeid, nende seas maksa. Samas pole teada, milliseid mehhanisme kasutab HP maksarakkude funktsioonide mõjutamiseks ning kahjustuste tekitamiseks. Rühma uurimustöö püüab suurendada arusaamist bakter-põhjustatud vähkkasvajate tekkemehhanismidest.

Teadustöö põhisuunad on:

• Helicobacter pylori poolt indutseeritud invadosoomide roll maksakahjustustes. Oleme varasemalt näidanud, et HP kutsub nakatatud maksarakkudes esile invadosoomide tekke. Hetkel uurime, millised molekulaarsed mehhanismid on selle fenomeni taga, kasutades nii in vitro meetodeid kui transkriptoomi sekveneerimist.
• Helicobacter pylori indutseeritud maksakahjustuste kliinilised aspektid. Kasutame oma töös HP-ga nakatatud katsehiirte maksasid ja uurime, millist mõju avaldab bakter maksale erineva ajaperioodi jooksul. Lisaks analüüsime selliste markerite ekspressioonitaseme muutust nagu YAP1 ja CD44.
• Helicobacter pylori mõjutatud soolestiku mikrobioota roll maksahaiguste arengus. Kaasame uuringusse Eesti
  patsiendid, et kirjeldada siin ringlevaid HP tüvesid, nende mõju suu/mao/soole mikrobiootale ja maksale.
• Probiootiliste piimhappebakterite mõju HP-le ja HP-indutseeritud põletikuvastusele.​

aktiini tsütoskelett, Helicobacter pylori, invadosoomid, maksakahjustused, mikrobioom

​DNA replikatsioon on vähiteraapiate üks peamisi sihtmärke, kuna vähirakud paljunevad tavarakkudest kiiremini ja on üldiselt altimad replikatsioonilisele stressile. Suurem osa praegustest teadmistest DNA replikatsiooni initsiatsiooni
kohta pärineb mudelorganismidest, näiteks pärmist, kuid nende teadmiste kohaldatavus inimsüsteemile on piiratud.

Selleks, et kasutada eksperimentaalseid leide vähiteraapias, on oluline uurida replikatsiooni initsiatsiooni inimrakkudes. Uurimisrühma olulisteks eesmärkideks on tuvastada uued tegurid inimese replikatsiooni initsiatsiooni erinevates etappides ning iseloomustada DNA polümeraas epsiloni mittekatalüütilist rolli ja Timeless valgu olulisust replisoomi assambleerumisel.

​DNA replikatsioon, origin firing​, replisoom

​Kesknärvisüsteemi ehk pea- ja seljaaju kude koosneb lisaks neuronitele mitmetest teistest rakutüüpidest, mille hulgas on neurogliia hulka kuuluvad astrotsüüdid on üks arvukamaid. Tänu rakkude tihedale põimumisele koes on üksikute
rakutüüpide molekulaarne analüüs olnud problemaatiline ning kuni viimase ajani on palju uuritud tervikkoe proovide transkriptoome ja proteoome, mis annavad erinevate rakutüüpide keskmistatud tulemuse. Viimasel kümnendil on rakutüübi-spetsiifilises RNA analüüsis toimunud suuri edasiminekuid: Lisaks ühe raku RNA sekveneerimise meetoditele on kasutusse jõudnud geneetilised tööriistad rakutüübi spetsiifiliseks RNA eralduseks koest (TRAP, Ribotag). Rakutüübi
setsiifiline proteoomide analüüs ei ole siiski transkriptoomikale järele jõudnud ning laialdast kasutust võimaldavad meetodid puuduvad.

Uurimisrühma töö eesmärkideks on arendada välja puromütsiin-märkimisel põhinev rakutüübi spetsiifiline proteoomi analüüsi meetod ning rakendada seda neuronite-astrotsüütide interaktsioonide uurimiseks in vitro segakultuuri katsesüsteemis. Lisaks kasutatakse Ribotag meetodit rakutüübi-spetsiifiliseks transkriptoomi analüüsiks. Üheks plaanitud lähenemiseks interaktsioonide uurimisel on ühe rakutüübi aktiveerimine rakusisese Ca2+ vabastamisega (selleks plaanitakse rühma töös kasutada DREADD kemogeneetilist süsteemi) ning teise rakutüübi proteoomi/transkriptoomi analüüs. Rühma täiendavaks huviobjektiks on neurotrofiin BDNF regulatsioon ja rollid astrotsüütides ja kardiomüotsüütides.

Kompetentsid: neuronite, astrotsüütide, kardiomüotsüütide kasvatamine rakukultuuris, rakutüübi spetsiifiline RNA ja valkude analüüs, adeno-assiotsieeritud viirusvektorite (AAV) tootmine ja kasutamine.

​närvisüsteemi rakutüübid, neurotrofiin BDNF mitteneuronaalsetes rakkudes​, rakutüübi spetsiifiline valkude ja RNA analüüs, valgusünteesi reguleerimine gliiarakkudes

​Uurimisrühma kompetentsi kuulub kaasaegsete analüüsimeetodite arendamine ja rakendamine ühiskonna oluliste probleemide lahendamiseks (keelatud kemikaalide tuvastamine, toidu- ja keskkonnaohutus, bioakiivsed ained toiduainetes ja ravimtaimedes, mikro- ja makroelemendid toidus, mullas jt looduslikes objektides) kasutades tipptasemel analüüsiseadmeid nagu gaas- ja vedelikkromatograafia, massispektromeetria, spektroskoopia, kapillaarelektroforees jne. Kesksel kohal on uudsete ekstraktsioonimeetodite arendamine (nt SPE, SPME, LPME) kasutades klassikaliste solventide kõrval ka keskkonnasõbralikke lahusteid nagu ülekriitilises olekus fluidumid, süvaeutektilised segud ja ioonsed vedelikud. Seejuures on fookuses rohelise analüütilise keemia põhiprintsiipide järgimine.

Olulisel kohal on ka taimedes sisalduvate fütokemikaalide uurimine, sealhulgas nende isoleerimine ja antioksüdantse, antibakteriaalse ning vähivastase toime hindamine. Eesmärk on saada Eesti ravimtaimedest uusi juhtühendeid nii multiresistentsete bakterite, mis on kaasajal kujunenud ülemaailmselt suureks terviseohuks kui ka parasvöötme kliimas asuvates riikides leviva kroonilise puukborrelioosi vastu.

Rühmas on välja arendatud erinevaid modifitseeritud (poorseid) materjale – aerogeele, mida kasutatakse põhiliselt adsorbentidena, katalüsaatoritena elektrokeemias ja veepuhastuses ning ka ravimikandjatena.

antioksüdatiivsus, biomass, eutektilised segud, fütokemikaalid, ioonsed vedelikud, kapillaarelektroforees, lahutusmeetodid, miniaturiseerimine, modifitseeritud materjalid, narkootilikumid

Uurimistööd keskenduvad tõhusate, ohutute ja keskkonnasõbralike kemikaalide, formulatsioonide ja protsesside kujundamisele. Meie eesmärgiks on keemilised transformatsioonid, mis vastavad jätkusuutlikkuse kontseptsioonile ja rohelise keemia põhimõtetele.

Roheline orgaaniline keemia on rakendatud jätkusuutlikumate orgaanilise sünteesi meetodite väljatöötamiseks, et saada väikesi molekule ja funktsionaalseid materjale biomeditsiiniliste, keskkonnaalaste või tööstuslike rakenduste jaoks.

Uurime ratsionaalset kavandamist  AChE vastumürkide – organofosforühendite poolt inhibeeritud antidote reaktivaatorite ja  võimalike vähivastaste ainete puhul kasutades meditsiinilise keemia meetodeid ja praktikaid.

Arendame uuenduslikke formulatsioone ravimite manustamiseks, mis põhinevad funktsionaliseeritud süsiniku nanomaterjalidel (nannodiamandid ja nanodotid) ning biokompatibilsetel ja biolagunevatel platvormidel.

Keemia taastuvate toorainete põhimõtte täitmine toimub läbi uute, jätkusuutlikumate protokollide leiutamise biomassi väärtustamiseks ja uute ligniinil põhinevate materjalide kujundamise katalüüsi, biomeditsiiniliste rakenduste ja kliimamuutustele vastupidava ehituse jaoks, järgides ringlussevõtu bioökonoomia põhimõtteid. Lagundamise kavandamist toetab biolagundatavuse uuring läbi OECD 301D suletud pudeli testi, mille meeskond on paigaldanud, et tuvastada madala toksilisusega ja mineraliseeritavaid transformatsioonitooted, järgides “benign-by-design” lähenemisviisi.

Tehnogeensete õnnetuste riskide juhtimine sisaldab

1. antidotiliste ja dekontaminatsiooni formulatsioonide täiustamist jätkusuutlikumate komplektide jaoks esmaabiandjatele ja vabatahtlikele;
2. jätkusuutlikumate desinfektsioonivahendite formulatsioonide väljatöötamist ning
3. keemiliste ja bioloogiliste ohtude ennetamist ja vähendamist tehisintellekti (AI) ja süvaõppe (DL) tehnikate abil, et tuvastada toksilisi tööstuslikke ühendeid, baktereid, seeni ja viiruseid nende ainulaadsete sõrmejälgede järgi keerulises keskkonnas.

Peamised teadusuuringute teemad:

• Rohelisemad meetodid orgaaniliseks sünteesiks ja meditsiiniliseks keemiaks
• Taastuv tooraine keemias läbi keemilise väärtustamise, ligniini ja turba abil
• Lagundamise kavandamine biolagundatavuse uuringu ja “benign-by-design” lähenemisviisi kaudu
• Tehnogeensete riskide leevendamine uute formulatsioonidega esmaabiandjatele ning keemiliste ja bioloogiliste ohtude uurimise ja ennetamise kaudu.

Biolagundamine, Biolagundatavus, Jätkusuutlikud kemikaalid ja formulatsioonid, Keemiline dekontaminatsioon, Meditsiiniline keemia, Puidukeemia ja biomassi väärindamise

Uurimisrühma laiem tegevusala on asümmeetriline orgaaniline süntees. Tegeldakse bioaktiivsete ühendite totaalsünteesi ja kitsamalt eri liiki asümmeetriliste reaktsioonide uurimisega. Seejuures keskendutakse asümmeetrilistele organokatalüütilistele reaktsioonidele, pöörates tähelepanu kovalentsetel sidemetel põhinevale aminokatalüüsile, mittekovalentsetel interaktsioonidel baseeruvale vesiniksideme ja halogeensideme katalüüsile ning ensümaatilisele ja ko-katalüüsile.

Mitmed uuritud reaktsioonidest on kaskaadreaktsioonid, st järjestikku toimub mitu reaktsiooni ja ühes sünteesietapis tekib mitu uut keemilist sidet. See tõstab reaktsioonide aatomefektiivsust, vähendab läbiviidavate etappide arvu ja muudab meetodi keskkonnasõbralikumaks. Suurema praktilise väärtusega on rinnapiimas leiduvate oligosahhariidide (HMO-de) süntees. Sünteetilist uurimistööd toetavad nii spektroskoopilised, kristallograafilised ja kromatograafilised eksperimendid kui ka teoreetilised kvantkeemilised arvutused.

Läbiva teemana iseloomustab uurimistööd jätkusuutliku ja rohelise keemia printsiipide rakendamine asümmeetrilises sünteesis. Olulisem teadustulemus on HMO 6’-galaktosüüllaktoosi uue sünteesimeetodi kasutuselevõtmine. Uus meetod põhineb immobiliseeritud ensüümi (CAL-B) kasutamisel glükosüleerimise doonorite ja aktseptorite sünteesil, mis vähendab oluliselt kaitsvate rühmadega tehtavate reaktsioonide arvu.

​

​​asümmeetriline süntees, halogeensideme katalüüs, kaskaadreaktsioonid, katalüüs, oligosahhariidide süntees​, organokatalüüs, süntees

Uurimis ja arendustöö eesmärgiks on luua kontseptsioon ja platvorm mobiilsete kiiplaborite loomiseks, mis põhineb vedeliku tilkade voolumehaanikal ning optiliste mōōtesignaalide detekteerimisel ning töötlemisel koos tulemuste edastamisega operatiivkeskusesse. Uurimistöö toimub ETAg grandi PRG620 "CogniFlow-Cyte: Kognitiivne kiiplaborsüsteem automatiseeritud voolutsütomeetria tarbeks" (2020−2024) raames.

Tööpakettide kaupa olid eesmärgid:

1. WP1. Uurimistöö oli suunatud mikrotilkade tekitamise süsteemse platvormi integratsioonile ning loodud lahenduse karakteriseerimisele.
2. WP2. Uurimistöö fookus oli suunatud genereeritud tilkade jälgimise algoritmi täiendamisele, mille puhul olulist rolli mängivad lisaks tilkade tekkele ka nende inkubatsiooniprotsess ja spetsiifilise pilditöötluse võimekuse tagamine.
3. WP3. Uurimistöö fookus oli andmete usaldusväärsele kogumise ja edastamise algoritmide loomisele olukorras, kus sidevõrgus esinevad häired.
4. WP4  rakendus täies mahus alates 01.01.2023 fokusseerudes loodud cytomeetri demonstraatori abil praktiliste ülesannete lahendamisele, nagu näiteks mikrohelmeste ja bio-rakkude detekteerimine.

Uuringud keskendusid mikrotilkade parima geomeetria otsimisele, et tõhustada nende sisu analüüsi.

kiiplaborid​, ​kognitroonika, mikrovoolamine

​Immunoloogia töörühma peamine uurimissuund on leukotsüütide aktivatsioon ja selle reguleerimine. See on ülioluline nii terves organismis kui ka immuunvastuse ajal. Nende mehhanismide väärtalitlus on võtmeteguriks kasvajate, põletikuliste- ja autoimmuunhaiguste korral ning mõjutab tugevalt ka võimet patogeenidega võidelda.

Uurimiseks on valitud kaks regulaatorite perekonda, mille immuunregulatoorseid funktsioone on vähe uuritud – RGS (G valgu signaliseerimise regulaatorid, peamine uurimisobjekt RGS16) ja P2X (puriinergilised retseptorid, peamine uurimisobjekt P2X4). Kasutades koos nii in vitro kui in vivo mudeleid, viiakse läbi funktsiooni kaotamise ja lisamise katseid, et iseloomustada nende geenide poolt vahendatud mehhanisme. Samuti kasutatakse võrdlusmeetodeid hindamaks nende geenide olulisust immuunsüsteemi evolutsiooni kontekstis. Iseloomustatakse mehhanisme, läbi mille RGS16 mõjutab eksperimentaalse autoimmuunse entsefalomüeliidi (EAE), hulgiskleroosi loommudeli, kulgu ja RGS16 poolt reguleeritud signaaliradu. Kirjeldatakse P2X4 rolli ATP-vahendatud eosinofiilide (ja ka teiste rakutüüpide) aktiveerimisel koostöös PERHi-ga ning P2X4 geeni varieeruvust Eesti populatsioonis koostöös Eesti Geenivaramuga.

Uue suunana edendatakse rakendusi riiklikusse tervisetehnoloogia suunda, arendades metaboolset diagnostikat, mis võiks aidata ennetada uuritavatest haigustest tulenevat dementsust.

​

covid-19, eosinofiilid, hulgiskleroos, ​immuunregulatsioon, leukotsüütide aktivatsioon, melanoom, P2X4, P2X7, RGS16

​Uurimisrühma põhitemaatika on seotud lipiidide ja lipoproteiinide metabolismi fundamentaalsete aspektide väljaselgitamisega.

Uurimise põhifookuses on lipaaside ja lipoksügenaaside regulatsiooni mehhanismid.

Rühmal on kompetents ja kogemused valkude struktuuri ja omaduste uurimises, biomolekulaarsete interaktsioonide analüüsis, ensümoloogias ja lipidiide analüüsis.

Uurimistöös kasutatakse massi spektromeetriat, kromatograafiat, kalorimeetriat, pinnaplasmonite resonantsi ning fluorestsentsil põhinevaid tehnoloogiaid.

​

biomolekulaarsed interaktsioonid, lipaasid, lipiidide analüüs​, ​lipiidide ja lipoproteiinide metabolismi regulatsioonimehhanismid

​Metalloproteoomika uurimisgrupp keskendub järgmistele teadusteemadele:

• bioloogiliselt oluliste metalliioonide tsingi, vase ja raua homeostaasis osalevate valkude struktuursed ja funktsionaalsed uuringud kasutades erinevaid tehnoloogiaid nagu NMR, ESI MS, ICP MS, fluorestsents ja UV-VIS spektroskoopia,
• biometallide tsingi, vase ja raua roll amüloidsete peptiidide fibrillisatsioonile ja in vitro ning in vivo toksilisusele, mis on seotud Alzheimeri tõvega,
• uute metallioone kelateerivate ligandide väljatöötamine ja nende rakendamine Wilsoni ja Alzheimeri tõve ravimstrateegiate väljatöötamiseks.

Metalloproteoomika uurimisrühma viimaste aastate väljapaistvamad teadustulemused Kasutades rühma poolt väljatöötatud LC-ICP MS metoodikat püüti määrata Cu(II)-sidumise afiinsused Cu,Zn-SOD1 ja selle ALS-i haigust põhjustava mutandi jaoks. Selgus, et seostumise termodünaamiliste konstantide määramine on raskendatud metalliioonide kõrge kineetilise inertsuse tõttu. Kasutades fluorestsentstiitrimist määrati Hg(II) ioonide sidumisafiinsused ApoE2, E3 ja E4 valkude suhtes. Näidati, et mikromolaarne lipoehappe (LA) lisamine taastab kahjustatud raku morfoloogia Wilsoni tõbe modelleerivates 3T3-L1 ATP7A-/- rakkudes. Täiendavad LA mõju uuringud selgitasid LA mõju raku redokspotentsiaalile ja selenoproteiinide ekspressiooni ülesregulatsioonile. Samuti uuriti võrdlevalt teisi vase kelaatoreid nagu BCS. Rakenduslik uurimistöö on suunatud looduslike ühendite kasutamisele ravimitena Wilsoni ja Alzheimeri tõve korral.

Alzheimeri tõbi, ​biometallid, tsink, vask, Wilsoni tõbi​

Peamised teemad, millega uurimisgrupp tegeleb, on toitumisharjumuste ja tervise vaheliste seoste uurimine kaasaegsete meetoditega in vitro ja toitumiskatsetes. Uurmistöö põhirõhk on kiudainete lagundamisel soolekoosluste poolt. Koostöös TAI-ga töötatakse välja ja uuendatakse Eesti toitumis-, toidu- ja liikumissoovitusi. Mikrobioota ja toitumise vaheliste seoste leidmine võimaldab välja töötada personaalseid toitumiskavasid ja arendada toiduainete tehnoloogiaid, mis aitavad vältida pahaloomuliste protsesside arengut seedetraktis ning seeläbi parandada inimeste tervist ja heaolu.

Uurimisgrupi töö eesmärgiks on:

1. leida seosed soolemikrobioota, toitumise ja tervisenäitajate vahel,
2. analüüsida soolebakterite ainevahetust (ainevahetusmudelite arendus)
3. tuvastada seedetrakti mikrobioota ja selle ainevahetuse muutusi erinevate haiguste korral,
4. arendada uusi tehnoloogiaid mikrobiootal põhinevate ravipreparaatide tootmiseks (nii bakter- kui ka bakteriviiruste ehk faagide baasil)
5. arendada tehnoloogiaid mikrobioomisõbralike toiduainete tootmiseks

Uuringute läbiviimiseks kasutame:

1. kultiveerimismeetodeid mikroorganismide kasvatamiseks ja faagide (bakteriviiruste) paljundamiseks (mikroliiter mahust kuni läbivoolukultiveerimiseni bioreaktorites)
2. muutuvstaatseid kultiveerimismeetodeid mikroobikultuuride ja koosluste (omaduste) kirjeldamisel ja tootmisprotsessi optimeerimisel,
3. instrumentaalanalüüsi meetodeid, sh. HPLC, GC (sh mikro-GC), UPLC eraldi või koos mass-spektromeetriaga mikroobsete ainevahetusproduktide ja toidu koostise määramiseks,
4. DNA-järjestuste analüüsi mikroobikooslusluste tuvastamiseks,
5. Planeerime ja viime läbi toitumisuuringuid, kogume metaandmeid (tervise- ja toitumiseküsimustikud, toidupäevikud jm), analüüsime toidu, soolekoosluste ja tervise vahelisi seoseid statistiliste meetoditega ja indiviidi tasemel.

Uurimisteemad ja lahendatavad probleemid:

Soolemikrobioota ainevahetuse analüüs

Soolebakterid toodavad toidukomponentidest, mida inimese ensüümid ei lagunda, ühendeid nagu orgaanilisi happeid või gaase, mis on vajalikud inimesele, nt energiaallikana inimese keharakkudele, sooleperistaltika tööks, hormonaalsete protsesside või närvisüsteemi reguleerimiseks. Liigne hapete või gaaside teke aga põhjustab seedetrakti vaevusi. Kiudainete lagundamine ja keskkonnatingimuste mõju bakterite ainevahetusele on meie uurimisgrupi põhiteema. Töötame välja toidutehnoloogiaid ja soolemikrobioota tüübile vastavaid toitumissoovitusi, mis tagaksid piisava hapete tootmise ja madala gaaside tootmise. Antud teemal jätkame tööd uue EU projektiga alates 2024. septembrist koostöös Helsingi ja Örebro Ülikoolidega: FIBER-MATCH, mille eesmärk on välja töötada sobilikud toidukomponendid ärritunud soolesündroomiga patsientidele.
Erinevate haigustega seotud soolebakterite kaardistamise osas teeme koostööd Elsavie OÜ-ga ja PERH-ga (Dr. Jüri Teras).

Mikroobikoosluste kultiveerimine

Jämesoole mikrobioota koosneb sadadest erinevasse liiki kuuluvates bakteritest, mille stabiilsus ja tervisemõjud sõltuvad suuresti inimese elustiilist (liikumis- ja söömisharjumustest) ja ravimite (eeskätt antibiootikumide) tarbimisest. Pidev kahjulike mõjude esinemine destabiliseerib soolemikrobiootat ja võib viia patoloogiateni. Sellistel juhtudel on vajalik soolemikrobioota taastamine väljaheite transplaneerimise või kunstkoosluste abil. Üheks uueks alternatiivseks võimaluseks, mille arenguga oleme seotud tänu koostööle Kopenhaageni Ülikooli teadlastega, on bakteriviiruste ehk faagide tootmine. Oleme töötanud välja kultiveerimis-filtreerimistehnoloogiad reprodutseeritavate bakteriaalsete viroomide paljundamiseks. Seni on viroomipreparaatide mõju testitud loomkatsetes Clostridium difficile’ga nakatatud hiirtel ja rasvunud hiirtel. Töö potentsiaalne rakendusala on sarnaste haiguste ravi inimestel. Kopenhaageni Ülikooliga jätkame koostööd PhageX projekti raames.

Mikrobioomisõbralike toidutehnoloogiate arendus

Toiduainete rafineerimise hoogustumine viimase sajandi jooksul on vähendanud kasulike toitainete (kiudainete) ja bioaktiivsete ühendite hulka toidus, mis otseselt mõjutab ka soolemikrobioota tervist, kuna kiudained on peamised toitained kasulikele soolebakteritele. Viimase aja üheks tööks on olnud haputainatehnoloogia rakendamine kiudainerikaste teraviljatoodete tootmiseks, et suurendada toitainete biokättesaadavust, vähendada kiudainerikaste toiduainete tarbimisega kaasneda võivat talumatuse probleemi. Samuti aitab terviktoitude tarbimine vähendada toiduraiskamist ja kulusid tootmisahelas. Koostöös Jõgeva METK-iga uurime üheteranisu jt teraviljade kasutusvõimalusi haputaina valmistamiseks.

bakteriaalne viroom, bakterioom, kultiveerimistehnoloogiad, mitteseeduvate toidukomponentidega seotud toiduainete tehnoloogiad, soolemikrobioota, toidu koostis, toiduainete tehnoloogiad, toit, toitumine

​Mikrofluidika aitab teha keemilisi ja bioloogilisi katseid hästi väikestes vedelike mahtudes. Tavaliselt on nii rakendus- kui alusuuringutes tehtavate katsete mahud laboris vahemikus ühest liitrist mikroliitrini. Mikrofluidika seadmed võimaldavad automatiseerida, kontrollida ja teha katseid veelgi väiksemates mahtudes. Mikrofluidika seadmete konstrueerimine on
multidistsiplinaarne valdkond, kuhu panustavad nii mehhaanika, IT, inseneeria, materjaliteadus, keemia, bioloogia ja paljud teised valdkonnad.

Uurimisrühm on välja töötanud kasutajasõbralikud ja kiired töövahendid tilga mikrofluidikas. Vesi-õlis tilgad on nagu väikesed katseklaasid, mida kasutatakse keemias ja biotehnoloogias. Sellistes eksperimentides võib olla korraga miljoneid tilku ning nende kiireks analüüsiks ongi loodud erinevaid kasutajasõbralikke open-source tööriistu.

​

antibiootikumi resistentsus, mikrobioloogia, ​mikrofluidika, pildianalüüs​, tilga mikrofluidika

​Peamiseks uurimisteemaks on geeniekspressiooni ja signaaliülekande regulatsioon närvisüsteemis ja erinevates haigustes. Uuritakse transkriptsiooni, mRNA ja valkude rakusisese lokalisatsiooni, translatsiooni, posttranslatsiooniliste modifikatsioonide ja signaaliülekande molekulaarseid aluseid.

Spetsiifiliselt uuritakse:

1. Molekulaarseid mehhanisme, mis kontrollivad neurotrofiin BDNFi transkriptsiooni ja translatsiooni.
2. Aluselise heeliks-ling-heeliks transkriptsioonifaktori TCF4 funktsioone imetajate ja Drosophila närvisüsteemis ja regulatsiooni häireid Pitt-Hopkinsi sündroomis ja skisofreenias.
3. Erinevate haiguste varajase diagnostika molekulaarseid markereid verest.

Olulisemate teadustulemustena toome välja:

• Iseloomustatasime BDNF geeni transkriptsiooni regulatsiooni mehhanisme võrdlevalt ajukoore ja
  hipokampuse neuronites. Tehti kindlaks sarnasused ja erinevused transkriptsioonitegurites, mis BDNF geeni avaldumist nendes rakkudes reguleerivad.
• Iseloomustatsime TCF4 alternatiivsete mRNAde ja valguisovormide ekspressiooni näriliste ja inimese erinevates kudedes läbi embrüonaalse ja postnataalse arengu.
• Näitasime, et Covid-19 viirusega kokku mitte puutunud inimestel on veres SARS-CoV ogavalguga rist-reaktiivsed antikehad, mille muster küll erineb Covid-19 põdevate inimeste immuunvastusest​

BDNF, bHLH transkriptsioonitegurid, covid-19, melanoom, neuraalse aktiivsusega reguleeritud transkriptsioon, ​neurotrofiinid, Pitt-Hopkinsi sündroom, skisofreenia, südame- ja kardiovaskulaarsed haigused, TCF4/E2-2

Inimese närvirakud sünnivad varase arengu jooksul ning valdavat enamikku neist elu jooksul ei asendata. Seega peavad närvirakud suutma säilitada oma funktsiooni kogu organismi eluaja vältel.

Neuroepigeneetika laboris uurime, kuidas reguleerivad epigeneetilised mehhanismid geenide avaldumist närvirakkude arengu ja vananemise käigus.

Meie täpsemad uurimisteemad on:

• Histooni bivalentsuse ja metüültransferaas EZH1 roll närvirakkude arengus ja funktsioonis
• H3K27me3 roll närvirakkude pikaealisuse toetamisel

aju areng, epigeneetika, geenide regulatsioon, histoonide modifikatsioonid, närvirakud, vananemine

​Reproduktiivbioloogia uurimisrühm on keskendunud eelkõige naisepoolse viljatuse molekulaarsete tekkepõhjuste ja diagnostika võimaluste uurimisele. Peamiseks eesmärgiks on kirjeldada rakkudevahelisi molekulaarseid interaktsioone
munasarjas ning leida faktorid, mis võimaldaksid eristada arenguvõimelist munarakku hukkumisele määratutest. Uurimistemaatika jaguneb valdavalt kolmeks:

• inimese munasarja bioloogia ja munasarjapõhise viljatuse uurimine,
• keskkonnakemikaalide mõju munasarja toimimisele,
• viljakuse säilitamise meetodite arendamine. Meetoditena kasutatakse kaasaegseid geeniekspressiooni ja rakupopulatsioonide kirjeldamise suundi: süvasekveneerimine, ühe raku analüüsid, funktsionaalsed katsed rakuliinides ja primaarsete rakkude kultuuris jne. Saadud andmeid analüüsitakse ja tulemusi modelleeritakse bioinformaatiliste algoritmide abil. Koostööd tehakse kõikide Eesti viljatusravi kliinikutega, kelle abiga kogutakse bioloogilist materjali (munasarja granuloosa rakud, munasarja biopsiad, follikulaarvedelik, vereproovid) viljakatelt ja viljatutelt naistelt ning Tervisetehnoloogiate Arenduskeskusega.​

bioinformaatika​, ​reproduktiivbioloogia, sekveneerimine, viljatus

​Uurimisrühma teadustöö keskendub uute elektro- ja fotokeemiliste reaktsioonide arendamisele pidevas voolus. Uurimistöö on multidisiplinaarne, kus kombineeritakse kaasaegseid orgaanilise sünteesi tehnikaid keemiatehnoloogiliste võimalustega, et saavutada kõrget efektiivsust ja jätkusuutlikkust. Elektro- ja fotokeemilistes reaktsioonides kasutatakse elektrit või valgust kui „jäljetuid ja rohelisi reagente“, eesmärgiga genereerida kõrge reaktiivsusega ühendeid pehmetes reaktsioonitingimustes, mis tagab ligipääsu uutele reaktsiooniradadele. Enamgi veel, jätkusuutlike energiaallikate nagu päikese- või tuuleenergia ning päevavalguse kasutamine muudab elektro- ja fotokeemia eriti atraktiivseks.

Uurimisrühmas kasutatakse tavapärase katseklaasi ja kolvi asemel reaktsioonide läbiviimiseks spetsiaalseid pideva voolu foto- ja elektromikroreaktoreid. Voolureaktorites pumbatakse reaktsioonisegu pidevalt läbi reaktori reaktiivse ala, mis võimaldab lihtsasti reaktsioonide mahtu suurendada ning muudab need keemiatööstuse jaoks huvipakkuvaks.

​

asümmeetriline katalüüs​, ​elektrokeemia, fotokeemia, orgaaniline süntees, voolukeemia

​Supramolekulaarse keemia uurimisrühm tegeleb uute käeliste uureapõhiste molekulaarsete mahutite arendamisega. Tegeleme efektiivsete ja keskkonnasõbralike sünteesimeetodite välja töötamisega, kasutades muuhulgas mehhanokeemiat. Uurime molekulide ja supramolekulaarsete kompleksite struktuure ning molekulidevaheli vastasmõjusid. Keskendume kukurbituriilide perekonda kuuluvatele makrotsüklitele – hemikukurbituriilidele, ning nende kompleksidele.

Eriti huvitume heade optiliste omadustega porpfüriinide kompleksitest ning nende rakendamisest supramolekulaarsetes süsteemides. Uurime kiraalse induktsiooni teket ning supramolekulaarsete komplesite spektroskoopilisi iseärasusi. Nii
saame valmistada adaptiivseid sensoreid ning välisstiimulitele reageerivaid ise-organiseeruvaid molekulide süsteeme. Uute molekulaarsete mahutite disaini abil on võimalik välja töötada uusi rakendusi nii materjali- ja keskkonnateaduses, kui ka toidu-, farmaatsia- ning põllumajandustööstusele.

​

CD, FS, kemosensorid, kiraalsus, kukurbituriilid, mehhanokeemia, monokristall röntgen-difraktsioonanalüüs, NMR​, orgaaniline süntees, orgaaniliste ühendite analüüs, retseptorid, roheline keemia, spektroskoopia, süntees, ​supramolekulaarsed retseptorid, UV-vis, VCD

​Süsteemibioloogia laboratoorium tegutseb biofüüsika ning bioenergeetika vallas, keskendudes südamerakus toimuvate protsesside uurimisele. Kasutades nii eksperimentaaltööd kui matemaatilist modelleerimist uuritakse rakusisest kompartmentatsiooni ning difusioonitakistusi ning nende mõju rakuenergeetikale, mitokondrite funktsionaalse struktuuri mõju rakuhingamisele, energia ülekande mehhanisme rakkudes ning südameraku mehaanika ning energeetika omavaheline seost.

Südamelihasrakus on kirjeldatud kaht tüüpi difusioonitaksistusi, mis arvatavalt mängivad suurt rolli energia ülekandes, signaliseerimises, apoptootiliste faktorite ja reaktiivsete hapniku radikaalide jaotuses. Oma uuringutes keskendume nende difusioonitakistuste rolli määramisele nii terves südames kui ka patoloogilistes tingimustes. Selleks on kasutusel muundatud rakuenergeetika süsteemiga geenmuundatud hiireliin, mis võimaldab meil hinnata erinevate ioonide ja molekulide voogude mõju ja ka selle kaudu difusioonitakistuste rolli südamerakkudes. Kasutades eelpool mainitud hiiri,
näitasime kuidas rakuenergeetikas olulise metaboliidi (kreatiini) puuduslikkus viib rakusiseste kohanemisteni nii energiaülekandesüsteemides kui ka kaltsiumi signaliseerimises. Antud uuringud on baasiks rühmagrandi projektile, mis keskendub erinevate protsesside interaktsioonide uurimisele südamelihasrakus.

Uurimisrühma väljundiks on ka vabatarkvara arendamine rühmas väljatöötatud analüüsitehnikatele nagu näiteks bioloogiliste protsesside kineetika katseandme sisestus- ja töötlusplatform, dekonvolutsioon konfokaal mikroskoopia piltide parendamiseks, sarkomeeri pikkuse reaalajas määramise. Oleme arendanud välja ka tarkvara geelelektroforeesi tulemuste analüüsiks.

bioenergeetika, biofüüsika, biomehaanika, elektrofüsioloogia, fluorestsentsi korrelatsioonispektroskoopia​, fluorestsentsmikroskoopia, rakusisene difusioon, ​süda

​Uuritakse taim-patogeen interaktsioonide geneetilisi, molekulaarseid ning rakubioloogilisi aspekte. Selleks kasutatakse peremeestaimedena eelkõige erinevaid kõrrelisi, samuti ka mudeltaimi müürlooka ja tubakaid. Identifitseeritakse ja iseloomustatakse kõrrelisi kultuurtaimi nakatavaid viiruseid Eestis ning naabermaades, kasutades uue põlvkonna
sekveneerimismeetodeid. Uuritakse sobemoviiruste liike.

Taimede molekulaarbioloogias uuritakse multifunktsionaalseid ABCE geene. Osaletakse EEA projektis „EditGrass4Food“, mille eesmärk on tõsta põllumajanduse jätkusuutlikkust karjamaa raiheina külma- ja põuataluvuse parendamisega transkriptoomika ja funktsionaalse genoomika abil. Projekti viiakse ellu koostöös Läti, Norra ja Leedu teadlastega. Eesti-prantsuse Parrot programm „Teraviljaviiruste teke ja lahknemine: Sobemoviirused kui näidisjuhtum“ on just lõppenud, aga koostöö Montpellier Arengu-uuringute instituudiga jätkub samal teemal. Koordineeritakse EUPHRESCO ERA-Net projekti
"Teravilja nakatavate viiruste diagnoosimine ja epidemioloogia", et luua rahvusvaheline võrgustik teadlastest, kes on huvitatud viiruste leviku kaardistamisest ja diagnostikameetodite parendamisest. Projektiga on liitunud 24 partnerit erinevatest riikidest.

Oleme olnud koordinaatorid EMP projektis „Uuenduslik platvorm Eesti-Norra bioinformaatika ja geenide täppismuutmise teaduspõhiseks õpetamiseks“, partnerlusega Norra Loodusteaduste Ülikoolist.  METKiga (Maaelu Teadmuskeskus) sõlmitud koostöölepingu raames oleme tegelelenud suvi- ja talinisu haiguskindlust ja saagikust määravate geenide  uurimisega. Kasutame fütopatoloogilisi meetodeid, geneetilist kaardistamist ja DNA järjestuste analüüsi.

​

CRISPR/Cas9, genotüpiseerimine​, kliimamuutustega kohanemine, nisu eelaretus, ​​põllumajanduslikud taimehaigused, RNA vaigistamise supressorid, taimeviirused

Uurimisrühma visiooniks on: “Innovation thorough the border crossing”. Rühm keskendub teaduse ja tehnoloogia sünergiale, et pakkuda praktilisi lahendusi ja muuta teaduslikud avastused reaalseks innovatsiooniks. Uurimisrühma tuumiktehnoloogiad hõlmavad kapillaarelektroforeesi, fluorestsentsi, juhtivust, gaaskromatograafiat, mikrofluidikat ning mitmeid teisi kaasaegseid instrumentaalseid ja analüütilisi meetodeid.

Rühm töötab välja analüütilisi meetodeid psühhoaktiivsete ainete tuvastamiseks ja kvantifitseerimiseks nii bioloogilistes proovides kui ka taimematerjalides. Lisaks keskendub uurimisrühm erinevate ainete farmakokineetika ja metabolismi uurimisele, et paremini mõista nende ainete mõju organismile ja vastavaid detekteerimisviise.

Rühm teeb tihedat koostööd rahvusvaheliste teadustöögruppide ja partneritega üle maailma ning panustab aktiivselt erinevatesse partnerlusprojektidesse, sealhulgas Horizon Europe’i ja teistesse teadusrahastuse programmidesse. Viimase 15 aasta jooksul on rühma teadlased arendanud ja rakendanud erinevaid analüsaatoreid, nagu näiteks drughunter.eu ja smagry.com, mitmete valdkondade ja partnerite jaoks. Olulisemateks koostööpartneriteks on olnud ka Eesti Politsei- ja Piirivalveamet, kellele on välja töötatud innovaatilisi lahendusi, mis vastavad nii avaliku sektori kui ka erasektori praktilistele vajadustele.

​analüüsatorid, Drug Hunter, fluorestsents, kapilaarelektroforees, keelatud ained, kemomeetria, kvaliteedijuhtimine, ​mikrofluidika, narkootilised ained, sensorid, täppispõllumajandus​

​Uurimisrühma töö eesmärgiks on läbi teadus- ja rakendusuuringute ning õpetamise muuta (eestimaalaste) toitumine tervislikumaks. Analüüsitakse toidusüsteemides toimuvaid protsesse alates toormest, selle käitlemisest kuni inimese
tarbimiseelistuste ja seedimiseni. Ekspertidena toiduga seotud valdkonnas aidatakse toiduettevõtetel lahendada probleeme ja arendada uusi tehnoloogiaid ja tooteid. Üheks olulisemaks suunaks on teaduspõhine toidutööstuse protsesside arendamine suurema väärtuslisandiga toodete loomiseks, k.a toidutootmise kaassaadustest. Uurimisrühm tegeleb protsessidega, mis võimaldavad parandada toodete kvaliteeti, suurendada protsessi saagiseid ning läbi selle tõsta tootmise kuluefektiivsust. Samuti uuritakse uudsete ja alternatiivsete toidutoormete kasutamist.

Põhilised uurimisteemad on:

• Toitainete ringlus toidusüsteemides (Toomas Paalme)
• Toidu sensoorne ja instrumentaalanalüüs (Kristel Vene)
• Peptiidide roll pärmide lämmastikuallikana toidu fermentatsiooniprotsessides (Ildar Nisamedtinov)
• Toidu kvaliteet ja struktuur (Katrin Laos)
• Toidu mikrobioom: toidu kvaliteet, ohutus ja innovatsioon (Inga Sarand)
• Tahke faasi fermentatsioonid ja toidu kaassaaduste väärindamine (Allan Olspert)​

fermenteerimine (toidu fermentatsioonid), kultiveerimistehnoloogiad, soolemikrobioota, toidu analüüs, toidu ohutus ja kvaliteet, toidufüüsika, toidumikrobioloogia, toidutehnoloogiad, toit, toitumine

Eraõiguse uurimisrühm on pühendunud ambitsioonika tipptasemel töö tegemisele eraõiguse valdkonnas, keskendudes eelkõige eraõiguslikele õigussuhetele digitaalses keskkonnas. Suurandmed, asjade internet, tehisintellekt ning nende rakendamise ja kasutamise vastavad õiguslikud sekkumised ühiskonnas moodustavad meie teadustöö põhiteema, kuid oleme keskendunud ka õiguslikele mõjudele tervishoiusektoris, konkurentsiõigusele ja andmehaldusküsimustele nutikates linnades, digitaalsetele tõenditele, veebipõhisele vaidluste lahendamisele ja LegalTechile. Samuti moodustavad meie pädevuse olulise osa inimeste ja robotite vaheline suhtlus ja rahvusvaheliste äritehingute rahvusvahelise vahendamise uuringud.

Uurimisrühm ammutab inspiratsiooni interdistsiplinaarsetest stipendiumidest, sealtkaudu teaduse ja tehnoloogia teadusest (STS) ning lisab väärtustundliku disaini raamistiku elemente aruteludesse ühiskondlikult vastuvõetavate, kaasavate, inimkeskse ja seega innovatiivsete valitsemismehhanismide kohta eraõiguslikes suhetes. Uurimisrühma kohtumiste peamine mõte on iteratiivselt mõelda selle üle, kuidas kujundada eraõiguslikke õigussuhteid nii, et need oleksid sotsiaal-ökoloogilises andmepõhises keskkonnas ühiskondlikult elujõulised, kui mitte jätkusuutlikud.

algoritmidel baseeruv otsustusprotsess ja vastutus, alternatiivse vaidluste lahendamise meetodid (arbitraaž ja vahendamine), hübriidmetoodika (inimese-arvuti koostöö aspektid), küberjulgeolek, õiguse valdkonnas kasutatavad tehnoloogiad, plokiahel ja targad lepingud, tarbijakaitseõigus, tööõigus, Tööstus 4.0 õiguslik raamistatus/IoT majandusele, vahendatud ülekannete disain

Rühm tegeleb mitmete organisatsiooni ja juhtimise uurimisvaldkondadega, millest peamised uurimisteemad hõlmavad juhtimist, tulevikutööd, heaolu, vastutustundlikku, eetilist organisatsiooni arengut ja jätkusuutlikku juhtimist.

Rühma uurimistöö eesmärgiks on laiendada organisatsiooni ja juhtimise valdkondade teaduspõhiste teadmiste hulka ning sellega panustada ühiskonda Eesti ja muu maailma organisatsioonide ees seisvate võimaluste leidmisel ja väljakutsete lahendamisel.

Rühma üldine huvi on uurida, kuidas organisatsioonid muudavad innovaatiliste lahenduste leidmiseks oma teadmisi ja juurdepääsu uutele digitaalsetele lahendustele, et saavutada ja säilitada jätkusuutlik areng.

Uurimisrühma liikmetel on lai kogemuste pagas, mis on saadud töötades mitmesugustes riiklikes ja rahvusvahelistes era- ning avalikes organisatsioonides. Eesmärgiks on nende kogemuste kasutamine ja edasiarendamine suurema üldise heaolu loomiseks.

heaolu, inimressursside juhtimine, juhtimine, liidri-järgija mõjusuhe, muutuste juhtimine, organisatsioonipsühholoogia, riskide juhtimine, strateegiline juhtimine, teadmiste ja innovatsiooni juhtimine, tööohutus- ja riskid, töötervishoid, tulevikutöö ja digitaalne transformatsioon, vastutustundlik ja eetiline organisatsiooni areng

Uurimisrühm on üks Eesti juhtivaid teadus-, tehnoloogia- ja innovatsioonisüsteemide ja poliitikate uurimiskeskusi. Rühma teadusuuringud keskenduvad järgmistele uurimisteemadele: tehnoloogilis-majanduslikud paradigmad ja riigi roll innovatsioonis, tuleviku innovatsioonisüsteemid ja poliitikad, innovatsioonipoliitika korraldus ja juhtimine.

Rühma rakenduslik arendustegevus aitab Euroopa Liidul ja Eestil analüüsida, hinnata ja juhtida järgmisi innovatsioonipoliitika trende:

1. rohepööre ja missioonipõhine teadus- ja innovatsioonipoliitika maailmas, Euroopas ja Eestis,
2. suurte ühiskondlike väljakutsete lahendamine läbi innovatsiooni,
3. nutika spetsialiseerumise strateegiate koostamine ja rakendamine Euroopas ja Eestis,
4. Euroopa Liidu tõukefondidest rahastamise vähenemise mõjud ja võimalused Eesti majandusele,
5. globaalsete väärtusahelate mõju innovatsioonisüsteemide ja poliitikate arendamisele, innovatsioon targa linna kontekstis.

innovatsioon, innovatsioonipoliitika, tehnoloogia valitsemine