Modele predykcyjne przydatne w medycynie, opakowania ograniczające problem składowania odpadów, pierwiastki ulegające kumulacji w sercu i naczyniach krwionośnych osób z chorobą alkoholową, oponowe połączenia tętniczo-tętnicze w mózgowiu czy naturalne niebieskie barwniki dla branży spożywczej – między innymi takimi tematami zajmą się w swoich projektach laureaci konkursu „Perły nauki”.
W ubiegłym tygodniu rozstrzygnięto pierwszą edycję konkursu w ramach ministerialnego programu „Perły nauki”. Do finansowania skierowano blisko 100 projektów.
Jak informatyk może zwiększyć skuteczność leczenia?
Wśród laureatów znalazł się Hubert Baniecki, absolwent studiów magisterskich i inżynierskich z analizy danych na Politechnice Warszawskiej, obecnie doktorant I roku informatyki na Uniwersytecie Warszawskim. Zajmie się rozwojem algorytmów i oprogramowania wykorzystywanego do zrozumienia działania modeli predykcyjnych uczenia maszynowego. Będzie kontynuował badania prowadzone wcześniej w ramach projektu DALEX przez swojego obecnego opiekuna naukowego prof. Przemysława Biecka.
Chcę poszerzyć możliwości interpretowania modeli podejmujących decyzje w oparciu o multimodalne dane, które łączą np. tabelę z obrazem. Opracowane przeze mnie metody znajdą zastosowanie m.in. w naukach medycznych, gdzie poprawne wyjaśnienie predykcji jest równie istotne, co wysoka skuteczność modelu. Projekt zakłada także rozwój oprogramowania „open-source” wspierającego badania naukowe – tłumaczy Baniecki, który ma już na koncie m.in. John M. Chambers Statistical Software Award dla studenta za wkład w rozwój oprogramowania statystycznego.
Opakowania zapobiegające marnowaniu żywności
Z kolei Alicja Tymczewska, doktorantka II roku Szkoły Doktorskiej Nauk Ścisłych i Przyrodniczych na Wydziale
Chemii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, będzie pracować nad nowymi, aktywnymi materiałami opakowaniowymi do produktów spożywczych. Mają one wydłużyć termin spożycia żywności oraz ograniczyć
problem składowania odpadów. Szczególną uwagę badaczka poświęci odpowiedniemu przygotowaniu składników aktywnych, między innymi stosując nowe, przyjazne dla środowiska rozpuszczalniki.
Celem projektu jest otrzymanie i charakteryzacja właściwości funkcjonalno-użytkowych folii na bazie białek wyizolowanych z produktów ubocznych i odpadów przemysłu tłuszczowego z dodatkiem nowych, aktywnych dodatków emulsyjnych. Co ważne, folie zostaną skomponowane w taki sposób, aby były
bezpieczne oraz akceptowalne przez konsumenta. Współpraca z biochemikami i mikrobiologami zapewni kompleksową ocenę otrzymanych materiałów – zapowiada Tymczewska, którą w pracy badawczej wspiera prof. Aleksandra Szydłowska-Czerniak.
Nowe systemy fotoinicjujące
Nad nowymi systemami fotoinicjującymi, opartymi na strukturach cieczy jonowych, a przeznaczonymi do procesów biodruku (druku 3D realizowanego za pomocą światła), pracuje Dominika Krok, doktorantka na Wydziale Inżynierii Chemicznej Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki. Jej celem jest otrzymanie trójwymiarowych struktur hydrożelowych do zastosowań biomedycznych. To odpowiedź na poszukiwania efektywnych układów inicjujących, charakteryzujących się dobrym dopasowaniem charakterystyki absorbcji do charakterystyki emisji nowoczesnych, proekologicznych źródeł światła, jakimi są diody typu Vis-LED.
Biodrukowane struktury hydrożelowe mają posłużyć jako materiały pełniące rolę biokompatybilnych elektroprzewodzących rusztowań trójwymiarowych do regeneracji tkanki serca pacjentów borykających się z uszkodzonymi komórkami miokardium, zadaniem których jest generowanie i przewodzenie impulsów elektrycznych pobudzających serce do skurczu. W ramach projektu przeprowadzę także ocenę bezpieczeństwa nowych systemów, w tym analizę proliferacji ludzkich komórek prawidłowych pochodzenia mezenchymalnego na trójwymiarowych drukowanych elektroprzewodzących hydrożelowych materiałach powstałych w wyniku biodruku 3D – mówi badaczka pracująca w Laboratorium Fotochemii Stosowanej pod okiem dr hab. inż. Joanny Ortyl.
Pierwiastki pomocne w analizie
Metalomiką, czyli dziedziną badającą zależności i interakcje między jonami metali a biocząsteczkami, tj. białkami czy metabolitami ludzkiego organizmu, zajmuje się naukowo Alicja Forma, studentka VI roku kierunku lekarskiego oraz doktorantka II roku Szkoły Doktorskiej na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie. W projekcie, który zrealizuje pod opieką prof. Ryszarda Maciejewskiego, dokona mapowania stężeń mikro-, makroelementów oraz metali ciężkich wybranych elementów układu sercowo-naczyniowego u pacjentów z udokumentowaną przewlekłą chorobą alkoholową.
Moim celem jest wyłonienie panelu pierwiastków ulegających kumulacji w poszczególnych elementach serca i naczyń krwionośnych oraz uwzględnienie interakcji i zależności między wybranymi pierwiastkami. Z uwagi na to, że wiele z nich stanowi składowe biomolekuł istotnych w prawidłowej fizjologii serca, wyniki badań będą przydatne w analizie patogenezy dysfunkcji serca związanych z nadmiernym i przewlekłym spożywaniem alkoholu. Uzyskany grant umożliwi mi m.in. udział w konferencjach zagranicznych oraz publikację wyników w czasopismach naukowych – zapowiada ubiegłoroczna laureatka Studenckiego Nobla, która w ramach projektu podejmie współpracę z Zakładem Medycyny Sądowej i Chemii Analitycznej UMLub.
Anatomia tętnic mózgowych
Oponowe połączenia tętniczo-tętnicze w mózgowiu, odpowiadające za krążenie oboczne w udarze, to przedmiot badań Karoliny Brzegowy, zeszłorocznej absolwentki kierunku lekarskiego Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego, a obecnie lekarki i asystentki w Katedrze Anatomii UJ CM. To niewielkie (poniżej 1 mm) naczynia łączące końcowe gałęzie korowe głównych tętnic mózgowych.
Dokonam ich charakterystyki w izolowanych mózgach pobranych pośmiertnie – zbadam obecność tych połączeń, liczbę, średnicę oraz zmienności międzyosobnicze. Ocena naczyń będzie przeprowadzona podczas preparatyki anatomicznej, jak i za pomocą obrazowania: angiografii tomografii komputerowej (angio-CT) oraz mikrotomografii komputerowej (mikro-CT). Podejmę też współpracę z Katedrą Medycyny Sądowej. Dokładna wiedza na temat anatomii tętnic mózgowych pozwoli na dalszy rozwój technik leczenia udarów – przyznaje laureatka ostatniej edycji programu L’Oréal UNESCO dla Kobiet i Nauki, która swój projekt zrealizuje pod opieką prof. Jerzego Walochy.
Jest równocześnie kierownikiem innego projektu, także związanego z tematyką udarów mózgu. Otrzymała bowiem grant Narodowego Centrum Nauki na badania nad skrzeplinami udarowymi – analizuje ich skład histologiczny i obraz w badaniach radiologicznych (CT i mikro-CT).
Poszukiwany naturalny niebieski
Aleksandra Hendrysiak, doktorantka II roku w Szkole Doktorskiej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, skupia się w pracy naukowej na projektowaniu proszków roślinnych, a następnie analizowaniu ich pod kątem fizyko-chemicznym. Opracowanie naturalnych barwników w stabilnej formie, czyli właśnie proszków, stanowi obecnie jedno z większych wyzwań, przed jakimi stoi branża spożywcza. Do tej pory udało się otrzymać naturalne barwniki roślinne na bazie zielonych chlorofili, pomarańczowych karotenoidów, czerwonych betalain i antocyjanów pozyskiwanych z owoców i warzyw. Nieosiągalne jak dotąd jest natomiast uzyskanie z naturalnych źródeł niebieskich barwników.
Dzięki grantowi podejmę badania nad nowatorskim składem kompozycji na bazie naturalnych składników pochodzenia roślinnego, które umożliwią otrzymanie niebieskich barwników w formie proszków, bez konieczności stosowania sztucznych dodatków stabilizujących barwę. Podstawą kompozycji będą ekstrakty otrzymane na bazie kwiatów jadalnych, wzbogacone o soki owocowe, a także funkcjonalne nośniki. Moim zamiarem jest zdobycie wiedzy o wpływie składu kompozycji, dodatku nośników i wybranych sposobów suszenia na jakość uzyskanych proszków pod kątem stabilności ich niebieskiej barwy i zachowania możliwie największej ilości związków z grupy polifenoli – podkreśla Hendrysiak, która swój projekt będzie realizować pod okiem dr hab. Anny Michalskiej-Ciechanowskiej.
Patomechanizm kardiomiopatii cukrzycowej
Laureatem programu jest też Miłosz Majka, student VI roku kierunku lekarskiego na Warszawskim Uniwersytecie Medycznym, a od zeszłego roku również kierunku biotechnologia na Wydziale Biologii Uniwersytetu Warszawskiego. Będzie badał wpływ zachodzących w przebiegu cukrzycy typu 2 zmian w profilu molekularnym pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (EVs) na prawidłową funkcję mięśnia sercowego. Jak tłumaczy, EVs to obłonione struktury wydzielane przez różne komórki i obecne w naszym układzie krążenia. Planuje ocenić różnicę w ekspresji poszczególnych białek i niekodującego RNA związanych z EVs u pacjentów z cukrzycą typu 2, a następnie zbadać ich wpływ na komórki naczyń i serca w modelach in vitro i in vivo.
Dotychczasowe obserwacje pokazują, że nawet bez typowych czynników ryzyka sercowo-naczyniowego i z dobrą kontrolą glikemii pacjenci z cukrzycą typu 2 są narażeni na większe ryzyko rozwoju niewydolności serca. Wyniki moich badań mają pomóc w lepszym zrozumieniu roli EVs w powstawaniu powikłań sercowo-naczyniowych w przebiegu cukrzycy typu 2, a przez to przyczynić się do nowych rozwiązań diagnostycznych i terapeutycznych dla tych chorych – zapewnia kierownik sekcji badań eksperymentalnych SKN „Zespół QRS” oraz współzałożyciel SKN EVIONA zrzeszającego studentów interesujących się badaniami w tematyce pęcherzyków zewnątrzkomórkowych.
Program „Perły nauki” to nowa inicjatywa Ministerstwa Edukacji i Nauki. Zainaugurowano ją w styczniu ubiegłego roku. W założeniach ma pomóc wybitnie uzdolnionym absolwentom i studentom studiów I stopnia lub studentom po ukończeniu trzeciego albo czwartego roku jednolitych studiów magisterskich w prowadzeniu badań naukowych albo twórczości artystycznej pod kierunkiem opiekuna naukowego albo artystycznego.
Mariusz Karwowski
