Chemija

Tyrimų tematikos aprašas.

Tobulėjant sistemoms ir sintetinei biologijai, biosintezės keliai, atsakingi už cheminių junginių gamybą, gali būti integruoti su esamomis mikrobų funkcijomis, suteikiant galimybę sukurti pilnus biosintezės kelius mikroorganizmuose. Tačiau norint subalansuoti anglies srautą, ląstelių energiją ir kofaktorių išteklius, reikia atlikti papildomą padermės keitimą ir atranką, dažnai pasikliaujant tiksline baltymų inžinerijos evoliucija arba atsitiktine mutageneze pagrįsta padermės evoliucija. Metaboliškai universalios bakterijos, tokios kaip C. necator, turi patrauklią savybę paversti pramonines atliekas pridėtinės vertės junginiais (Pohlmann ir kt., 2006). Karboksirūgštys yra viena iš didžiausios pridėtinės vertės platformos cheminių medžiagų (Erickson ir kt., 2012), kurios gali būti naudojamos kaip atsinaujinantis statybinis blokas gaminant įvairius junginius. Karboksirūgšties, pvz., 3-hidropropiono rūgšties, gamybai iš glicerolio reikia ALDH, kad 3-hidroksipropanalis virstų galutiniu produktu. Kelio efektyvumas apsiriboja šio fermento aktyvumu. Norint pagerinti fermentų kinetikos parametrus ir baltymų charakteristikas, reikalinga ALDH inžinerija. Todėl pirmajame doktorantūros projekto etape bus sukurtas in vivo biojutikliu pagrįstas ALDH mutantų atrankos metodas, naudojant indukuojamą genų ekspresijos sistemą iš Pseudomonas putida (Hanko ir kt., 2017). ALDH baltymų inžinerija bus atliekama taikant kryptingą evoliuciją, apimančią pasikartojančią soties mutagenezę ir genų maišymą. Antrajame projekto etape nuolatinės padermės evoliucijos taikymas suteiks greitą ir galingą genetinės įvairovės generavimo metodiką, leidžiančią atrinkti pagerėjusią mikrobų biosintezę (Chou & Keasling, 2013). Galiausiai bus siekiama įdiegti sukurtas padermes biogamybai iš dujų.

Tyrimų tematikos aprašas.

Aplinkos veiksniams jautrios medžiagos nano- ar mikrodydžio struktūros iš gamtinių bei sintetinių polimerų darinių gali būti pritaikytos įvairiose srityse. Ypatingai didelio dėmesio pastaruoju metu susilaukia gamtinės kilmės segmentus, tokius kaip polisacharidai, savo struktūroje turintys amfifiliniai dariniai. Tokie segmentai, yra netoksiški, paprastai nėra imunogeniški, biosuderinami, bioskaidūs, gaunami iš atsinaujinančių šaltinių. Iš polisacharidų gauti amfifiliniai kopolimerai yra naujos kartos biopolimerinės medžiagos, kurios gali būti pritaikytos medicininiams tikslams, polisacharidų grandines turinčias nano- ar mikrosistemas panaudojant terapinėse, vakcinavimo ir diagnostinėse priemonėse. Mokslinio tyrimo tikslas – gauti įvairios struktūros naujus hidrofobines ir lipofilines grupes turinčius modifikuotus polisacharidus ir ištirti jų savybes. Mokslinio tyrimo eigoje gamtiniai polisacharidai bus modifikuojami cheminiais ir fizikiniais metodais, siekiant gauti įvairios struktūros, amfifiliškumo, krūvio tankio (neutralius arba turinčius krūvį), molekulinės masės gamtinių polimerų darinius. Charakterizavus gautus amfifilinius polisacharidus ir įvertinus jų savybes, bus ištirta šių darinių agregacija vandenyje, keičiant aplinkos sąlygas. Nustačius tokių struktūrų susidarymo sąlygas, gautos medžiagos bus išbandytos potencialiose taikymo srityse, pvz. tokiose kaip kontroliuojama tikslinių junginių (pvz. vaistų ar tam tikrų diagnostinių agentų) pernaša aplinkos veiksnių, tokių kaip pH, temperatūra, fermentai, poveikyje.

Tyrimų tematikos aprašas.

Heterocikliniai junginiai yra svarbios biologiškai aktyvios medžiagos. Vienas iš šiuolaikinės medicinos iššūkių yra didėjantis patogenų atsparumas esamiems plačiai vartojamiems vaistams. Naujų funkcinių medžiagų paieška apima tiek žinomų junginių struktūros modifikavimą, juos funkcionalizuojant, tiek naujų originalių molekulių kūrimą, jų struktūros ir savybių tyrimą. Darbo metu penkianariai ir šešianariai heterociklai galėtų būti gaunami per kondensacijos reakcijas su karboksirūgščių dariniais. Tai galėtų leisti gauti junginius, pasižyminčius specifiniu biologiniu aktyvumu – antibakteriniu, priešgrybeliniu, priešvėžiniu ir kitokiu veikimu. N-pakeistų aminorūgščių ciklizacija yra puikus būdas įtraukti heterociklinę struktūrą, pridedant bioaktyvumo suteikiančius fragmentus ir leidžiantis tiksliai kontroliuoti galutinio produkto savybes. Planuojamas tyrimas prisidės prie naujų junginių kūrimo kas gali atverti kelius sukurti naujas farmakologiškai svarbias medžiagas. Tokie darbai labai svarbūs inovacijų vystymui farmacijos srityje, kadangi naujų vaistinių medžiagų paieška šiandien yra ypač aktuali dėl daugelio įprastų vaistų efektyvumo mažėjimo.

Tyrimų tematikos aprašas.

Tyrimo metu bus kuriami ir tiriami chemiškai funkcionalizuoti polimeriniai pluoštiniai karkasai, skirti pažangiai naviko ant lusto mikrofluidinei platformai. Tokia sistema leidžia laboratorijoje atkurti realią naviko mikroaplinką ir tirti vaistų poveikį tikroviškomis sąlygomis. Paviršiaus cheminis modifikavimas ir biokonjugacija su bioaktyviais junginiais leis valdyti ląstelių prisitvirtinimą, augimą ir reakciją į gydymą. Tyrimu siekiama sukurti naujos kartos bioaktyvius karkasus, kurie pagerins navikinių ląstelių 3D kultūrą ir užtikrins patikimesnius vaistų testavimo rezultatus.

Tyrimų tematikos aprašas.

Dumbliai iškyla kaip perspektyvūs jūriniai ištekliai, reaguojant į augantį pasaulinį maisto poreikį ir tvaraus vystymosi būtinybę. Iš pradžių naudoti kaip substratai biodegalų gamybai, dabar dumbliai vertinami dėl savo turtingos bioaktyvių ir didelės pridėtinės vertės junginių sudėties, tinkamos maisto, kosmetikos ir farmacijos srityse. Fermentacija – tradicinis konservavimo metodas – gerina maisto stabilumą, juslines savybes ir maistinę vertę, išskirdama metabolitus iš mikroorganizmų. Naujausi tyrimai rodo, kad dumblių fermentavimas su probiotinėmis bakterijomis gali žymiai padidinti bioaktyvumą, todėl dumblių fermentacija tampa pagrindu naujai funkcinių produktų kartai. Nepaisant šio potencialo, bioaktyvių junginių formulavimas ir pateikimas išlieka esminiais iššūkiais, ypač siekiant išlaikyti funkcionalumą ir biologinį prieinamumą. Inkapsuliacija siūlo sprendimą, gerinantį stabilumą, kontroliuojamą išsiskyrimą ir juslines savybes. Tačiau tyrimų apie fermentuotų dumblių ekstraktų inkapsuliaciją – ypač kartu su probiotikais – vis dar trūksta. Šio tyrimo tikslas – sukurti efektyvius fermentacijos ir inkapsuliacijos procesus, skirtus funkcinių fermentuotų dumblių ekstraktų (FAE) gamybai nutraceutikos ir maisto produktų srityje. Pagrindiniai tikslai: (1) optimizuoti laktobacilų fermentacijos parametrus bioaktyvumui didinti; (2) charakterizuoti FAE cheminę sudėtį ir funkcines savybes taikant chromatografinius ir in vitro metodus; (3) kurti inkapsuliacijos metodus naudojant biopolimerų matricas; (4) įvertinti inkapsuliuotų ir neinkapsuliuotų FAE biologinį prieinamumą simuliuoto virškinimo metu. Projektas turėtų lemti bent keturias publikacijas recenzuojamuose žurnaluose ir pristatymus konferencijose, turėdamas stiprų komercializacijos potencialą. Galiausiai, tyrimas prisidės prie tvaraus produktų vystymo ir skatins akademinį bei pramoninį bendradarbiavimą.

Tyrimų tematikos aprašas.

Doktorantūros projektu siekiama pašalinti invertuotų perovskitinių saulės elementų efektyvumo apribojimus dėl fullereno C60 ir perovskito sandūros, daugiausia dėmesio skiriant tvarumui. Įkvėptas naujausių pasiekimų naudojant ne fullereno akceptorius (NFA), tyrimas apima naujų elektronams selektyvių medžiagų sintezę. Pagrindiniai uždaviniai yra optimizuoti sintezės sąlygas, analizuoti optoelektronines savybes ir išbandyti medžiagų pritaikymą perovskitiniuose saulės elementuose. Tikimasi, kad šis projektas prisidės prie tvarios elektros gamybos ir paspartins saulės elementų komercializavimą.

Tyrimų tematikos aprašas.

Naujų OLED medžiagų kūrimas yra svarbus siekiant aukštesnio organinių šviesos diodų efektyvumo ir ilgaamžiškumo. Plečiantis OLED prietaisų rinkai, didėja poreikis medžiagoms, kurios užtikrina aukštesnį našumą ir atsparumą. Tyrimas orientuotas į naujų termiškai ir morfologiškai stabilių molekulių kūrimą OLED technologijai. Naudojant kvantinės chemijos metodus bus atrinktos perspektyviausios struktūros medžiagoms, kurios bus sintetinamos ir tiriamos jų terminės ir fotofizikinės savybės. Nauji dariniai bus taikomi OLED emisiniuose sluoksniuose, siekiant sukurti aukšto efektyvumo medžiagas naujos kartos OLED prietaisams.

Tyrimų tematikos aprašas.

Vystantis technologijoms ir sparčiai augant žmonijai nuolatos didėja energijos poreikis. Dėl iškastinio kuro nuolat didėjančių kainų ir jo naudojimo pasiekimų – didelės taršos, ir alternatyvūs energijos išgavimo būdai sulaukia vis didėjančio susidomėjimo. Dalis d-metalų chalkogenidų binarinių junginių puslaidininkiai sluoksniai pasižymi plačiu draustinės juostos spektru, leidžiančiu sugerti didžiąją dalį saulės spindulių spektro energijos. Todėl jie yra ypač patrauklūs saulės elementų gamyboje ir susilaukia didelio tyrėjų dėmesio. Be to dėl savo vertingų fizikinių ir mechaninių savybių metalų chalkogenidų sluoksniai plačiai naudojami infraraudonosios spinduliuotės detektoriuose, LED šviestukuose, holografinėse duomenų kaupimo sistemose, naujos kartos energijos kaupimo įrenginiuose bei kaip katalizatoriai. Siūlomų tyrimų tikslas – pasirinkto nešėjų substratų paviršiuje sudaryti metalų chalkogenidų sluoksnius, perspektyvius saulės energijos konversijos įrangos arba katalizatorių, skirtų „žaliojo“ vandenilio gamybai, srityse.

Tyrimų tematikos aprašas.

Gamtinės kilmės preparatai įgyja vis didesnį populiarumą vartotojų tarpe visame pasaulyje, nes šiuolaikiški analizės metodai sudaro galimybes išsamiai ištirti ir moksliškai pagrįsti gamtinių medžiagų poveikį, efektyvumą ir veikimo mechanizmą, kurti efektyvias bioaktyvių junginių išskyrimo ir panaudojimo technologijas. Siauralapis gaurometis, dar vadinamas ožkarože (Chamaenerion angustifolium), yra vaistinis augalas nakvišinių (Onagraceae) šeimos augalas, vertinamas netradicinėje medicinoje dėl stipraus antioksidacinio, antimikrobinio, priešuždegiminio ir hemostatinio poveikio ir naudojamas palaikyti normalias širdies bei kraujagyslių, nervų ir imuninės sistemos funkcijas. Tyrimų tikslas – vertingų bioaktyvių medžiagų išskyrimas iš siauralapio gauromečio (Chamaenerion angustifolium) lapų taikant aplinkai ir žmogui draugiškas daugiapakopes perdirbimo (biorafinavimo) technologijas, ekstraktų fitocheminės sudėties ir funkcinių savybių tyrimai bei kryptingas pritaikymas funkciniams fitopreparatams kurti. Mokslinių tyrimų rezultatų pagrindu bus paskelbtos ne mažiau kaip 3 mokslinės publikacijos tarptautiniuose recenzuojamuose žurnaluose ir pristatyti pranešimai tarptautinėse konferencijose. Ekstraktų funkcinių savybių vertinimas biologinėse matricose bus atliktas Erasmus stažuočių metu, bendradarbiaujant su užsienio aukštųjų mokyklų mokslininkais. Ekstraktų pagrindu pagaminti funkciniai produktai bus pristatyti kasmet KTU organizuojamoje tarptautinėje jaunųjų kūrėjų parodoje TECHNORAMA.

Tyrimų tematikos aprašas.

Pastaruoju metu didelis dėmesys skiriamas azotą turintiems heterocikliniams junginiams, kuriems būdingas antimikrobinis, fungicidinis, analgetinis, raminamasis, priešvėžinis ir kt. poveikis, sintezei ir tyrimams. Patvariausi ir labiausiai paplitę gamtoje yra penkianariai ir šešianariai heterociklai su deguonies, azoto ir sieros atomais. Karboksirūgščių hidrazidai, hidrazonai yra plačiai naudojami sintetinėje ir analitinėje chemijoje, žinomi kaip plastifikatoriai, polimerų stabilizatoriai arba polimerizacijos iniciatoriai. Tarp jų taip pat rasta herbicidų, insekticidų, fungicidų, augimo reguliatorių, vaistinių medžiagų, pasižyminčių prieštuberkulioziniu, priešnavikiniu, antibakteriniu, spazmolitiniu poveikiais. Be to jie yra naudojami penkianarių, šešianarių azotą turinčių heterociklinių junginių su vienu, dviem ar trimis azoto atomais cikle sintezėje. Vienas iš metodų šiems junginiams gauti yra įvairios karboksirūgščių, jų hidrazidų ciklokondensacijos reakcijos. Pradiniais junginiais šiame darbe pasirinkti N-arilpakeistosios aminorūgštys, jų ciklizacijos produktai, kurių druskos, amidai, hidrazidai, esteriai, tioesteriai, nitrilai skatina lauko augalų augimą, kai kurie pakeistieji pirolidinonai yra naudojami kaip vaistiniai preparatai ir vartojami gydant vėžį, aterosklerozę, diabetą, psichinius sutrikimus. Planuojamo darbo esmė yra susintetinti potencialiai biologiškai aktyvias įvairiai pakeistas pirolo, tiazolo, pirazolo, oksadiazolo, tiadiazolo, triazolo, azinų heterociklines sistemas, nustatyti jų struktūrą ir ištirti chemines ir biologines savybes. Darbo praktinę reikšmę apibūdins dalies susintetintų junginių antimikrobinių, priešvėžinių savybių ištyrimas ir jų aktyvumo priklausomybės nuo cheminės struktūros įvertinimas.

Tyrimų tematikos aprašas.

Naujausi organinės optoelektronikos pasiekimai, susiję su organiniais šviestukais (OLED) patvirtino, kad ekonomiškai naudinga tobulinti ir kurti naujas elektroaktyvias medžiagas, taip pat vystyti OLED technologijas. Mažo ploto OLED displėjai optoelektronikos rinkoje jau sudaro šimtus milijonų dolerių. Didelio ploto OLED vaizduokliai veržiasi į televizijos rinką. Pastaruoju metu baltos šviesos prietaisai jau pritaikomi apšvietimo technologijoms. Paminėtų technologijų proveržis ir vystymasis neišvengiamai susijęs su naujais moksliniais ir taikomaisiais tyrimais. Šio projekto tikslas- pagaminti keletą grupių naujos sandaros polimerinių, dendrimerinių ir šakotų plačiatarpių darinių, kurie tarnautų kaip termostabilios matricų medžiagos arba emiteriai TADF šviestukams. Daugiasluoksnių prietaisų optimizavimui ir efektyvumo padidinimui susintetinti keletą grupių skylinių puslaidininkių, kurie naudojami daugiasluoksnių šviestukų pagalbiniuose krūvių pernašos sluoksniuose.

Tyrimų tematikos aprašas.

Siekiant tobulinti ir kurti naujas OLED technologijas, įvairios elektroaktyvių medžiagų klasės ir iš jų sukurti prietaisai tyrinėjami daugybėje laboratorijų visame pasaulyje. Šių tyrimų metu studentas sintetins ir charakterizuos aukštos tripletinės būsenos energijos ir tripletiniams dopantams giminingas karbazolo, indolo ar fluoreno pagrindu susintetintas matricas, kurios skirtos termiškai aktyvuotos uždelstosios fluorescencijos prietaisams ir taip pat elektrofosforescuojantiems OLEDs. Medžiagų struktūroje planuojama, kad bus panaudoti ir akceptoriai, ir donoriniai fragmentai. Susintetintas medžiagas, kurios pasižymės optimaliu elektroninių ir plėvėdaros savybių kompleksu, panaudojus daugiasluoksnių prietaisų formavimui, planuojame sukurti naujos sandaros fosforescuojančius OLED prietaisus.

Tyrimų tematikos aprašas.

Pagrindinė doktorantūros tyrimų sritis - funkcinių medžiagų, skirtų naudoti saulės elementuose, sintezė bei charakterizavimas. Ši pozicija reikalauja daugiapakopės sintezės įgūdžių, susijusių su krūvį generuojančių ir/ar pernešančių medžiagų, naujų hibridinių perovskitų kompozicijų ir pan. Tikimasi, kad kandidatai galėtų vykdyti tyrimus savarankiškai, būtų motyvuoti, orientuoti į aukštus rezultatus bei darbštūs. Siūlome puikias darbo sąlygas ir aplinką, palankią akademiniams tyrimams.

Tyrimų tematikos aprašas.

Organiniai šviesos diodai (OLED) sulaukė didelio dėmesio dėl galimybės juos pritaikyti vaizduokliuose ir apšvietimo technologijose. Mažo ploto OLED displėjai optoelektronikos rinkoje jau sudaro šimtus milijonų JAV dolerių. Didelio ploto OLED vaizduokliai veržiasi į televizijos rinką. Paminėtų technologijų proveržis ir vystymasis neišvengiamai susijęs su naujais moksliniais ir taikomaisiais tyrimais. Nepaisant pastarojo meto pažangos, OLED prietaisai nėra pakankamai efektyvūs, nes krūvininkų injekcija ir pernaša prietaisuose yra apsunkinta dėl skirtingų barjerų aukščių ir mažo krūvininkų judrumo. Norint pagerinti prietaisų efektyvumą kuriamos naujos elektroaktyvios medžiagas.

Tyrimų tematikos aprašas.

Jautrios deguoniui medžiagos, kurios sužadintos gali egzistuoti tripletinėje būsenoje, yra įdomios daugelyje pritaikymo sričių, tokių kaip medicina, biotechnologija, aplinkos analizė,maisto pramonė ir kt. Projekto tikslas – susintetinti naujus deguoniui jautrius darinius, ištirti ir palyginti gautų junginių fotofizikines savybes. Sėkmingai įgyvendinus projektą, bussukurtos naujos ir efektyvios daugiafunkcinės medžiagos, kurių taikymas gali būti aktualus efektyvių deguonies jutiklių kūrimui. Gauti rezultatai bus pristatyti tarptauti nėsekonferencijose bei paskelbti žurnaluose su cituojamumo rodikliu įtrauktuose į Web of Scienceduomenų bazę.

Tyrimų tematikos aprašas.

Raudonųjų ir artimųjų infraraudonųjų (NIR) spindulių organiniai spinduliai suteikia didelį potencialą optoelektronikos srityse, pavyzdžiui, organinių šviesos diodų ekranuose, biomedicininiuose jutikliuose ir optiniuose duomenų perdavimo sistemose. Šie spinduoliai yra ypač vertingi dėl jų gebėjimo efektyviai generuoti šviesą raudonojo ir NIR spektro srityse, kurios yra svarbios prietaisams, pasižymintiems mažu energijos suvartojimu ir ilgesniu eksploatavimo laiku. Tyrimų metu bus sintetinami ir tiriami nauji junginiai, turintys praplėstą konjuguotą pi-elektronų sistemą, bei donorines ir akceptorines grupes. Taip pat bus kuriami stabilūs raudonieji ir NIR organiniai radikalai, skirti naujos kartos technologijoms.