Viena iš tokių specialisčių yra dr. Aušra Baradokė – chemijos mokslų daktarė, Fizinių ir technologijos mokslų centro (FTMC) Nanotechnologijų skyriaus vyresnioji mokslo darbuotoja. Šiuo metu ji užsiima elektrochemijos eksperimentais, ir kaip teigia, su savo komanda daro unikalius dalykus.
Mokslininkės grupė, pavadinta „BaRaDoKe“, taiko žaliosios chemijos principus – t. y. vykdo mokslinius tyrimus, kurie būtų ekologiški ir tvarūs. O tam ir pasitarnauja mikroorganizmai.
Dr. A. Baradokė į Lietuvą grįžo po penkerių metų darbo užsienyje, dalyvavo prestižinėse nanodalelių sintezės, biojutiklių, vaizdinimo mokslinių tyrimų grupėse, stažavosi Oksfordo universitete. Šiuo metu daug dėmesio ji skiria elektrocheminėms sistemoms skirtoms ligų diagnostikai, vaistų tyrimams, „žalios“ energijos ir tvarių cheminių žaliavų kūrimui; štai Oksforde su kolegomis mokslininkė kūrė infekcines ligas nustatančius elektroninius įtaisus, pritaikomus ir tyrimams, kaip vaistai patenka į mūsų organizmą bei tirti cheminius procesus, vykstančius mikroorganizmuose. Taip pat šie įtaisai tinkami ir energijai kaupti.
„Infekcijos atveju įprastai organizme padaugėja baltymų (antikūnų prieš antigeną) kiekis, ir tai parodo tam tikri infekciniai simptomai (skausmas, karščiavimas, nuovargis). Šiandien vaistinėse pardavinėjami jutikliai, skirti pertekliniams baltymams aptikti naudojant spalvos pasikeitimo metodus, tačiau elektrocheminiai infekcinių ligų jutikliai – vis dar kūrimo stadijoje. Gerinamas elektroninių įtaisų dizainas, sprendžiamos jutiklių jautrumo, specifiškumo problemos“, – sako dr. Aušra Baradokė.
Gavusi Europos struktūrinių fondų bei Mariaus Jason Jakulio fondo paramą, tyrimus mokslininkė tęsia FTMC. Ji bendradarbiauja su bakalauro, magistro, doktorantūros ir podoktorantūros (biologijos, fizikos, chemijos, matematikos sričių) tyrėjais Lietuvoje (FTMC ir Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centru, Chemijos ir geomokslų fakultetu, įmone UAB „Delta biosciences“) bei užsienyje – Dublino universitetu (arba Švenčiausiosios Trejybės koledžu) bei Dublino miesto universitetu (DCU) ir Oksfordo universitetu.
Ekspertė taip pat priima stažuotojus iš Baltijos šalių, šiuo metu vadovauja multidisciplininei (biologų, inžinierių, tvarumo, finansų ir marketingo specialistų) grupei iš Prancūzijos. Nuo šių metų rudens planuoja vadovauti doktorantams, kurie atvyks iš Airijos ir Jungtinės Karalystės universitetų.
Kartu su kolegomis Lietuvoje ir užsienyje atliktus mokslinius tyrimus dr. A. Baradokė publikavo aukšto cituojamumo žurnalų šeimose (angl. impact factor, intervale 7–60), tokiose kaip Amerikos chemikų bendrija (American Chemical Society), Nyderlandų kompanija „Elsevier“ ir Jungtinės Karalystės Karališkoji chemikų bendrija (Royal Society of Chemistry).
Kokius reikšmingus tyrimus atlieka mokslininkė?
Bakterijos prisideda prie labiau ekologiškos ateities
Su Aušra užeiname į laboratoriją, kurioje tęsiasi nenutrūkstamas (mažiausiai iki dviejų savaičių vykdomas) eksperimentas; jis, kaip sako mokslininkė, šiandien ją labiausiai „veža“.
Ant stalo padėtos dvi vadinamosios kameros – stikliniai cilindrai. Dešiniajame patalpintos bakterijos, pavadintos rhizobium. Jos įprastai gamtoje gyvena prisitvirtinusios prie ankštinių augalų šaknų – jose išsivysto gumbeliai, kuriuose bakterijos apsigyvena. Rhizobium iš oro pasisavina azotą, gamina amoniaką ir „darniai sugyvena“ su pačiu augalu. Įvyksta savotiški mainai: bakterijos teikia augalui maisto, jis „atsako“ tuo pačiu.
Tačiau ką šios bakterijos veikia čia, laboratorijoje?
„Mūsų projekto tikslas – pagaminti alternatyvių, aplinkai draugiškų žaliavų trąšoms, energijai ir sveikatai. Šiuo atveju tai yra amoniakas. Rhizobium pasisavina azotą, jį „perdirba“ ir paverčia į amoniaką. Ką darom mes? Bandom iš šio natūralaus reiškinio išgauti aukštesnį amoniako pagaminimo efektyvumą“, – pasakoja dr. A. Baradokė.
Šiam tikslui panaudojama elektrochemija: cilindre esančioms bakterijoms per vamzdelius dieną naktį tiekiamos azoto dujos ir į sistemą elektrodu tiekiamas mažas voltažas, kuris skatina rhizobium išskirti daugiau reikalingo amoniako. „Gaudama daugiau elektronų, bakterija labiau „motyvuota“ gaminti amoniaką“, – paaiškina mokslininkė.
Eksperimento metu, cheminės analizės metodais nustatomas amoniako kiekis ir vertinamas bakterijų gyvybingumas. O tai leidžia įvertinti sistemos efektyvumą, kuris šiandien siekia daugiau nei 20 proc. Efektyvumas gali būti gerinamas keičiant sistemos parametrus, tiriamąjį objektą (pvz. įvedant kito tipo mikroorganizmus – bakterijas ar dumblius).
Pasak dr. Aušros, šie tyrimai yra daug žadantys, nes gali atverti kelią naujų ekologiškų trąšų gamybai, taip pat būti žaliava kurui ar pritaikoma medicinoje. Pasiekimai gali būti naudingi ir vandenilio gamyboje – vis dar dedamos viltys, kad netolimoje ateityje vandenilis taps puiki medžiaga automobilių kurui, pastatų šildymui, elektros energijos gaminimui ir pan., kadangi degdamas vandenilis išskiria tik vandenį.
Tačiau kaip ekologiškai pagaminti patį vandenilį? Kol kas tai didžiulė užduotis – ironiška, bet ligšiolinė vandenilio gamyba labai teršia aplinką – pasaulyje sudeginama gausybė iškastinio kuro ir į aplinką patenka anglies dvideginio kiekiai, per metus dvigubai viršijantys, pavyzdžiui, Jungtinės Karalystės rodiklius.
Tad mikroorganizmai gali prisidėti prie milžiniškų pokyčių.
Dr. A. Baradokės eksperimentų rezultatus perims FTMC Inovacijų ir technologijų tarnyba, kuri jau savo ruožtu ieškos kitų partnerių ir būdų, kaip tęsti pradėtus darbus. „Mūsų mokslinės grupės motyvacija – po tyrimų atlikimo ir jų publikavimo, bendradarbiauti toliau su verslu, užtikrinant tęstinumą“, – sako pašnekovė.
Mokslinių tyrimų komanda sukūrė jutiklius, skirtus nustatyti amoniakui, kad iš mažų tūrių tiksliau žinotų, kiek bakterijos jo pagamino: „Nes dabartiniai analitinės chemijos metodai reikalauja iki 10 kartų didesnių tūrių. O mūsų atveju šiam jutikliui pakanka 100 mikrolitrų (0, 1 mililitro). Tai pagreitina visą procesą.“
Mikroorganizmai – biokuro gamybai
Dr. Aušra Baradokė įvairius mikroorganizmus šiandien „įdarbina“ trimis skirtingomis kryptimis – tai biojutiklių tobulinimas, cheminių žaliavų gamyba, naudojant natūralius procesus (kaip bakterijos rhizobium atveju) bei darbas su elektros energiją kaupiančiais elementais. Apie pastarąją sritį mokslininkė pasakoja toliau.
Vienas iš projektų, kuriam vadovauja Aušra, susijęs su saulės energijos pavertimas į vandenilį. Tam reikia labai daug elektros, tad bandoma į šį procesą integruoti alternatyvius energijos šaltinius. Reikalingi ir katalizatoriai – medžiagos, kurios paspartina cheminės reakcijos greitį.
„Šiandien ten naudojami neorganiniai katalizatoriai, nanodalelės. Kur yra mano arkliukas ir kur matau viziją – tai naudoti biokatalizatorius. Jais galėtų būti gyvi mikroorganizmai, tokie kaip dumbliai, galbūt mielės ar bakterijos“, – dalijasi mokslininkė.
Kitas Aušros ir jos doktorantų projektas taip pat vertas dėmesio. Komanda kuria metodikas, kaip, panaudojant elektrochemiją, atpažinti procesus, vykstančius mikroorganizme. Pavyzdžiui, yra toks metodas, vadinamas elektroporacija, kai elektrinis laukas „įspaudžia“ molekules į ląstelę:
„Paimame mikroorganizmą, jį paveikiame elektros srove, ir tada jame „praduriama“ nanoskylutė. Tačiau įsitikinti, kad tai įvyko, labai sudėtinga: tam naudojamos specialios žymės, švytintys „dažai“, mikroskopija.
Tad mes su visa komanda sukūrėme metodiką, kaip pamatyti, kas tenai vyksta. Kai „praduriama“ skylutė, iš ląstelės išeina mikroskopinės dalelės jonai – o jie gali būti atpažinti naudojant mūsų sukurtus biojutiklius.
Tikimės, kad tai turės proveržį moksle bei komercijoje – pavyzdžiui, genų inžinerijoje, energijos kaupiklių tobulinimui, naujiems biojutikliams... Taikymas platus.“
Iš mažo miestelio – į tarptautinę „sceną“
Aušra kilusi iš Vilkaviškio rajono, 2, 5 tūkst. gyventojų turinčio Pilviškių miestelio. Būsimąją mokslininkę ateities atradimams įkvėpė „Santakos“ gimnazijos fizikos mokytoja Daiva Kukienė, matematikos mokytoja Birutė Lėnertaitė, chemijos mokytoja Lina Šulinskaitė. „Norisi padėkoti ir dabartinei mokyklos direktorei Danutei Valiūnienei, kuri deda visas pastangas ugdant jaunąją kartą“, – sako A. Baradokė.
„Mokytojas čia labai svarbus. Esu girdėjusi iš kitų sričių kolegų, kad jiems matematika ar fizika buvo iššūkis, reikalaujantis daug pastangų. Prisimenu, kad mano mokykloje mokytojai sudomindavo ir šiuos dalykus pateikdavo itin kūrybingai, vaizdžiai, su pavyzdžiais iš gamtos. Užklausus dabartinių savo studentų, kas juos paskatino rinktis fizinius mokslus, girdžiu, kad juos siejo geras ryšys su mokytojais“, – prisimena pašnekovė.
Moksleivė sėkmingai dalyvaudavo fizikos, chemijos ir matematikos olimpiadose, o baigiant mokyklą kilo malonus galvos skausmas – kur stoti? Galiausiai viskas susiklostė labai įdomiai: Aušra pradėjusi studijuoti fiziką, parašė daktaro disertaciją chemijos tema, o šiandien jos darbas stipriai susijęs ir su biologija.
FTMC studijuodama doktorantūrą, mokslininkė pradėjo nenutrūkstamai stažuotis užsienyje – Anglijoje ir Airijoje. „Man pasisekė, kad turėjau galimybę dirbti su talentingais žmonėmis, matyti pavyzdį ir jį perkelti čia, pas mus. Tad labiausiai džiaugiuosi, kad turėjau šansą pasisemti neįkainojamos patirties ir grįžti kurti Lietuvai“, – teigia dr. Aušra. Kodėl grįžo? Kaip pati sako, iš meilės Lietuvai.
Tam pasitaikė ir galimybė pretenduoti į Mariaus Jakulio Jason fondo stipendiją. Šio teisininko ir investuotojo iniciatyvos tikslas – teikti finansinę gabiems verslo kūrėjams, akademikams ir studentams, kurie gali ir prisidėti prie Lietuvos ekonomikos augimo.
„Kai sužinojau, kad esu tarp laureatų, tai labai motyvavo. Dėl gautos stipendijos galiu kurti mokslines grupes, vystyti mokslines tematikas, kurių daugiau nėra Lietuvoje. Turiu daug idėjų, kurias bandysiu perkelti pas mus, tik tam reikia laboratorijų, specialios įrangos. Dėl to vis dar bendradarbiauju su užsienio universitetais“, – sako mokslininkė.
Kovo pabaigoje ji vyks į Kembridžo universitetą ir dalyvaus Foto-bioelektrochemijos konferencijoje – kūrybinėse dirbtuvėse, kur susitiks mokslininkai iš viso pasaulio. Jie aptars mokslines idėjas ir rašys bendras paraiškos projektams laimėti.
Užsienyje Aušra Baradokė praleido penkerius metus, su šeima į Lietuvą grįžo 2021-aisiais, ir toliau vykdo mokslinius tyrimus FTMC: „Mano nuomone, išsirinkau labai gerą vietą, džiaugiuosi fondo suteikta galimybe grįžti. Čia daug multidisciplininių mokslinių tyrimų grupių, kurios atviros mokslinei diskusijai, turime modernias laboratorijas – viskas vietoje ir žmonės linkę bendradarbiauti. Esu labai dėkinga FTMC direktoriui prof. Gintarui Valušiui ir kitiems kolegoms už visokeriopą pagalbą ir palaikymą įsikuriant.“
