Unikaliu prietaisu – prieš negyjančias žaizdas
Kas­met gau­sė­ja nuo ne­gy­jan­čių žaiz­dų ken­čian­čių žmo­nių. Dėl nuo­la­ti­nio skaus­mo ir ne­es­te­tiš­kos iš­vaiz­dos jie jau­čia­si so­cia­liai at­skir­ti nuo vi­suo­me­nės. Pa­sak bio­che­mi­kės dr. Edi­tos Voi­te­cho­vič, yra pa­siū­ly­ta ne­ma­žai ana­li­zi­nių bū­dų, kaip žaiz­das ste­bė­ti, bet nė vie­nas kol kas nė­ra tai­ko­mas pa­pras­to­se li­go­ni­nė­se, nes yra bran­gūs ir ne­pa­kan­ka­mai tiks­lūs.

Kad pažangiausi diagnostikos ir ligų stebėsenos metodai būtų labiau prieinami ir jų netrūktų, dr. E. Voitechovič teigimu, reikia kurti pigias analizines sistemas. Tai nėra paprasta, tačiau mokslininkė turi viziją – analizę galėtų atlikti vos kelių milimetrų skersmens lustukas, turintis labai daug detekcijos taškų, perduodančių tikslius signalus į bendrą sistemą, ir prijungtas, pavyzdžiui, tiesiog prie išmaniojo telefono.

Kurti tokį lustuką Vilniaus universiteto (VU) absolventė dr. E.Voitechovič pernai grįžo į Lietuvą po ketverių metų podaktarinės stažuotės Sankt Peterburgo valstybiniame universitete Rusijoje ir Barselonos mikroelektronikos institute Ispanijoje. Fizinių ir technologijos mokslų centre (FTMC) dr. Ramūno Valioko vadovaujamame Nanoinžinerijos skyriuje biochemikė įgyvendina projektą „Daugiasignalė paviršiaus plazmono rezonanso jutiklių sistema efektyviems žaizdų tyrimams (WoundSens)“.

Gautų duomenų daugiaparametrinė analizė leis suskirstyti žaizdas į jų tipus ir padės parinkti personalizuotą gydymą.

Nauja kryptimi

„Noriu pradėti visiškai naują mokslinės veiklos sritį. Labai seniai patinka biomedicina. Tačiau yra viena problema. Nors turime daug analizinių metodų, jie šiuo metu yra labai brangūs. Tokių pigių ir labai tiksliai nustatančių, pavyzdžiui, iš dujų iškvėptame ore cheminės analizės, ar žmogus serga plaučių vėžiu ar ne, yra nedaug“, – pasakojo mokslininkė.

Kuriant biojutiklius tiksliosios medicinos poreikiams vienas didžiausių iššūkių yra tiesioginė realių terpių – žmogaus kūno skysčių ir audinių – analizė bei gebėjimas nustatyti itin mažas ieškomos medžiagos koncentracijas. Sukurti itin jautrų biojutiklį reikia daug pastangų ir laiko, bet nebūtinai toks įrenginys, pasak tyrėjos, tiks realioms terpėms, nes jos labai dažnai turi daug interferuojančių junginių.

Daugiajutiklės sistemos atpažįsta realią terpę kaip unikalią medžiagų kompoziciją. Gauti daugiajutiklės sistemos signalai apdorojami daugiaparametrinės duomenų analizės metodais ir išgaunama reikiama informacija, pavyzdžiui, ieškomos medžiagos koncentracija, ligos diagnostika, ligos stadija.

FTMC Nanoinžinerijos skyrius yra ištobulinęs paviršių nanostruktūrizavimo technologiją, kai, tarkim, ant metalinių paviršių iš riebalų ar baltymų formuojami įvairūs nanodydžio „raštai“ biomedicinos reikmėms. Ant kuriamo lustuko jutiklių taip pat bus suformuoti nanodydžio analiziniai taškai, sudarantys daugiasignalę platformą.

Pasaulyje daugiasignalės analizinės platformos nėra populiarios, šioje srityje dirba tik kelios mokslininkų grupės, todėl galima, dr. E. Voitechovič įsitikinimu, siekti lyderio pozicijų. Daugiasignalės sistemos dar nėra iki galo ištobulintos ir galima daug ką nuveikti toje srityje.

„Nors labiau pripažįstamos sistemos, kurios analizuoja tik vieną medžiagą, tikroje terpėje medžiagų paprastai yra labai daug. Turime matyti visą vaizdą, neužtenka vieno aspekto. Tokiu principu ir veikia daugiajutiklės sistemos, – pabrėžė tyrėja. – Kai žmogus suserga, jo organizme pasikeičia ne vienas parametras. Pasikeičia visas metabolizmas, kraujo, šlapimo sudėtis. Daugiajutiklės sistemos gali tai pasakyti, kur kas tiksliau prognozuoti ligas bei jų eigą.“

Per podaktarinę stažuotę Sankt Peterburgo valstybiniame universitete Dmitrijaus Medelejevo centre. / Asmeninio archyvo nuotrauka

Greitai, tiksliai, ekonomiškai

Dr. E. Voitechovič projektas skirtas negyjančioms žaizdoms. Jomis pradėta aktyviau domėtis nuo praėjusio amžiaus dešimtojo dešimtmečio, tačiau iki šiol negyjančios žaizdos vertinamos ir gydomos priklausomai nuo medicininio personalo išsilavinimo, pastabumo ir patirties. Subjektyvi žaizdų priežiūra, dažnai nulemianti netinkamą žaizdos gydymą, ir būtų pagrindinė priežastis, kodėl ši liga yra tokia opi problema daugelyje šalių.

FTMC Nanoinžinerijos skyriuje vykdomo projekto tikslas – sukurti daugiasignalę sistemą paviršiaus plazmonų rezonanso, turinčio labai gerą skiriamąją gebą, pagrindu. Kaip paaiškino tyrėja, paviršiaus plazmonai – unikalios dalelės, atsirandančios ant elektrai laidaus metalo paviršiaus, sužadinto poliarizuota šviesa. Dėl jų nuo metalo paviršiaus atsispindinti šviesa keičia kampą ir tas kampas priklauso nuo to, kas atsiduria ant paviršiaus. Pavyzdžiui, prikabinus baltymą, kampas pasikeis taip, kad paviršius „pastorės“. O jei tas baltymas bus antikūnas ir paviršius bus paveiktas to antikūno antigenais, realiu laiku bus galima stebėti, kaip greitai antikūnas ir antigenas sąveikauja, koks yra sąveikos stiprumas ir kokia yra antigeno koncentracija.

Per projektą bus atliekama žaizdų eksudato – žaizdoje susidarančio skysčio, atskleidžiančio visą žaizdos ertmės metabolinį aktyvumą, – analizė daugiasignale platforma, sukurta iš antikūnų, pasižyminčių jautrumu gyjančių ir negyjančių žaizdų žymenims. Žaizdų žymenų tyrimai sukonstruota daugiasignale sistema bus atliekami pirmą kartą. Gautų duomenų daugiaparametrinė analizė leis suskirstyti žaizdas į jų tipus ir padės parinkti personalizuotą gydymą.

Įgyvendinant projektą bendradarbiaujama su Respublikinės Vilniaus universitetinės ligoninės Terminių traumų skyriaus gydytoja Rūta Banyte. Vien į šią ligoninę dėl negyjančių žaizdų kasmet kreipiasi mažiausiai 50 žmonių. Pasak projekto vadovės, bus tiriamos ir gyjančios, ir negyjančios žaizdos, kad būtų galima palyginti, kuo jos skiriasi ir kokią informaciją daugiasignalė platforma gali gauti konkrečiu atveju. Kadangi daugelio ligų žymenys yra baltymai, unikalios daugiasignalės platformos kūrimo principus būtų galima taikyti plačiau.

Su vyru Olegu Safoinčiku sėkmingai apgynus daktaro laipsnį. / Asmeninio archyvo nuotrauka

Konkuruojant su Vilniaus licėjumi

Dr. E. Voitechovič kilusi iš Švenčionių rajono Svirkų kaimelio. Chemija aštuntoje klasėje sudomino Svirkų pagrindinės mokyklos mokytoja Česlava Čepulienė ir Švenčionių vidurinės mokyklos mokytoja Danutė Sinkevičienė, aktyviai rengusi mokinius olimpiadoms.

„Aukščiausių vietų nelaimėdavau, tačiau visada patekdavau į dešimtuką. Nepakonkuruosi su Vilniaus licėjumi ar kitomis stipriausiomis šalies mokyklomis“, – juokėsi pašnekovė.

Tačiau ryžtas konkuruoti stiprėjo pradėjus lankyti Neakivaizdinę jaunųjų chemikų mokyklą VU Chemijos fakultete. Edita buvo iš pirmosios laidos kartu su skuodiškiu Artūru Katelnikovu, dabar VU Chemijos ir geomokslų fakulteto docentu. Neakivaizdinė jaunųjų chemikų mokykla taip pat padėjo apsispręsti, kokią specialybę rinktis. Kad ne grynoji chemija, o biochemija labiau prie širdies.

VU baigusi biochemijos bakalauro ir magistro studijas bei apgynusi daktaro disertaciją, mokslininkė beveik metus dirbo įmonėje „Thermo Fisher Scientific Baltics“. Tačiau norėjo siekti daugiau ir savo tolesnę mokslinę karjerą biochemikė susiejo su analizinėmis sistemomis.

Su rimtais vyrais iš Biochemijos instituto: (iš kairės) dr. Marius Dagys, Algimantas Jonuška, dr. Audrius Misiūnas / Asmeninio archyvo nuotrauka

Sankt Peterburgas, Barselona, Vilnius

VU absolventė išvyko į podaktarinę stažuotę Sankt Peterburgo valstybiniame universitete Rusijoje. Dr. Andrejaus Legino grupė gerai žinoma tarptautiniu mastu daugiajutiklių sistemų srityje, taiko jas įvairioms analizėms nuo maisto produktų iki žmogaus skysčių – kraujo, šlapimo, plazmos.

„Mano tyrimų pradžia buvo susijusi su biojutikliais, – prisiminė 35 metų tyrėja. – Tačiau yra, pasirodo, visai kitokios analizinės sistemos, kurios naudoja nespecifinius jutiklius. Nebūtinai biojutiklius, gali būti ir cheminiai, ir fizikiniai jutikliai ar tiesiog vaizdai. Iš tokių neselektyvių jutiklių padaromas visas pluoštas ir jais analizuojamos terpės.“

Dr. E. Voitechovič norėjo susipažinti su įvairiais elektrocheminiais metodais ir padirbėti geriausiųjų grupėse, todėl po dvejų metų dar išvyko į Barselonos mikroelektronikos institutą. Ten dr. Andrejaus Bratovo grupė kuria cheminius jutiklius ir biojutiklius mikroelektronikos pagrindu.

„Baigiantis sutarčiai paklausiau savęs, ar jau esu pasiruošusi dirbti savarankiškai, kurti savo sritį. Nusprendžiau pabandyti. Parašiau projektą Marie Sklodowskos Curie individualiai stipendijai gauti. Ja skatinamas mokslininkų mobilumas, padedama grįžti ir reintegruotis. Paraiška teikiama kartu su priimančiąja organizacija. Visada jaučiau simpatiją dr. R. Valioko tyrimams. Jį pažinojau dar studijuodama doktorantūroje. Bendradarbiavome, kai dirbau kompanijoje „Thermo Fisher“. Pasiūliau dr. R. Valiokui kartu teikti paraišką“, – sakė mokslininkė.

Nors nedaug trūko, finansavimo nepavyko gauti. Tačiau Europos mastu labai gerai įvertintas projektas laimėjo Lietuvos mokslo tarybos rengiamą konkursą, skirtą mokslininkų kvalifikacijai tobulinti vykdant individualius „Horizontas 2020“ projektus. Dr. E. Voitechovič projektas truks dvejus metus.