Inovatīvu spektroskopisko metožu un hemometrijas izmantošana ārstniecības augu analīzes metožu izstrādē
Mērķis
Apraksts
Jau gadsimtiem tradicionālajā veselības aprūpē izmanto ārstniecības augu drogas. Drogu kvalitāte var būtiski atšķirties un var mainīties daudzu faktoru ietekmē. Projektā plānots veikt sistemātiskus Latvijas ārstniecības augu drogu pētījumus, izmantojot inovatīvas FTIR-PAS spektroskopijas, Raman SERS, LIBS un datu statistiskās metodes. Metožu priekšrocība ir rezultāta ātra iegūšana, iespēja integrēt ražošanas procesā, analīžu maza pašizmaksa.
Līdz šim šādu metožu ieviešanu ir kavējusi sarežģīta spektru interpretācija, ko plānots risināt izmantojot statistiskās datu apstrādes metodes (ANN, PCA, HCA). Projektā plānots izvērtēt spektroskopisko metožu priekšrocības, salīdzinot ar līdz šim izmantotajām laikietilpīgajām hromatogrāfijas metodēm, jo nav nepieciešama paraugu sagatavošana, vai tā ir ļoti neliela. Plānots izvērtēt LIBS metodes izmantošanas potenciālu mikroelementu analīzē un smago metālu piesārņojuma kontrolē. Izstrādātā metodika ļaus mērīt dažādus paraugus, izmantojot vienotu pieeju pētīšanai un būs arī izmantojama universitātē jaunu speciālistu sagatavošanas procesā.
Projekta aktualitātes
- Noslēdzas pēcdoktorantūras projekta pētījums (31.12.2020.)
Pēcdoktorantūras projekts noslēdzas vidusposmā, jo pēcdoktorante Agnese Brangule turpinās savu zinātnisko darbību Horizon 2020 projekta Baltijas Biomateriālu ekselences centrs (BBCE) otrajā fāzē.
Šā projekta mērķis bija izstrādāt ārstniecības augu kvalitātes kontroles metodes, izmantojot inovatīvas, ātras, ražošanas procesā integrējamas spektroskopijas (Raman SERS, LIBS, PAS-FTIR) un datu statistiskās apstrādes metodes.
Projektā pavadītais laiks bija lieliska iespēja veikt pētījumus, iegūt jaunas zināšanas un prezentēt tās gan zinātnieku sabiedrībai, gan zinātnes popularizēšanas pasākumos. Dalība publiskos pasākumos – Zinātnieku nakts, Atpakaļ uz skolu / Atpakaļ uz universitāti, raidījumā Zināmais nezināmajā, LU SIIC organizētajā skolotāju konferencē – deva iespēju stāstīt, prezentēt un diskutēt ar skolēniem, skolotājiem un jebkuru Latvijas cilvēku, kam bija interese par pētījumiem.
Sasniegtie rezultāti tika prezentēti trijās starptautiskās konferencēs Latvijā, Norvēģijā un Vācijā un vienā zinātniskā rakstā žurnālā ar augstu ietekmes faktoru, kas publicēts starptautiski citējamās datubāzēs. Arī pēc projekta beigām, sasniegtos rezultātus paredzēts prezentēt vēl divās starptautiskās konferencēs, kuras notiks tiešsaistē.
Lielu gandarījumu sniedza iespēja mācīties starptautiskās doktorantu un pēcdoktorantu skolās, kurās tika apgūtas specifiskas zināšanas un prasmes, kas saistītas ar spektroskopiju, datu apstrādi un modelēšanu.
Brīdī, kad projekta aktivitātes bija sasniegušas kulmināciju, pasauli pārņēma jaunā koronavīrusa Sars-Cov-2 uzliesmojums un visā pasaulē tika ieviesti dažādi ierobežojumi, tostarp ceļošana un pulcēšanās. Lidojumi uz Eiropu un citām pasaules valstīm tika pilnībā atcelti, tika atceltas ilgi gaidītās mobilitātes uz laboratorijām dažādās Eiropas valstīs.
Atceltās mobilitātes aktivitātes tika nomainītas ar darbiem, kurus iespējams veikt mājās un laboratorijās Latvijā, un uz attālinātu saziņu ar citu valstu laboratorijām un semināriem tiešsaistē.
Iesāktās projekta aktivitātes nav iespējams apturēt vienā dienā.
Aktivitātes pēc projekta
- Noteikti turpināsies sadarbība ar Latvijas Universitātes Ķīmijas fakultāti (prof. A. Vīksnu) mikroelementu un makroelementu noteikšanas jomā, izmantojot induktīvi saistītās plazmas (ICP), rentgenfluorescences (XRF), lāzerablācijas (LIBS) spektroskopijas metodes un sertificētus standartus
- Turpināsies virtuāli iesāktā sadarbība ar Viļņas Fizikas zinātņu un tehnoloģijas centru (FTMC), ar profesoru G. Niauru par augu un to ekstraktu pētīšanu ar Raman spektroskopiju
- Turpināsies izstrādāto metodiku pilnveide
- Paredzēta dalība divās starptautiskās konferencēs
- Paredzēts pabeigt divas zinātniskas publikācijas starptautiski citētos žurnālos
- Paredzēts apstrādāt un izanalizēt vairāk nekā 2000 uzņemto spektru ar ATR, PAS, DRIFT, Raman, XRF, LIBS
- Projekta padomes sēde par vidusposma vērtēšanu (5.11.2020.)
Projekts Inovatīvu spektroskopisko metožu un hemometrijas izmantošana ārstniecības augu analīzes metožu izstrādē tiek īstenots jau otro gadu.
2020. gada 10. novembrī notiek kārtējā projekta padomes attālinātā sēde, kurā izvērtē pēcdoktorantes Agneses Brangules paveikto projekta vidusposmā un apstiprina projektā ieviestās korekcijas saistībā ar koronavīrusa Covid-19 uzliesmojumu visā pasaulē.
Agnese informē projekta padomi, ka šobrīd ir iesniegta vidusposma atskaite kopā ar piecām detalizētām zinātniskām atskaitēm. Tāpat projekta padome tiek informēta, ka turpinās sadarbība ar Latvijas Universitātes Ķīmijas fakultāti (prof. A. Vīksnu) mikroelementu un makroelementu noteikšanas jomā, izmantojot induktīvi saistītās plazmas (ICP), rentgenfluorescences (XRF), lāzerablācijas (LIBS) spektroskopijas metodes un sertificētus standartus, un sākta jauna sadarbība ar Viļņas Fizikas zinātņu un tehnoloģijas centru (FTMC), ar profesoru G. Niauru par augu un augu ekstraktu pētīšanu ar Raman spektroskopiju.
- Aktivitātes pandēmijas laikā (5.08.2020.)
Kopš jaunā koronavīrusa Covid-19 uzliesmojuma visā pasaulē tika ieviesti dažādi ierobežojumi, tostarp ceļošana un pulcēšanās. Lidojumi uz Eiropu un citām pasaules valstīm tika pilnībā atcelti. Tika noteikta distancēšanās. Koronavīruss ietekmēja 2019. gadā uzsāktās projekta aktivitātes.
2020. gada sākumā paredzētās aktivitātes
- Mobilitāte – Indija, Bangalūra. Tika saņemts uzaicinājums kā ielūgtajam runātājam (invited speaker) dalībai starptautiskajā konferencē 8th International Conference on Perspectives in Vibrational Spectroscopy (ICOPVS), 24. – 29.02.2020.
https://www.icopvs2020.org/speakers/
https://www.icopvs2020.org//wp-content/uploads/2019/12/ICOPVS-2020-Brochure.pdf
Iesniegtas tēzes Vibrational spectroscopy and challenges for biological materials, bet, tā kā dalība tika atcelta, nedz tēzes, nedz raksts netika publicēts. - Mobilitāte – Vācija, Berlīne. Marta beigās bija paredzēta mobilitāte uz Juliusa Kīna Institūtu (The Julius Kühn Institute (JKI), the Federal Research Centre for Cultivated Plants in Germany), lai smeltos pieredzi Raman spektroskopijā, ar iekārtu FT-Raman-Spektrometer RFS 100/S Bruker Optik GmbH un Raman-Mikroskop WiTEC-Alpha300M. Mobilitātes vizīte nenotika un ir atlikta uz nenoteiktu laiku.
https://www.julius-kuehn.de/en/
https://www.julius-kuehn.de/en/oepv/devices-and-equipment/
Atceltās mobilitātes aktivitātes tika nomainītas ar darbiem, kurus iespējams veikt mājās un laboratorijās Latvijā, ievērojot distancēšanās un dezinfekcijas noteikumus.
Šajā laikā pabeigtie darbi
- Publikācija brīvpieejas žurnālā Frontiers (Frontiers in Plant Sciencies/Technical Advances in Plant Sciences): Herbal Medicine Characterization Perspectives Using Advanced FTIR Sample Techniques – Diffuse Reflectance (DRIFT) and Photoacoustic Spectroscopy (PAS). Agnese Brangule, Renāte Šukele, Dace Bandere
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2020.00356/full - Recenzija žurnālam Vibrational Spectroscopy rakstam Visualizing Different Crystalline States during the Infrared Imaging of Calcium Phosphates, Vuk Uskokovic
Patlaban turpinās paraugu sagatavošana un mērīšana, izmantojot dažādas spektroskopiskās metodes (ATR, lāzerabelācijas spektroskopija (LIBS), rentgenfluorescence (RXF) un induktīvi sasitītās plazmas spektrometrija (ICP)), kā arī tiek sagatavots ziņojums par paraugu sagatavošanu to mērīšanai ar spektroskopijas metodēm un tiek veikta iegūto datu statistiskās apstrāde.
- Mobilitāte – Indija, Bangalūra. Tika saņemts uzaicinājums kā ielūgtajam runātājam (invited speaker) dalībai starptautiskajā konferencē 8th International Conference on Perspectives in Vibrational Spectroscopy (ICOPVS), 24. – 29.02.2020.
- Zinātniska publikācija žurnālā "Frontiers in plant science" (23.04.2020.)
Frontiers in Plant Science ir savas jomas vadošais žurnāls, kas publicē stingri recenzētus pētījumus, kuru mērķis ir uzlabot mūsu izpratni par augu bioloģijas pamatprocesiem. Žurnāls indeksēts šādās starptautiski citējamās datubāzēs: PubMed, PubMed Central, Scopus, Web of Science, Google Scholar, DOAJ, CrossRef, AGRICOLA.
Agnesei Brangulei sadarbībā ar RSU Farmācijas fakultāti ir tapusi zinātniska publikācija Herbal Medicine Characterization Perspectives Using Advanced FTIR Sample Techniques – Diffuse Reflectance (DRIFT) and Photoacoustic Spectroscopy (PAS), DOI 10.3389/fpls.2020.00356
Autori: Brangule Agnese, Šukele Renāte, Bandere Dace
Raksts brīvpieejas vietnē- Mobilitāte. Itālijā, Dženovā (11.02.2020.)
No 2020. gada 13. līdz 17. janvārim RSU Cilvēka fizioloģijas un bioķīmijas katedras vadošā pētniece Agnese Brangule piedalījās Dženovas Universitātes Farmācijas departamenta Analītiskās ķīmijas un hemometrijas pētniecības grupas organizētajā hemometrijas skolā, kas nodarbojas ar daudzfaktoru analīzi un eksperimentu plānošanu. Papildus teorētiskajām nodarbībām notika praktiskās IT nodarbības, izmantojot bezmaksas programmatūru R CAT, apgūstot daudzfaktoru analīzes metodes PCA, MLR, PCR, PLS un citas modelēšanas stratēģijas.
- Publiska uzstāšanās RSU (25.11. 2019.)
Lekcija Pētniecība zinātnē 22.11. 2019. sadarbības skolām – Klasiskajai ģimnāzijai un Rīgas 41. vidusskolai.
- Mobilitāte. Itālijā, Dženovā (25.11. 2019.)
Katru gadu Dženovas Universitātes Farmācijas departamenta Analītiskās ķīmijas un hemometrijas pētniecības grupa organizē Dženovā hemometrijas skolu, kas nodarbojas ar daudzfaktoru analīzi un eksperimentu plānošanu. Šīs skolas nodrošina nepieciešamo teorētisko pamatojumu, īpašu uzsvaru liekot uz praktiskiem aspektiem, kas saistīti ar ķīmijas stratēģiju izstrādi un lietošanu. Papildus teorētiskajām nodarbībām notika arī praktiskās IT nodarbības, izmantojot bezmaksas programmatūru. 11.11.2019.–15.11.2019.
- Publiska uzstāšanās LR1 raidījumā Zināmais nezināmajā (25.11.2019.)
Raidījumā Zināmais nezināmajā 16.10.2019. "Nobela prēmija ķīmijā piešķirta par litija jonu bateriju izstrādi" piedalījās Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūta pētnieks Gints Kučinskis, kurš pats strādā pie bateriju materiālu izstrādes, un Rīgas Stradiņa universitātes Cilvēka fizioloģijas un bioķīmijas katedras vadošā pētniece Agnese Brangule, kura ir iedziļinājusies Nobela prēmijas laureātu dzīvēs un devumā.
- Dalība Zinātnieku naktī 2019 (7.10.2019.)
27. septembrī Rīgas Stradiņa universitātē norisinājās Zinātnieku nakts, kuras tēma šogad bija Zinātne nākotnei. RSU dažādas aktivitātes notika divās universitātes ēkās: zinātniskajā centrā Kleisti (Rātsupītes iela 5) un Medicīnas izglītības tehnoloģiju centrā (Anniņmuižas bulv. 26a).
Agnese Brangule piedalījās ar prezentāciju Molekulu čuksti un pirkstu nospiedumi: ko stāsta molekulas? Kādas ir to īpašības? Prezentācijā Agnese stāstīja, kā, izmantojot elektromagnētisko starojumu (infrasarkano un redzamo gaismu), iespējams noteikt un analizēt molekulas un kā, apstarojot molekulu ar pulsējošu gaismu, var reģistrēt izstarotos viļņus tāpāt kā skaņas viļņus.
- Mobilitāte. Vibrācijas spektroskopijas starptautiskā vasaras skola "International Summer School on Vibrational Spectroscopy (VISPEC)” (9.09.2019.)
2019. gada 9.–13.septembrī Itālijā, Brešas pilsētā, Università degli Studi di Brescia doktorantiem, pēcdoktorantiem un pētniekiem tiek organizēta VISPEC vasaras skola.
Vasaras skolā tiek organizētas lekcijas un praktiskās nodarbības, kas saistītas ar modernu spektroskopijas metožu izmantošanu un datu analīzes metožu izstrādi un izmantošanu, īpašu uzmanību pievēršot hemometrijai un daudzfaktoru analīzei. Tiks apskatītas jaunākās tendences Ramana SERS, SEIRA un rezonanses Ramana spektroskopijai gan teorētiskajās, gan praktiskajās nodarbībās.
- Publiska uzstāšanās LU Starpnozaru izglītības inovāciju centra rīkotajā skolotāju konferencē (22.08.2019.)
2019. gada 22. augustā Agnese Brangule piedalījās LU SIIC skolotāju konferences Dabaszinātnes, matemātika, inženierzinātnes un tehnoloģijas skolā efektīvi un radoši! sadaļā Viesistaba ar diskusiju Ceļojums no ķīmijas uz datu pasauli. Šajā diskusijā pēcdoktorante dalījās pieredzē ar savu pētniecības pieredzes stāstu un diskutēja par zinātnes un datu apstrādes iespējām un vajadzībām.
- Projekta padome apstiprina sešos mēnešos paveikto (12.07.2019.)
Projekts “Inovatīvu spektroskopisko metožu un hemometrijas izmantošana ārstniecības augu analīzes metožu izstrādē” tiek īstenots jau sešus mēnešus. Projekta reālais uzsākšanas laiks 1.02.2019., tāpēc plānotajā laika grafikā ir attiecīgas nobīdes.
2019. gada 27. jūnijā notika Projekta padomes sēde pēcdoktoranta paveiktā izvērtēšanai.
Pārskata perioda beigās projekta rezultāti sekmīgi aprobēti trijās starptautiskās zinātniskās konferencēs:
- “International Plant Spectroscopy Conference (IPSC)” 2019. g. 24.–28. martā, Vācija, Berlīne. Stenda referāts un recenzētas tēzes;
- “Zināšanas praksei”. 2019. g. 1.–3. aprīlī, Latvija, Rīga. Farmācijas un farmakoloģijas sekcija, mutisks referāts "Use of innovative spectroscopy methods and chemometrics for rapid authentication of herbals";
- “The SSC16 conference". Chemometrics in Action, Norvēģija, Oslo, 2019. g. 17.–20. jūnijā. Stenda referāts un recenzētas tēzes.
Īstenotas arī vairākas sabiedrības informēšanas aktivitātes:
- akcija ”Atpakaļ uz skolu / Atpakaļ uz universitāti 2019”, 09.05.2019. Rīgas Juglas vidusskola.
- “Zinātnieku brokastis” 08.05.2019. RSU.
- Bērnu klīniskās universitātes slimnīcas (BKUS) pasākums par Valsts izglītības attīstības aģentūras (VIAA) izsludināto 3. kārtu pieteikumu atlasei pēcdoktorantūras pētniecības atbalsta saņemšanai (14.05.2019.).
Turpināts darbs pie paraugu sagatavošanas un mērīšanas (spektroskopijas metodes: FTIR PAS, FTIR DRIFT, Raman un elementu analīze ar LIBS un XRF) metodikas izstrādes, pie spektru apstrādes un analīzes metodikas izstrādes.
Sešos mēnešos paveiktais atbilst izvirzītajiem projekta mērķiem, aktivitātes tiek īstenotas atbilstīgi plānotajam laika grafikam. Projekta padome apstiprināja projektā paveikto.
Dalība starptautiskā konferencē “The SSC16 conference". Chemometrics in Action (12.07.2019.; 5.04.2019.)
Konference notika Norvēģijā, Oslo, 2019. gada 17.–20. jūnijā. Agnese Brangule piedalījās ar starptautiski recenzētām tēzēm un stenda referātu. Tēžu nosaukums: Use of innovative FTIR spectroscopy sampling methods and chemometrics for authentication and differentiation of herbals.
SSC16 papildnosaukums – Hemometrija darbībā. Konferencē galvenā uzmanība tiks pievērsta hemometriskometožu izmantošanas lietderībai un daudzpusībai zinātnes un lietišķajās disciplīnās, piemēram, spektroskopijā, procesu kontrolē. Citas interesantas jomas: daudzfaktoru attēlu analīze, datu sapludināšana, sensorā analīze, hemometrija analītiskajā ķīmijā, nenoteiktība un validācija, lielie dati un hemometrijaa, dziļā mašinmācīšanās.
Konferences tēzes
Stenda referāts
Sertifikāts par dalību mācību seminārā un konferencēPubliska uzstāšanās pasākumā par VIAA izsludināto trešo kārtu pieteikumu atlasei pēcdoktorantūras pētniecības atbalsta saņemšanai (20.05.2019.)
2019. gada 14. maijā Agnese Brangule piedalījās Bērnu klīniskās universitātes slimnīcas (BKUS) rīkotājā pasākumā par Valsts izglītības attīstības aģentūras (VIAA) izsludināto trešo kārtu pieteikumu atlasei pēcdoktorantūras pētniecības atbalsta saņemšanai. Pēcdoktorante dalījās pieredzē ar stāstījumu par to, kam vajadzētu pievērst uzmanību pēcdoktorantūras projekta rakstīšanas posmā, kādi ir projekta ieguvumi un iespējamie riski.
Publiska uzstāšanās pasākumā “Atpakaļ uz skolu / Atpakaļ uz universitāti 2019” (20.05.2019.)
Akciju Atpakaļ uz skolu / Atpakaļ uz universitāti 2019 rīko Eiropas Komisijas pārstāvniecība Latvijā sadarbībā ar jaunatnes organizāciju Klubs „Māja” – jaunatne vienotai Eiropai.
Akcijas mērķis ir sniegt iespēju skolēniem un arī studentiem tikties ar dažādu jomu ekspertiem, kuru darbs ir saistīts ar Eiropas Savienības institūcijām vai kuri īsteno ES finansētus projektus.
9. maijā Agnese Brangule devās uz savu skolu, Rīgas Juglas vidusskolu, kurā pati mācījusies no 1. līdz 12. klasei. Akcijas laikā Agnese tikās ar triju 10. klašu skolēniem un diskutēja, kā mainījušās skolēnu, studentu un zinātnieku iespējas pēc Latvijas neatkarības iegūšanas un pēc iestāšanās Eiropas savienībā. Pēcdoktorante pastāstīja par zinātniekiem, kas iedvesmojuši viņu pievērsties pētniecībai, arī par savu ceļu līdz zinātnei un pēcdoktorantūrai.
Publiska uzstāšanās RSU rīkotajā pasākumā "Zinātnieku brokastis" (20.05.2019.)
2019. gada 8. maijā Agnese Brangule piedalījās RSU rīkotājā pasākumā Zinātnieku brokastis (tēma – Finansējuma iespējas pētniecības veikšanai un pētniecības rezultātu tālākai attīstībai). Pēcdoktorante dalījās ar savu pieredzi pētniecībā un atklājam, kāpēc izvēlējusies pēcdoktorantūras projektu, kādi ir projekta ieguvumi un kam vajadzētu pievērst uzmanību projekta rakstīšanas posmā.
Dalība starptautiskā konferencē “International Plant Spectroscopy Conference (IPSC)” (5.04.2019.)
Starptautiskā augu spektroskopijas konference notika 2019. gada 24.–28. martā Vācijā, Berlīnē. Konferencē Agnese Brangule piedalījās gan ar stenda referātu, gan starptautiski recenzētām tēzēm.
Dalība RSU starptautiskā konferencē “Zināšanas praksei” (5.04.2019.)
RSU starptautiskā konference Zināšanas praksei notika 2019. gada 1.–3. aprīlī. Agnese Brangule piedalījās farmācijas un farmakoloģijas sekcijā ar referātu Use of innovative spectroscopy methods and chemometrics for rapid authentication of herbals.
