“BioPhoT” projekts: Bērza koksnes jaunās paaudzes risinājums kaulu fiksācijai – ilgtspējīgs ceļš no meža līdz funkcionāliem implantiem – “OsteoWood”

Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūta (LVKĶI) zinātnieku komanda strādā pie jaunas paaudzes risinājuma kaulu fiksācijai. Viņu pieeja apvieno ilgtspējīgu mežsaimniecību ar medicīnas inovācijām, veicinot zaļo tehnoloģiju attīstību un stiprinot Latvijas pozīcijas biotehnoloģiju un medicīnas materiālu tirgū. Rezultātā pacientiem piekļuve jaunam, nemetāliskam implantu materiālam, kas var nodrošināt labāku bioloģisko saderību un mazināt komplikāciju riskus salīdzinājumā ar tradicionālajiem implantiem.

“Starp koka šūnu uzbūvi un cilvēka šūnu uzbūvi ir pārsteidzoši daudz līdzību,” saka LVKĶI pētniece, projekta “OsteoWood” vadītāja Dr.chem. Laura Andže.

Koksne un cilvēka kauls abi ir dzīvi, elpojoši materiāli – tie reaģē uz slodzi, pielāgojas videi un uzkrāj pieredzi savā struktūrā. Koksnes šķiedru sistēma darbojas līdzīgi kā cilvēka kaulu audi – tā nodrošina šķidrumu plūsmu, barības vielu apriti un mehānisko izturību, saglabājot elastību. Gan koksnē, gan kaulos šī hierarhiskā uzbūve – no mikroskopiskām šūnām līdz makroskopiskiem veidojumiem – ir atbildīga par to izturību, plastiskumu un spēju dzīvot harmonijā ar apkārtējo vidi. Tieši šī līdzība starp koksni un cilvēka kaulu ir “OsteoWood”projekta iedvesmas avots.

Projekta “OsteoWood” mērķis ir izstrādāt un validēt inovatīvu bērza koksnes materiālu osteosintēzes implantiem, piedāvājot bioloģiski saderīgu alternatīvu pacientiem, kuriem tradicionālie metāla implanti (piemēram, titāna vai tērauda) nav piemēroti. Apmēram 2–5 % pacientu cieš no alerģiskām reakcijām vai metālu nepanesamības, un šis projekts piedāvā risinājumu tieši šādām situācijām.

“OsteoWood” komanda izstrādā daļēji delignificētus, blīvinātus un mehāniski izturīgus bērza koksnes paraugus, kas tiek impregnēti ar oligo-hitozānu, lai uzlabotu to bioloģisko saderību un formas stabilitāti. Materiāls tiks attīstīts līdz TRL3 līmenim, veicot mikroskopiskās struktūras analīzi, mehāniskos testus un šūnu saderības pārbaudes laboratorijas apstākļos.

Šis nišas biomateriālu risinājums līdz šim pasaulē nav plaši attīstīts, un tā potenciāls ir vērsts uz nākotnes eksporta un medicīnas inovāciju virzienu, kas balstīts Latvijā pieejamos atjaunojamos resursos un augsta līmeņa koksnes ķīmijas kompetencē.

Projektu īsteno LVKĶI, Rīgas Stradiņa universitātes (RSU) un Organiskās Sintēzes institūta (OSI) pētnieku komanda: Laura Andže, Vadims Ņefjodovs, Mārtiņš Andžs, Juris Zoldners, Sigvards Krongorns, Ulla Milbreta, Antons Sizovs un Mārīte Škute.

“BioPhoT” projekti: RTU zinātnieki īsteno deviņus projektus

“BioPhoT” pirmajā uzsaukumā Rīgas Tehniskās universitātes (RTU) pētnieku komandas saņēmušas kopumā 1,8 milj. eiro deviņu zinātnisko rezultātu un tehnoloģiju pārvēršanai praktiskos biomedicīnas, fotonikas, ilgtspējīgas ķīmijas un viedās inženierijas risinājumos virzīšanai tirgū.

Katra projekta attīstīšanai piešķirts 200 tūkst. eiro finansējums, kas ļaus mērķtiecīgi celt tehnoloģijas gatavības līmeni vismaz par vienu pakāpi. Tas ir tiešs ieguldījums produktivitātē un zinātņietilpīgu jaunuzņēmumu radīšanā, kā arī lielākā Latvijas ekonomikas noturībā un konkurētspējā globālajā tīklā.

Finansējuma mērķis nav tikai tehnoloģiju attīstīšana laboratorijā – tas kalpo par tiltu uz praktisku pielietojumu: pilotprojektu īstenošanu industrijā, intelektuālā īpašuma aizsardzību, komercializācijas stratēģiju izstrādi un starptautisko sadarbību.

“Nākamais uzdevums ir fokusēti palīdzēt komandām pāriet no laboratorijas vides uz tehnoloģiju validāciju reālos apstākļos, stiprināt sadarbību ar industriju un mērķtiecīgi celt inovāciju tehnoloģisko gatavību – no koncepta līdz praktiski izmantojamam risinājumam. Tas nozīmē prototipu izveidi, risinājumu testēšanu ārpus laboratorijām, patentpieteikumu sagatavošanu, komandu papildināšanu ar biznesa kompetencēm, praktiskus soļus tirgus izpētē un starptautiskās sadarbības veicināšanu,” akcentē “BioPhoT” mentoru tīkla koordinators Andris Baumanis.

Biomateriāli infekciju kontrolei un ātrai kaulaudu reģenerācijai – “BIOCORE” 

Infekcijas un lēna kaulaudu atjaunošanās ir nopietna problēma medicīnā, īpaši pēc traumām vai operācijām. Esošie materiāli nereti nespēj vienlaicīgi kavēt infekciju un stimulēt kaula reģenerāciju. Projektā tiek izstrādāti nākamās paaudzes biomateriāli ar antibakteriālām īpašībām, kas vienlaikus veicina kaulaudu dzīšanu, nodrošinot sabiedrībai pieeju drošākām, efektīvākām ārstēšanas metodēm ceļā uz ātrāku atveseļošanos.

Projekta komandu vada RTU Dabaszinātņu un tehnoloģiju fakultātes Biomateriālu un bioinženierijas institūta profesore Dagnija Loča.

Izturīga EMI aizsardzība augstas integritātes kiberdrošības risinājumiem

Elektromagnētiskie traucējumi var radīt datu zudumu un bojāt iekārtas. Šobrīd trūkst efektīvu, ilgtspējīgu aizsargmateriālu, kas pret to pasargātu. Projektā tiek izstrādāts jauns pārklājums, kas aizsargā ierīces no elektromagnētiskiem traucējumiem, nodrošinot to stabilu un drošu darbību. Rezultātā tiks iegūti uzticamāki kiberdrošības risinājumi.

Projekta komandu vada RTU Dabaszinātņu un tehnoloģiju fakultātes tenūrprofesors Sergejs Gaidukovs.

Jaunākās paaudzes asins savākšanas stobriņš kaulu reģenerācijas procedūrām

Kaulu reģenerācijas procedūrām ir nepieciešami augstas kvalitātes biomateriāli, kurus operāciju laikā papildina ar asins komponenšu piejaukumu. Esošie asins savākšanas rīki bieži ierobežo rezultātu kvalitāti. Projektā zinātnieki rada jaunu stobriņu, kas uzlabo biomateriāla un asins komponenšu sagatavošanu un izmantošanu. Tas ļaus veikt drošākas un precīzākas procedūras, samazinot komplikāciju risku.

Projekta komandu vada RTU Dabaszinātņu un tehnoloģiju fakultātes Biomateriālu un bioinženierijas institūta vadošā pētniece Arita Dubņika.

Tehnoloģija nolietotu riepu gumijas pārveidošanai par viedu piedevu asfaltbetona pārstrādes uzlabošanai – “RE-TECH-ROAD”

Riepu pārstrādē dominē risinājumi ar zemu pievienoto vērtību, turklāt daļa prakses rada papildu vides riskus. Projekts piedāvā jaunu pieeju — reaktīvās ekstrūzijas tehnoloģiju vieda, multifunkcionāla modifikatora radīšanai. Tā pievienošana ceļu būves materiāliem, atjaunos novecojušo bitumenu, uzlabos pašdziedēšanos un veicinās riepu un asfaltbetona reciklēšanu, tā radot izturīgākus un ilgtspējīgākus ceļus.

Projekta komandu vada RTU Būvniecības un mašīnzinību fakultātes Būvniecības inženierzinātņu institūta asociētais profesors Viktors Haritonovs.

Inovatīvas izlietnes dezinfekcijas ierīces izstrāde pret AMR mikroorganismiem – “B-Shield”

Antibiotiku rezistence ir globāla problēma, kuras dēļ izplatās bīstami mikroorganismi, īpaši slimnīcās. Tradicionālie dezinfekcijas risinājumi ne vienmēr nodrošina pietiekamu aizsardzību. Projekts izstrādā ierīci, kas integrējama izlietnēs un automātiski iznīcina mikroorganismus, tā samazinot infekciju izplatības riskus un uzlabojot sabiedrības veselību.

Projekta komandu vada RTU Dabaszinātņu un tehnoloģiju fakultātes Ūdens sistēmu un biotehnoloģiju institūta vadošā pētniece Brigita Dejus.

Uz optiskās filtrēšanas balstīts šķiedras Brega režģa sensora mērpārveidotājs

Inženierbūvēm un iekārtām nepieciešama precīza slodžu un deformāciju uzraudzība, bet esošie risinājumi mēdz būt dārgi un apjomīgi. Pētnieki piedāvā kompaktu un pieejamu optisko pārveidotāju, kas nodrošina augstas precizitātes mērījumus. Ieguvums — drošākas ēkas, uzticamāka tehnika un plašāka sensortehnoloģiju pieejamība.

Projekta komandu vada RTU Datorzinātnes, informācijas tehnoloģiju un enerģētikas fakultātes Fotonikas, elektronikas un elektronisko sakaru institūta vadošais pētnieks Andis Supe.

Virtuālās testēšanas laboratorijas koka materiāliem un konstrukcijām izveide – “VIWO-LAB”

Reālie testi koka konstrukcijām ir dārgi un laikietilpīgi, tādēļ pētnieki projektā veido digitālu testēšanas vidi, kurā iespējams modelēt un pārbaudīt risinājumus pirms būvniecības. Tas saīsina ceļu pretim drošiem, resursu ziņā efektīviem un ilgtspējīgiem projektiem.

Projekta komandu vada RTU Būvniecības un mašīnzinību fakultātes Būvniecības inženierzinātņu institūta vadošais pētnieks Jānis Šliseris.

Klīniski nozīmīgu biomarķieru noteikšana un uzraudzība izmantojot sviedru analīzes – “SwyCard”

Tradicionālie testi – īpaši jaundzimušajiem – ir invazīvi un rada papildu riskus. Pētnieki attīsta neinvazīvu diagnostikas platformu, kas nosaka klīniskos biomarķierus sviedros, ļaujot sekot veselības stāvoklim reāllaikā un savlaicīgi pamanīt problēmas.

Projekta komandu vada RTU Dabaszinātņu un tehnoloģiju fakultātes Biomateriālu un bioinženierijas institūta vadošais pētnieks Kristaps Kļaviņš.

CO₂ filtrs no pārstrādātiem būvniecības atkritumiem

Pētnieki piedāvā risinājumu diviem vides izaicinājumiem – CO₂ emisijām un būvniecības atkritumiem. Projektā tiek izstrādāts filtrs, kas spēj uztvert CO₂, izmantojot pārstrādātus būvniecības materiālus. Risinājums mazina klimata ietekmi un piešķir atkritumiem jaunu vērtību. 

Projekta komandu vada RTU Būvniecības un mašīnzinību fakultātes Ilgtspējīgo būvmateriālu un inženiersistēmu institūta vadošais pētnieks Māris Šinka.

“BioPhoT” projekts: Funkcionāls šķidro biopsiju tests audzēju diagnostikai un novērošanai – “FLUID-C”

Kā liecina virkne līdzšinējo pētījumu, no vēža šūnām iegūtas ekstracelulārās vezikulas (EV) veicina vēža attīstību, aktivējot dažādus signālceļus mērķa šūnās. Projektā “FLUID-C”, kas tiek realizēts Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā (BMC), zinātnieki strādā pie jaunas asins analīzes krūts vēža diagnostikai un savlaicīgai recidīvu atklāšanai. Tas atvieglos vēža savlaicīgu atklāšanu un pēcoperācijas monitoringu, tādējādi uzlabojot pacientu ārstēšanas efektivitāti un dzīves kvalitāti.

Piedāvātās tehnoloģijas galvenais komponents būs šūnu līnija, kas darbojas kā biosensors, t.i., spēj uztvert pacientu EVs un reaģēt uz tām ar noteiktu gēnu ekspresijas izmaiņām. “FLUID-C” projekta galvenais pētniecības mērķis ir izveidot fibroblastu šūnu līniju, kas kalpotu kā jutīgs EV biosensors, un identificēt gēnu ekspresijas parakstus, kurus specifiski inducē KV pacientu, bet ne veselu indivīdu EVs.

Projekta sasniedzamais mērķis ir iegūt pierādījumu, ka “FLUID-C” tehnoloģijas koncepcija darbojas, kā piemēru izmantojot krūts vēža diagnostiku, tādejādi sasniedzot TRL3, un izstrādāt ceļa karti šīs tehnoloģijas ieviešanai tirgū.

Galvenās projekta komercializācijas aktivitātes ietver intelektuālā īpašuma pārvaldības stratēģijas izstrādi, detalizētu komercializācijas ceļvedi, potenciālo industrijas partneru identificēšanu un mērķtiecīgu komunikācijas pasākumu īstenošanu, tādejādi iezīmējot skaidru ceļu šīs tehnoloģijas ieviešanai tirgū. Projekta komandu vada BMC vadošā pētniece Aija Linē.

“BioPhoT” projekts: Uzlabots dobo šķiedru bioreaktora papildinājums inducētai terapeitisko EV ražošanai – “EVBoost”

Projekts “EVBoost”, kas tiek realizēts Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā (BMC), risina vienu no galvenajām problēmām reģeneratīvajā medicīnā: droša un rentabla ārpusšūnu vezikulu (EV) ražošana. Uzlabojot šos procesus, var paātrināt jaunu reģeneratīvo un bezšūnu terapiju izstrādi, kas piedāvātu drošākas un pieejamākas ārstēšanas iespējas pacientiem ar vēzi, deģeneratīvām un imūnsistēmas slimībām.

EV ir sīkas bioloģiskas daļiņas, ko dabīgi izdala šūnas, un tām ir būtiska loma šūnu savstarpējā komunikācijā. Tās tiek plaši pētītas kā potenciālas terapijas metodes audu atjaunošanai, imūnsistēmas modulācijai un hronisku slimību ārstēšanai. Tomēr to ražošana vajadzīgajā daudzumā klīniskai lietošanai joprojām ir nepietiekama. Pašreizējās metodes ir laikietilpīgas, dārgas un bieži vien ietekmē EV kvalitāti.

Lai risinātu šo problēmu, “EVBoost” komanda izstrādā moduli dobo šķiedru bioreaktoru sistēmām, kuras jau tiek izmantotas laboratorijās cilmes šūnu audzēšanai. Šis modulis pielieto elektromagnētisko stimulāciju mesenchimālajām cilmes šūnām, veicinot tās izdalīt vairāk EV. Sākotnējie pētījumi liecina, ka šī stimulācija nekaitē šūnām un nesamazina EV terapeitisko potenciālu. Ja šī pieeja tiks apstiprināta, tā nodrošinās mērogojamu un neinvazīvu metodi, lai ievērojami palielinātu EV ražību.

Projekts ne tikai attīsta tehnoloģiju, bet arī padziļina zinātnisko izpratni. Izmantojot uzlabotas multiomikas analīzes (integrējot proteomiku un transkriptomiku), tiks pētīts, kā stimulācija ietekmē šūnas un to ražotās EV. Šīs zināšanas parādīs iesaistītos molekulāros ceļus un var pavērt iespējas pielāgot EV ražošanu nākotnē.

Projekta galvenais mērķis ir pārnest EV stimulācijas moduli no laboratorijas koncepta uz apstiprinātu prototipu. Pirmkārt, projekta ietvaros tiks testēts un apstiprināts modulis dobo šķiedru bioreaktorā kontrolētos laboratorijas apstākļos, salīdzinot EV ražošanu ar stimulāciju un bez tās. Otrkārt, tiks analizēti bioloģiskie mehānismi, izmantojot multiomikas pieejas, kartējot izmaiņas proteīnos un RNS, lai saprastu, kā stimulācija ietekmē EV sastāvu un šūnu funkcijas. Treškārt, projekta ietvaros tiks nodrošinātas intelektuālā īpašuma tiesības, iesniedzot primāro patenta pieteikumu, lai aizsargātu inovāciju un stiprinātu tās turpmāko komercializāciju. Visbeidzot, ceturtkārt, tas sagatavos nākamos attīstības posmus, veicot mērķtiecīgu tirgus izpēti, iesaistot potenciālos lietotājus un izstrādājot jaunus grantu pieteikumus, lai atbalstītu mēroga paplašināšanu un klīnisko pārnesi.

Veselības aprūpes jomā EV ražošanas uzlabošana varētu paātrināt jaunu reģeneratīvo un bezšūnu terapiju attīstību, piedāvājot drošākas un pieejamākas ārstēšanas iespējas pacientiem ar vēzi, deģeneratīvām vai imūnsistēmas slimībām. Ekonomikas jomā projekts veicinās Latvijas biotehnoloģijas nozares izaugsmi, radot iespējas vietējām inovācijām, sadarbībai ar starptautiskiem partneriem un potenciāli jaunām augstas pievienotās vērtības darbavietām.

Projekts arī stiprina zinātnisko zināšanu bāzi, sniedzot jaunas atziņas par to, kā šāda veida stimulācija ietekmē šūnas molekulārajā līmenī. Tas var ne tikai atbalstīt EV balstītas terapijas, bet arī iedvesmot nākotnes biomedicīnas tehnoloģijas citās jomās. Svarīgi, ka “EVBoost” investē cilvēkkapitāla attīstībā, jo visus pētniecības uzdevumus veic studenti, doktoranti un jaunie pētnieki zem starptautiski pieredzējuša vadošā pētnieka. Tas nodrošina prasmju nodošanu, zināšanu pārnesi un Latvijas zinātniskās ekosistēmas ilgtspējību. Projekta komandu vada BMC pētniece Karīna Narbute.