BIO-GO-Higher uzvarētāju balva – ceļojums

No 22. līdz 26.jūlijam Siguldas Valsts ģimnāzijas 10.c klases skolnieces (Marta Avota, Marta Bērziņa, Evita Mārtinsone, Anete Salava, Anna Vēvere-Lietuviete) ar mentori, ķīmijas skolotāju Ilonu Brakovsku un pavadošajām personām Elīnu Ķelli un Esteri Oseļsku no Rīgas Tehniskās universitātes Biomateriālu un bioinženierijas institūta viesojās Fridriha-Aleksandra Erlangenas-Nirnbergas universitātes Biomateriālu institūtā Vācijā, lai piedalītos biomateriālu pētniecībā un iemēģinātu savu roku darbā ar biomateriāliem.

Ceļojumu uzsākām ar diviem lidojumiem – vispirms līdz Amsterdamai, lai pēcāk nokļūtu Nirnbergā. Pēc nogurdinošiem lidojumiem tvērām nelielu atelpu viesnīcā un devāmies ekskursijā uz Bambergu – pilsētu Nirnbergas aglomerācijā, kuras vēsturiskais centrs ir iekļauts UNESCO Pasaules kultūras mantojuma sarakstā.

Nākamās trīs dienas veltījām lekcijām un laboratorijas darbiem Biomateriālu institūtā, nodarbības vadot zinātņu doktora grāda (PhD) studentiem. Katru dienu iesaistījāmies divos laboratorijas darbos, kurus ievadīja neliela lekcija, un brīvo laiku pēc nodarbībām katrs pavadījām savos ieskatos – Erlangenas iepazīšanai, atpūtai viesnīcā un suvenīru meklējumos.

23.jūlijs atklāja zināšanas par un ap smadzeņu audu mijiedarbību ar biomateriāliem, kur biomateriāla mērķis ir atveidot ārpusšūnu matricu. Pašas izveidojām smadzeņu fantomus ar 5% un 10% želatīna koncentrāciju, kuru īpašības ir līdzīgas smadzeņu mehāniskajām īpašībām. Tomēr izrādās, ka smadzeņu audi ir pat 8 reizes trauslāki nekā matrica ar 5% koncentrāciju! Iepazinām arī tādus precīzus rīkus kā analītiskos svarus ar durtiņām (stabila mikroklimata nodrošināšanai un kritiski precīzu rādījumu iegūšanai), mikropipetes un viskozu šķidrumu pipetes. Priekšstatu par pētniecību radīja arī dažādo iekārtu aplūkošana laboratoriju ekskursijā, piemēram, iekārtas, kas maisa paraugus, tos vienlaicīgi kustinot, tādējādi nodrošinot cilvēka ķermenim līdzīgu vidi, 3-D printeris, kurā notiek printēšana ar hidrogēliem, veidojot specifiskas formas paraugu, kā arī dažādu temperatūru laboratorijas ledusskapji. Otrā dienas pusē iztēlojāmies sevi kā pētnieces un izspēlējām reālu eksperimentu – šūnu iekapsulēšanu hidrogēlā. Protams, tas bija patiesās darbības atveidojums, jo šūnas aizvietojām ar biostikla daļiņām. Darbojāmies ar jau pazīstamu materiālu – alginātu -, tāpēc bijām patīkami pārsteigtas, jau zinot algināta hidrogēlu veidošanās principu. Pēc šūnu iekapsulēšanas ar konfokālo mikroskopu aplūkojām iepriekš sagatavotus, ar fluorescējošām krāsvielām iekrāsotus hidrogēlu paraugus. Pateicoties datorprogrammai, iespējams noteikt dzīvotspējīgo un nedzīvo šūnu attiecību, kas ir nepieciešama biomateriāla atbilstības novērtēšanai. Šajā dienā notika arī ikgadējais universitātes barbekjū, un tā laikā baudījām gan uz grila gatavotus ēdienus, gan studentu sarūpētas tematiskas delikateses, kā matča kūku un visdažādākos salātus.

24.jūlija zvaigzne bija biopārklājumu veidošana ar elektroforētiskās nogulsnēšanas metodiku. Biopārklājuma eksistencei ir skaidra priekšrocība – palielināta bioloģiskā saderība starp implantu un ķermeni, lai šūnas varētu pievienoties un vairoties un lai notiktu implanta integrācija ķermenī. Aizraujošs bija paša pārklājuma izveides process, kas pilnīgi balstās uz šķīduma daļiņu mijiedarbību ar elektrisko strāvu. Mēs izveidojām hitozāna, kā arī hitozāna un biostikla biopārklājumu. Lai iegūtu vēl papildinātāku skatu, veicām 3 pārklājuma testus. Viens no pārklājuma testiem ir wetting test ar goniometru, un tajā pārbauda, vai biomateriālam ir potenciāls tikt pielietotam ķermenī pēc tā mijiedarbības ar ūdens pili – hidrofils vai hidrofobs. Programma izmēra leņķi, tas arī raksturo šo īpašību. Otrs veiktais tests jeb tape test raksturo pārklājuma mehānisko izturību. Ar specifisku instrumentu izveido režģi uz pārklājuma, fiziski ievelkot svītras. Pēc tam uzliek īpašu līmlenti, noplēš to un skatās, cik liela daļa pārklājuma ir palikusi uz parauga. Rezumē – abi pētītie pārklājumi ir ļoti trausli, jo ar līmlenti nonācis gandrīz viss pārklājums. Trešais tests ir būtisks biopārklājuma struktūras analizēšanai, izmantojot skenējošo elektronmikroskopu. Izteiktākus rezultātus ieguvām no hitozāna un biostikla pārklājuma atšķirīgo daļiņu izmēru dēļ. Elektronmikroskopa attēlā novērojām nevienmērīgu biostikla daļiņu izkliedi, ko ir iespējams risināt ar šķīduma filtrēšanu pirms pārklājuma izveides, taču tas ir sarežģīts process.

Līdzīgu tematiku saglabāja 25.jūlijs, kurā noskaidrojām, kas ir elektrovērpšana (electrospinning). Īsumā – tā ir metode, ar kuru no polimēra šķīduma tiek iegūti nanodiegi. Elektrovērpšana balstās uz elektrisko spēku, kura ietekmē notiek nanodiegu vilkšanas process no šķīduma. Šo diegu īpašības ir viegli modificējamas, nodrošinot plašu pielietojumu klāstu medīcīnā, apģērbu ražošanā un filtros. Pārliecinošu iespaidu radīja pētījums, kura rezultāti liecina par mehāniski izmainītas šūnas atjaunošanu ar nanodiegu palīdzību. Tā kā mainījām vairākus parametrus (nanodiegu kolektora attālums no šķīduma padošanas sistēmas, šķīduma plūsmas ātrums), iegūtie paraugi atklāja atšķirīgus attēlus skenējošajā elektronmikroskopā. Tur novērojām gan izteikti plānas šķiedras, gan komplicētu šķiedru tīklu ar uzbiezinājumiem. Neaizmirstams bija pēdējās laboratorijas darbu dienas lielais pārsteigums – cukurvates pagatavošana! To paveicām gan ar parasto cukuru, gan īpašu cukuru, kas nodrošina cukurvatei konkrētu garšu (pina colada, ābolu, kolas, aveņu, zemeņu un tamlīdzīgi). Ja padomā, cukurvates mašīnas darbības principā var saskatīt līdzību ar elektrovērpšanu!

26.jūlijā, pēdējā ceļojuma dienā, ļāvāmies ekskursijai Nirnbergā, kur pavērās dažādi Vācijas arhitektūras skati, bagātīga tirdzniecības sfēra un krāšņs kultūras aspekts. Iemūžinājām gan estētiskus skatus, gan emociju pārbagātus mirkļus. Iespaidi bija dažādi – gan ierastā pilsētas steiga, pēdējās ekskursijas minūtēs meklējot kārotos suvenīrus, gan mēģinājumi iespēju robežās pielietot vācu valodu, gan aktīva Nirnbergas iepazīšana, izstaigājot plašu areālu. 5 dienas bija pietiekams laiks, lai jau pierastu Vācijas sabiedriskajam transportam – mūsuprāt, augstas kvalitātes vilcieniem, autobusiem un metro, kā arī tikai novērotajiem, taču ne mazāk iespaidīgajiem ātrvilcieniem. Dienas pēdējais uzdevums – nokļūt atpakaļ Latvijā. Pēc vairāku stundu lidojumiem un neveiksmīga McDonald’s meklējuma Amsterdamas lidostā vairojām patīkamas sajūtas, kavējoties atmiņās par piedzīvoto un priecājoties, ka iemīļotās mājas vairs nav tālu un tik neaizsniedzamas.

Šajās īsajās piecās dienās radušās vairākas tradīcijas, dažas no izteiktākajām – kopīgas brokastis, apspriežot gan ikdienišķus, gan politiskas nokrāsas jautājumus, humora un neviltotu smieklu pilnas sarunas vakariņu laikā un ikvakara aplītis ap viesnīcu pēc milzīgām trīs kārtu vakariņām. Izjutām patiesu prieka garšu pēc produktīvās, pieredzi bagātinošās dalības BIO-GO-Higher konkursā – ja darbību konkursā pielīdzinātu kūciņai, ceļojums uz Vāciju ir kūciņas ķirsītis!

 

Rakstu sagatavoja BIO-GO-Higher konkursa uzvarētāju komandas “Ozoliņi”  kapteine Evita Mārtinsone  no 11.c klases