Grupa za dizajn nano-bio-materijala (NanoBio-Sim)

Opis istraživanja:

Grupa će koristiti kombinaciju teorijskog modeliranja (kvantno-mehaničke/molekularno-mehaničke metode u kombinaciji sa simulacijama molekularne dinamike) i eksperimentalnih tehnika za određivanje svojstava različitih nano-bio materijala za različite primjene:

Umjetni enzimi za bioenergiju

Povećani zahtjevi za energijom uz iscrpljivanje globalnih fosilnih goriva doveli su do rastućeg interesa za alternative obnovljive izvore energije. Za to bi se trebali razviti biokatalizatori koji mogu razgraditi otpad. Iako su enzimi superiorni katalizatori, često su ograničeni na specifične reakcije i uvjete. Međutim razvoj enzimske mimikrije može prevladati ove izazove. Grupa istražuje stabilni protein-1 (SP1), protein stresa koji pokazuje veliku stabilnost čak i pod teškim uvjetima, kao izvanjska potpora za razvoj degradirajućih biokatalizatora s enzimskom aktivnošću koristeći računalne i eksperimentalne alate.

Dizajn imobliziranih enzima na površini

Klasa enzima oksidoreduktaza u prirodi prenosi elektrone od jedne do druge molekule, i čini to u staničnom okružju u kojem se slobodno giba. Izvor elektrona su male biomolekule (npr. šećeri). S ciljem zamjene metalnih elektroda ekološki prihvatljivijim proizvodima, ovi enzimi nude rješenje i ključni su sastojak enzimatskih biosenzora i gorivnih članaka. Pri tom je potrebno pronaći optimalnu kombinaciju enzima i materijala za elektrodu koji daju najveći transfer elektrona.

Grupa istražuje karakteristike imobiliziranih enzima na površini elektroda izrađenih od različitih materijala (npr. ugljikovih materijala) s ciljem razvoja teorijske metodologije i eksperimentalnog protokola za njihov opis i evaluaciju njihovih svojstava.

Nanoklasteri zlata u stanici

Metalni nanoklasteri zaštićeni ligandom (NC) privukli su sve veću pozornost zbog svojih fascinantnih fizikalno-kemijskih svojstava, posebno luminiscencije, i njihove sposobnosti da budu funkcionalni za biomedicinske primjene. Među raznim nanoklasterima plemenitih metala obećavajući su nanoklasteri zlata (Au NC) veličine » 2 nm, zahvaljujući svojoj izvrsnoj kemijskoj stabilnosti, svojstvu svijetle fotoluminiscencije i značajnoj biokompatibilnosti. Postoje brojna pitanja o interakciji AuNC u šarolikom biološkom okružju različitih proteina. Bitno je odrediti interakcije AuNC unutar stanice kako bi se moglo priječiti štetan utjecan. Istraživanja u grupi su dvojaka: (i) eksperimentalno istražujemo interakcije AuNC s proteinima koji bi se mogli koristiti za oslikavanje stanice; (ii) modeliramo interakacije AuNC na atomskoj razini kako bismo mogli utjecati na te interakcije.

Partnerski potencijali:

Grupa ima višegodišnju suradnju s eksperimentalnim grupama na Sveučilištu Lyonu (Dr. Rodolphe Antoine) te s grupom na Sveučilištu McGill u Montrealu (Dr. Dusica Maysinger). Započeta je s suradnja s eksperimentalnom grupom na Technionu u Haifi (Dr. Omer Yehezkeli). Navedeni znanstvenik je ujedno suradnik na bilateralnom projektu hrvatsko-izraelske znanstveno-tehnološke suradnje.

Financijski i drugi potencijali:

• Bilateralni projekt u sklopu hrvatsko-izraelske znanstveno-tehnološke suradnje (2024.-2027.)
• Sredstva institucijskog financiranja znanosti za suradnike
• Prijava na „Razvojne istraživačke potpore” 2023. (očekuju se rezultati u prosincu 2023.)
• Prijava na HRZZ projekt Razvoj karijera mladih istraživača – izobrazba novih doktora znanosti (očekuju se rezultati u 2024.)
• Mogućnost prijave na HRZZ projekt za asistenta tijekom 2024. ili 2025.
• Mogućnost prijave bilateralnog projekta s Francuskom
• Prijave projekata mobilnosti viših asistenata i asistenata
• Prijave institucijskih projekata (posebno za mlade znanstvenike)

Znanstveni ciljevi kojima se daje doprinos:

• Z-1 (korištenje računalnog klastera STINA)
• Z-2 (kompetitivni projekt u sklopu hrvatsko-izraelske znanstveno-tehnološke suradnje)
• Z-3 (jačanje suradnje s grupama na Sveučilištima Nancy, Lyon, McGill, institutom Technion)
• Z-4 (ostvarena sredstva za zapošljavanje višeg asistenta, prijave za asistente, uključivanje studenata)
• Z-5 (predviđena stručna usavršavanja za mlade znanstvenike kroz RIP)
• Z-7 (sredstva za nadogradnju STINE te dio sredstava za uslugu održavanja klastera)
• Z-8 (planirano stavljanje preprinta radova na arXive i institucijski repozitorij)
• Z-9 (suradnje s kemičarima (Lyon, Technion), biolozima (McGill))
• Z-10 (planirano objavljivanje radova, sudjelovanje na konferencijama, u aktivnostima popularizacije znanosti)

Mjerljivi pokazatelji kojima se daje doprinos i vrijednost doprinosa:

• R-Z-01: 1 (bilateralni projekt s Technion institutom u Izraelu )
• R-Z-02: 100 000 € (bilateralni istraživački projekt + projekti za asistente/mobilnost)
• R-Z-03: 8
• R-Z-06: 1 (bilateralni projekt s Technion institutom u Izraelu)
• R-Z-07: 4 (Lyon, Nancy, Montreal, Haifa)
• R-Z-08: 3
• R-Z-11: 1 (bilateralni projekt s Technion institutom u Izraelu)
• R-Z-F2: 3 (predstavljanje projekta na Fakultetskom seminaru)
• R-Z-F6: 3 (prijave institucijskih projekata)