Kemijski inštitut v letu 2023
Kratek pregled najpomembnejših dosežkov
Leto 2023 je potekalo v duhu ustvarjanja novih priložnosti za nadaljnji razvoj inštitutske raziskovalne dejavnosti ter naših raziskovalk in raziskovalcev. Pridobili smo namreč financiranje kar treh zelo pomembnih projektov, tako za Kemijski inštitut, kot tudi za Slovenijo in širšo regijo. Vseh teh novih izzivov se lahko veselimo in smo ponosni nanje, saj bodo odločilno začrtali nadaljnji razvoj naše ustanove ter slovenske znanosti.
Na podlagi pridobljenih projektov smo vzpostavili Center za tehnologije genske in celične terapije, ki s seboj prinaša načrtovano novogradnjo, ter s tem delno prenovo območja Kemijskega inštituta. Pričeli smo tudi z aktivnostmi za zagon razvojnega Centra za razvoj, demonstracije in usposabljanje za brezogljične tehnologije, ter podpisali sporazum o gradnji novega Laboratorij za raziskave biorafinacije.
V tem letu smo denimo ponovno podelili tudi financiranje za projekt Janka Jamnika, katerega namen je podpora inštitutskim raziskovalkam in raziskovalcem pri njihovi samostojni poti, ter izdali dve novi knjižni deli s področja povezav med znanostjo in umetnostjo. Te pomembne mejnike in nekatere druge odmevne dosežke podrobneje predstavljamo v nadaljevanju.
Trije novi raziskovalno-razvojni centri
Vzpostavitev Centra za tehnologije genske in celične terapije
S septembrom je uradno začel delovati Center za genske in celične terapije (CTGCT), katerega namen je razvoj novih naprednih tehnologij zdravljenja, s katerimi bi v prihodnje lahko ozdravili številne bolezni, ki imajo vzrok v genskem zapisu bolnikov.
Za potrebe delovanja CTGCT je predvidena gradnja novega objekta, ki bo umeščen na območje Kemijskega inštituta. CTGCT bo samostojni infrastrukturni in raziskovalni center, katerega cilj je povezati raziskovalce, klinike in paciente, povezati raziskovalne inštitucije doma in v tujini, ter jim ponuditi infrastrukturo in znanje centra v prizadevanjih prenosa znanja v kliniko.
CTGCT bodo na področju raziskav in inovacij ob boku stale nekatere ugledne in uspešne evropske raziskovalne ustanove: Univerzitetni kolidž v Londonu (UCL), Univerzitetni medicinski center Utrecht, Univerzitetna bolnišnica Charité v Berlinu in Tehnična Univerza Dresden. Kemijski inštitut bo v center prispeval vrhunsko znanje na področju razvoja terapije raka in genetskih bolezni v povezavi s sintezno biologijo, omenjene partnerske ustanove pa bodo svetovale pri organizaciji centra in vzpostavitvi raziskovalnih prostorov, zagotavljale bodo potrebno strokovno znanje in tehnologijo ter nudile podporo pri prenosu terapij iz laboratorijev do pacientov.
Več: Uradno pričeli z vzpostavitvijo Centra za tehnologije genske in celične terapije - Kemijski inštitut
Zelena luč za Center za demonstracijo in usposabljanje na področju brezogljičnih tehnologij
V decembru smo prejeli potrditev za zagon projekta Center za demonstracijo in usposabljanje na področju brezogljičnih tehnologij (DUBT), ki bo financiran iz Sklada za pravični prehod. Gre za sredstva v okviru programa InvestEU, namenjena pravičnemu prehodu na podnebno nevtralno gospodarstvo.
Namen projekta je vzpostavitev centra z vrhunsko raziskovalno infrastrukturo na področju razvoja baterijskih in vodikovih tehnologij na lokaciji nove raziskovalne enote Kemijskega inštituta v Zasavju, natančneje v Kisovcu. Znotraj centra bosta delovala dva samostojna laboratorija - Laboratorij za razvoj, pripravo in testiranje baterij ter Laboratorij za reakcijsko inženirstvo pretvorb ogljikovega dioksida in vodika.
Center bo pospešil pravični prehod na področju gospodarstva in energetike kot tudi prispeval k hitrejšemu prenosu znanja v lokalno okolje ter tako na nacionalni kot na lokalni ravni vzpodbujal ustanavljanje visokotehnoloških podjetij.
Več: https://www.ki.si/novica/zelena-luc-za-center-dubt/
Gradnja laboratorija za raziskave biorafinacije biomase
Kemijski inštitut in Občina Velenje sta v začetku decembra podpisala sporazum o soinvestitorstvu pri gradnji inkubatorja TecHub i4.0, ki je eden od projektov prestrukturiranja premogovne regije. V okviru gradnje inkubatorja bo Kemijski inštitut v Velenju zgradil nov laboratorij za raziskave biorafinacije biomase. Vzpostavitev novega laboratorija v lokalnem okolju bo pomembno prispeval h krepitvi razvojno-raziskovalnega in inovacijskega potenciala regije, ter bo s tem sodeloval pri prehodu regije na bolj trajnostne in inovativne načine delovanja.
Objave dosežkov v uglednih revijah družine Nature
Za boljše poznavanje povzročiteljev listerioze
Raziskovalci z Odseka za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo so prvi opisali sinergistično delovanje PC-PLC in toksina LLO na molekulski ravni, katero predstavlja pomemben doprinos pri razumevanju patofiziologije Lm.
Listeria monocytogenes (Lm) je znotrajcelična bakterija, ki se prenaša s kontaminirano hrano in povzroča Listeriozo. Čeprav gre za razmeroma redko bolezen, je umrljivost zaradi listerioze visoka (20-30%). Okužbo z Lm omogoča množica specializiranih bakterijskih dejavnikov. Glavna dva dejavnika virulence, širokospecifična fosfolipaza C (PC-PLC) in porotvorni toksin listeriolizin O (LLO), omogočata bakteriji širjenje po gostitelju preko uničenja celičnih membran. PC-PLC je od cinka odvisen metaloencim, LLO pa spada v družino od holesterola odvisnih citolizinov.
Več: ZA BOLJŠE POZNAVANJE POVZROČITELJEV LISTERIOZE - Kemijski inštitut
Strategija segmentacije svežnjev štirih vijačnic
Raziskovalci Kemijskega inštituta so se z željo po razširitvi možnosti oligomerizacije lotili raziskave svežnjev štirih vijačnic (4HB). Vpeljali so strategijo segmentacije 4HB, s katero so 4HB ločili na različne dele (1:3, 2:2, 1:2:1, 1:1:1:1), ki omogočajo sestavljanje do štirih različnih proteinov v proteinski kompleks. Pripravljeni oligomerizacijski moduli so bili implementirani v regulacijo sesalskih celic za sestavljanje cepljenih encimov, izražanje genov ali uravnavanje celic CAR-T. Raziskovalni članek zajema eksperimentalno delo, ki je potekalo na Odseku za sintezno biologijo in imunologijo na Kemijskem inštitutu, predvsem doktorandke Estere Merljak, pod vodstvom prof. dr. Romana Jerale. Avtorji študije so Estera Merljak, Benjamin Malovrh in Roman Jerala.
Več: https://www.ki.si/novica/four-helical-bundle-segmentation-strategy/
Največji ortogonalni set načrtovanih obvitih vijačnic
Razvili smo največji do sedaj znani ortogonalni set obvitih vijačnic (ang. CC – coiled coils), večji tudi od vseh doslej znanih iz naravnih ali načrtovanih proteinov. Obvite vijačnice so sestavljene iz dveh α-vijačnic, ki se povezujejo preko natančno določenih aminokislinskih ostankov. Razvili smo novo računsko metodo na osnovi teorije grafov, ki omogoča hiter izbor ortogonalnih setov na osnovi izračunanih interakcij in eksperimentalno metodo (ang. NGB2H – Next Generation Bacterial Two Hybrid), ki omogoča hkratno meritev številnih proteinskih interakcij. V posamezni epruveti lahko s to metodo izmerimo več 10.000 interakcij naenkrat. Skupaj smo izmerili moč interakcije med več kot 26.000 obvitimi vijačnicami. Največji ortogonalni set, ki smo ga razvili ima ker 15 parov, kar je dvakrat več od do sedaj obstoječega seta ortogonalnih CC (Crooks in sod. Biochemistry, 2017).
Naš pristop zagotavlja učinkovito orodje za načrtovanje ortogonalnih PPI, razvite računske in eksperimentalne metode pa bodo uporabne za širok nabor znanstvenikov.
Več: https://www.ki.si/novica/najvecji-ortogonalni-set-nacrtovanih-obvitih-vijacnic/
Izbor objav dosežkov v drugih uglednih znanstvenih revijah
Katalitska cepitev vode že pri sobni temperaturi?
Avtorji raziskave so pri študiju mehanizma epitaksialne rasti rutilnih vlaken opazili, da ta nanostrukturiran material spontano disociira vodo. Gre za prvi primer t.i. spontane disociativne interakcije med mineralnimi površinami in vodo, ki odpira novo smer raziskav v katalitski cepitvi vode za rešitev naraščajočih svetovnih potreb po čisti energiji.
Kot razkrivajo avtorji tega odkritja, je skrivnost tega pojava v močnih površinskih interakcijah med rutilom in vodo, ki se odvijajo v kvantno strogo omejenem prostoru med vlakni v posebni strukturni relaciji. Pri študiju samourejanja in rasti rutilnih vlaken iz hidrotermalnih raztopin so se pri seriji sintez, s katerimi bi na rutilnih kristalih inducirali dvojčenje, pojavile nenavadne vlaknate strukture, nadvse zanimive zaradi neobičajne kristalografske translacije. Te zamike med vlakni so avtorji lahko razložili na osnovi modeliranja in kvantno kemijskih izračunov hidroksilizacije površin in mehanizmov transfera protonov. Pokazalo se je da voda, prisotna med vlakni z zamiki spontano disociira.
Več: Katalitska cepitev vode že pri sobni temperaturi? - Kemijski inštitut
Vse o oksidaciji glukoze
V sodelovanju med raziskovalci oddelka D13 in kolegi s Češke akademije znanosti so bile odkrite zanimive ugotovitve na področju kemijskega reakcijskega inženirstva. Skupna raziskava, ki je bila se osredotoča na zapletenost oksidacije glukoze in razkriva ključne mehanizme reakcije, kateri lahko znatno vplivajo na okoljsko trajnost in biomedicinske aplikacije.
Naša raziskovalna skupina je s celovitim pristopom, ki zajema sintezo, karakterizacijo in modeliranje, raziskovala katalizatorje Au/ZrO2, AuCu/ZrO2 in AuPt/ZrO2 z uporabo naprednih tehnik, kot so rentgenska difrakcija (XRD), transmisijska elektronska mikroskopija (TEM), rentgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS) in kemisorpcija kisika (OPS).
To skupno delo ne pomeni le napredka v razumevanju katalitičnih procesov, temveč je tudi primer sinergije, ki se doseže, ko vrhunski raziskovalci združijo moči prek mednarodnih meja, da bi premaknili meje znanstvenega znanja pri iskanju inovativnih rešitev.
Več: Vse o oksidaciji glukoze - Kemijski inštitut
Karbonilno podprta koordinacija v imidazolatih: platforma za oblikovanje poroznih zeolitnih imidazolatnih ogrodij na osnovi niklja kot heterogenih katalizatorjev
V zadnjih 20 letih so zeolitna imidazolatna ogrodja (ang. Zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs)) postala eno najhitreje rastočih področij raziskav materialov za uporabo v katalizi, ločevanju in zajemu plinov in tudi v medicini. ZIFi so podskupina kovinsko-organskih poroznih materialov (ang. Metal-Organic Frameworks (MOFs)), običajno sestavljeni iz cinkovih ionov, ki so v porozno strukturo povezani z imidazolatnimi povezovalci, pri čemer nekatere druge prehodne kovine, kot sta Cu(II) in Co(II), prav tako kažejo potencial za tvorbo ZIFov.
V naši raziskavi smo predpostavili možen problem, zakaj se nikelj ni vgrajeval v 3D ZIF ogrodja, in to tudi preizkusili. Preko uporabe funkcionaliziranih gradnikov, ki so posledično omogočili oktaedrično koordinacijo niklja namesto običajne tetraedrične koordinacije značilne za ZIFe, smo uspešno pripravili dva nikljeva ZIFa. Pripravljena ZIFa izkazujeta afiniteto do vode (NICS-21) in CO2 (NICS-22), primerljivo ali boljšo kot trenutno poznani ZIFi. Uporabnost materialov kot heterogenih organokatalizatorjev smo nato preverili s heterogeno Suzuki-Miyaura reakcijo, kjer sta se oba izkazala kot uporabna katalizatorja, NICS-21 pa je izkazal tudi ciklabilnost.
Mehanizem za podporo raziskovalnih projektov mladih - projekt Janka Jamnika
Na sliki dr. Vojč Kocman.
Na inštitutu smo letos ponovno razglasili prejemnika financiranja temeljnega raziskovalnega projekta Janka Jamnika za mlado raziskovalko ali mladega raziskovalca. Namen projekta je mlade raziskovalke in raziskovalce Kemijskega inštituta podpreti pri samostojni raziskovalni poti, jih spodbuditi h kakovostnim prijavam na razpise ARRS, ter povečati njihovo konkurenčnost pri prijavah na projekte Evropskega raziskovalnega sveta. Prejemnika financiranja za leto 2023 sta dr. Vojč Kocman, raziskovalec v Nacionalnem centru za NMR spektroskopijo visoke ločljivosti in dr. Miha Modic raziskovalec v Laboratoriju za RNA omrežja na Odseku za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo.
Več: https://www.ki.si/novica/podelitev-svecanih-listin-in-priznanj/
Priznanja in nagrade
Izr. prof. dr. Marjetka Podobnik je prejemnica Zoisovega priznanja za pomembne dosežke
Foto: Marjan Verč
Priznanje je izr. prof. dr. Marjetka Podobnik prejela za pomembne dosežke na področju strukturne biologije. Je pionirka strukturne biologije v Sloveniji in vodilna slovenska znanstvenica ne tem področju znanosti, kjer živo naravo proučujejo pri visoki ločljivosti. Ključno je prispevala k vzpostavitvi, nadgradnji in uporabi sodobnih metodoloških pristopov na področju X-žarkovne oziroma rentgenske kristalografije in predvsem krio-elektronske mikroskopije, ki omogočata analizo molekul pri atomski ločljivosti.
Več: https://www.ki.si/novica/podobnikovi-zoisovo-priznanje-za-pomembne-dosezke/
Dr. Ajasja Ljubetič in doc. dr. Uroš Novak prejemnika priznanja Prometej znanosti za odličnost v komuniciranju
Dr. Ajasja Ljubetič in Dr. Ana Kroflič
Ustanova Slovenska znanstvena fundacija je priznanje Prometej znanosti za odličnost v komuniciranju za leto 2022 podelila doc. dr. Urošu Novaku in dr. Ajasji Ljubetiču. Dr. Ana Kroflič pa je na osnovi sklepa Komisije za določitev prejemnikov priznanj Prometej znanosti za odličnost v komuniciranju postala nosilka častne listine Finalistka izbora - posamezniki.
Dr. Ajasja Ljubetič je znanstveni sodelavec na Odseku za sintezno biologijo in imunologijo. Raziskuje na področju načrtovanja novih proteinov in sintezne biologije. Je dobitnik prestižne evropske Marie-Skłodowska-Curie štipendije, ki mu je omogočila tri letno izpopolnjevanje v Ameriki, v svetovno najbolj poznanem laboratoriju za načrtovanje novih proteinov (Baker lab, Seattle).
Dr. Uroš Novak je raziskovalec na Odseku za katalizo in reakcijsko inženirstvo. Vodi raziskovalno skupino 'Znanstvenice in znanstveniki proti plastiki' (https://bioapp-plasticfree.si/), ki si tako v raziskovalnem pogledu kot z vidika popularizacije znanosti neumorno prizadeva za spodbujanje življenjskega sloga brez plastike in brez onesnaženja s plastičnimi odpadki, ki predstavljajo enega od največjih problemov sodobne družbe.
Več: Priznanje Prometej znanosti za odličnost v komuniciranju Ljubetiču in Novaku - Kemijski inštitut
Dr. Iva Hafner Bratkovič prejemnica nagrade Miroslava Zeia
Dr. Iva Hafner Bratkovič, znanstvena svetnica na Odseku za sintezno biologijo in imunologijo je prejemnica nagrade Miroslava Zeia za izjemne dosežke. Rezultati njenih raziskav pojasnjujejo molekulske mehanizme v procesu naravne signalizacije, ki so pomembni za pojasnitev in potencialno tudi zdravljenje vnetnih bolezni, še posebej bolezni, povezanih s staranjem in rakom.
Več: dr. Iva Hafner Bratkovič prejemnica nagrade Miroslava Zeia - Kemijski inštitut
Doktorandki Klara Kuret in Ana Oberlintner prejemnici štipendije "Za ženske v znanosti"
L'Oréal Adria in Slovenska nacionalna komisija za UNESCO sta podelila štipendije Nacionalnega programa L'Oréal-UNESCO »Za ženske v znanosti« doktorandki Klara Kuret (D11, L19) in Ani Oberlintner (D13). Program nagrajuje znanstveno odličnost mladih raziskovalk in jih s pomočjo vsako leto podeljenih štipendij podpira na njihovi znanstveni poti ter jim pomaga pri pridobivanju priznanja za svoje delo tako znotraj znanstvene skupnosti kot v širši javnosti.
Klara Kuret je raziskovalka na Odseku za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo. V sklopu svojega doktorata pod mentorstvom dr. Jerneja Uleta (D11) in dr. Mihe Modica (D11), z uporabo računalniških pristopov raziskuje celične stike med RNK in proteini, ki igrajo ključno vlogo pri uravnavanju izražanja genov in so tako izrednega pomena za normalno delovanje celic in razvoj tkiv.
Ana Oberlintner je raziskovalka na Odseku za katalizo in reakcijsko inženirstvo, kjer preučuje bio-osnovane in biorazgradljive materiale. V okviru doktorske dizertacije raziskuje hidrofobne modifikacije celuloznih nanomaterialov, mehanizme in kinetiko takšnih reakcij pod mentorstvom doc. dr. Uroša Novaka (D13).
Več: Našima raziskovalkama podelili štipendiji "Za ženske v znanosti" - Kemijski inštitut
Zlato in srebrno priznanje za invenciji
SRIP- Krožno gospodarstvo je v sodelovanju z Ministrstvom za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo ter Ministrstvom za kohezijo in regionalni razvoj, podelil prve slovenske nagrade za invencije na področju krožnega gospodarstva za leto 2022.
Zlato priznanje za invencije "Trajnostni postopek proizvodnje mukonske, heksendiojske in adipinske kisline (in njihovih estrov) iz aldarnih kislin s heterogeno katalizo" so prejeli dr. Brigita Hočevar, izr. prof. dr. Blaž Likozar in doc. dr. Miha Grilc z Odseka za katalizo in reakcijsko inženirstvo.
Srebrno priznanje je prejelo odcepljeno podjetje Mysteria Colorum - MyCol d.o.o. za invencije z naslovom "Tiskani temperaturni indikatorji za reciklabilno pametno embalažo z ovrednotenim nižjim okoljskim vplivom".
Več: https://www.ki.si/novica/zlato-in-srebrno-priznanje-za-invenciji/
Ostale novosti
Novi center odličnosti MultiXscale
Z januarjem smo pričeli z izvajanjem novega projekta evropskega centra odličnosti, imenovanim MultiXscale, katerega projektni koordinator je prof. dr. Matej Praprotnik, vodja Laboratorija za molekularno modeliranje.
Cilj centra odličnosti MultiXscale EuroHPC je povečati zmogljivost, produktivnost in prenosljivost programske opreme in delovnih postopkov za celoten spekter znanstvenikov, ki delujejo na področju večskalnih simulacij.
Več: https://www.ki.si/novica/novi-center-odlicnosti-multixscale/
Članstvo v Instruct – ERIC
Kemijski inštitut je postal nosilec slovenskega članstva konzorcija Instruct-ERIC, vseevropske raziskovalne infrastrukture na področju strukturne biologije. Koordinatorka slovenskega članstva je izr. prof. dr. Marjetka Podobnik, vodja Odseka za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo na Kemijskem inštitutu.
Instruct-ERIC zagotavlja odprt dostop do najsodobnejše strukturne biologije in podpira raziskave, ki uporabljajo integrirane pristope in tehnologije. Instruct – ERIC sestavlja 16 držav članic: Belgija, Češka, EMBL, Finska, Francija, Izrael, Italija, Latvija, Litva, Nizozemska, Portugalska, Slovaška, Španija in Združeno kraljestvo ter novi članici Grčija in Slovenija.
Več: https://www.ki.si/novica/slovenija-s-kemijskim-institutom-postala-clanica-konzorcija-instruct-eric/
Pečat odličnosti
Kemijskemu inštitutu je v okviru lanskoletnega razpisa iz Obzorja Evropa za Marie Sklodowska Curie COFUND projekta (MSCA COFUND) pripadel pečat odličnosti. Slednji raziskovalnim institucijam in državam, ki ga pridobijo, omogoča financiranje v skladu z lastnimi potrebami in strategijami, s čimer povečujejo svoj raziskovalno-inovacijski potencial ter mednarodno atraktivnost.
Kemijski inštitut je pečat odličnosti prejel za doktorski program “Excellent research training for chemical scientists for the future”. V okviru katerega bo MSCA COFUND zaposlil, gostil in usposabljal 25 doktorskih študentov, ki bodo študirali štiri leta.
Več: https://www.ki.si/novica/kemijskemu-institutu-pecat-odlicnosti/
Nove knjige v zbirki Kemijskega inštituta
Predstavitev knjige 'Od kvarkov do galaksij in skoraj vse vmes'
Od kvarkov do galaksij in skoraj vse vmes je prva knjiga dr. Mateja Huša in druga knjiga v zbirki Kemijskega inštituta. Dr. Matej Huš, raziskovalec z Odseka za katalizo in reakcijsko inženirstvo, je leta 2015 doktoriral iz kemije nato pa je podoktorsko izobraževanje iz fizike nadaljeval v Göteborgu. Njegov moto 'znanost ne sme ostati zaprta v laboratorijih', pridoma udejanja z rednim objavljanjem člankov v različnih publikacijah, katerih ožji izbor je predstavljen tudi v tej knjigi. V njej je zbranih 26 besedil, ki se dotikajo vseh glavnih naravoslovnih ved, fizike, kemije, biologije, matematike, avtor pa se v delu dotakne tudi računalništva in astronomije.
Več: Predstavili knjigo 'Od kvarkov do galaksij in skoraj vse vmes' - Kemijski inštitut
Predstavitev knjige Kako in zakaj? (Znanost in umetnost, različni plasti iste radovednosti) in Navdihujoča prisotnost (Umetnost na Kemijskem inštitutu)
Kako in zakaj? (Znanost in umetnost, različni plasti iste radovednosti)
Publikacija o presečiščih znanosti in umetnosti je že tretja knjiga v zbirki Kemijskega inštituta. Pri nastanku je sodelovalo 19 slovenskih avtorjev, ki so bodisi umetniki, katerih delo je neposredno povezano z znanostjo bodisi znanstveniki, ki delujejo tudi na področju umetnosti. Je verjetno prva knjiga te vrste pri nas, z izdajo katere se je uresničila zamisel dr. Gregorja Anderluha, direktorja KI, in kiparja mag. Jiřija Kočice.
Navdihujoča prisotnost (Umetnost na Kemijskem inštitutu)
Knjiga o inštitutski galerijski dejavnosti je že četrta knjiga v zbirki Kemijskega inštituta. Umetnost ima na Kemijskem inštitutu svoje mesto že od konca sedemdesetih let minulega stoletja, ko je na pobudo tedanjega direktorja dr. Jožeta Fegeša začela delovati likovna galerija. Konec sedemdesetih let in v drugi polovici devetdesetih let je gostila številne likovne ustvarjalce predvsem iz slovenskega okolja, kot tudi razstave cenjenih karikaturistov. Od leta 2016, ko je njeno vodenje prevzel zunanji kustos, se je razširila še na kiparsko področje, na novomedijske umetnosti, na umetnost, ki se giblje na presečišču z znanostjo.
Več: https://www.ki.si/novica/znanost-in-umetnost/