Vilniaus universitetas

Proteomikos centras

Lietuvos biochemiku draugija


Orai Vilniuje

Bioanalizės skyrius

Veikla

Mokslinių tyrimų kryptis – elektronų pernašos  tyrimai baltymuose bei biojutiklių ir bioanalitinių sistemų kūrimas.

Moksliniai tyrimai susiję su įvairiomiais fermentais -  oksidoreduktazėmis, jų pritaikymais bioanalitinėse sistemose.
Oksidoreduktazių mediatorinių procesų tyrimai:

Tiriamos ir kuriamos efektyvios oksidoreduktazių kofaktorių regeneracijos schemos bei jų panaudojimas biokonversijos sistemose. Pavyzdžiui, metilintas azopiridinas panaudotas elektrocheminei dehidrogenazių kofaktorių reoksidacijai.

Biokatalizinių nanokompozitų sintezė ir tyrimai:
• Metalų, anglies ir jų oksidų nanodarinių sintezė
• Heterogeninių fermentinių sistemų formavimas naudojant nanodarinius
• Biokatalizinių nanokompozitų veikimo tyrimai ir panaudojimas substratų konversijai


Biosensorinių analizinių sistemų konstravimas ir taikymas:
Su tam tikromis ligomis susijusių medžiagų (cheminių, metabolitų, baltymų) bioelektrokatalizinių analizės įrankių kūrimas. Sukurtų įrankių taikymas medicinos, maisto bei pramonės technologijose.


Daug darbų buvo atlikta su  mažai ištirta oksidoreduktazių grupe – nuo pirolochinolinchinono (PQQ) priklausomų fermentų grupe. Tai neseniai atrastos dehidrogenazės, kurios katalizuoja daugelio alifatinių alkoholių, cukrų ir aminų oksidaciją. Šio proceso natūralus elektronų akceptorius yra ląstelės citochrominė sistema arba ubichinonai. Buvo ištirti šių fermentų veikimo dėsningumai bei, pakeičiant natūralų elektronų akceptorių sintetiniu elektrochemiškai aktyviu junginiu, sukurtos naujos biosensorinės sistemos (Laurinavičius ir kt., 1999; Razumienė ir kt., 2000).

 Skyriuje buvo vykdomi tyrimai, ieškant naujų elektronų akceptorių, kurie galėtų sėkmingai atlikti gamtinių akceptorių vaidmenį (Laurinavičius ir kt., 2002). Tyrinėjant PQQ-priklausomų fermentų (tirpių ir membraninių ADH ir GDH) veikimo ant elektrodinių medžiagų savybes, pirmą kartą nustatyta, kad galimas ir tiesioginis elektronų transportas tarp elektrodų ir fermentų aktyvių centrų (Laurinavičius ir kt., 2002; Razumienė ir kt., 2006).

 Biokatalizinių procesų tyrimui spausdinto montažo technologijos būdu buvo sukurti skirtingi anglies paviršiai, ant kurių suformuoti fermentiniai sluoksniai

Nustatyti šių sistemų kinetiniai parametrai leido įvertinti elektrodinės medžiagos savybių įtaką bioelektrokataliziniams procesams ir sukurti keletą biosensorinių sistemų. Tai atvėrė galimybes derinti reikiamas fermentų ir elektrodinių medžiagų savybes ir kurti selektyvias mono- ir polifermentines amperometrines analizines sistemas (Razumienė ir kt., 2005).

Kita kryptis, kurioje buvo pradėti moksliniai tyrimai – fermentų kaip žymenų panaudojimas amperometrinėje analizėje. Šiose analizinėse sistemose buvo svarbu sėkmingai išsaugoti ir labai jautriai nustatyti naudojamų fermentų aktyvumą. Pirmą kartą, panaudojant PQQ-ADH arba PQQ-GDH ir biotiną, buvo susintetinti jų konjugatai, kurie sėkmingai naudojami kaip fermentiniai žymenys amperometrinėje imunoanalitikoje.

 Dar viena tema – optinių bioanalitinių sistemų kūrimas. Sukurti optiniai polifenolių biojutikliai, kurių jautrusis elementas - skaidrus porėtas silikatinis zol-gelis su imobilizuota lakaze. Toks biogelis „atpažįsta“ kancerogeninius polifenolius tiriamojoje terpėje „gelsdamas“ arba „rausdamas“. Spalvos kitimas stebimas vizualiai arba spektrometru. Aukštas lakazės fermentinis aktyvumas leido susintetinti naują elektrochemiškai aktyvų polimerą – poliarbutiną, tinkamą naujų elektrocheminių biojutiklių kūrimui. Lakazės fermento panaudojimo galimybės buvo tiriamos bendradarbiaujant su Moltech Corporation (JAV, Arizona) ir Sirakūzų universitetu (JAV) 1996 – 2000 m.

Nacionaliniai mokslo projektai

Lietuvos mokslo taryba:

  • E. coli ir jos mutantų saviorganizacija prie trijų fazių kontakto linijos. (2014-2016) Dr. R. Šimkus.
  • Bičių produktų, praturtintų augaliniais komponentais, sudėties ir savybių tyrimas. (2012-2015). Dr. B. Kurtinaitienė.
  • Biotechnologija ir biofarmacija: fundamentiniai ir taikomieji tyrimai, veikla: 1.1.4. (2012-2015). Veiklos vadovė Dr. J. Razumienė.
  • Neinvazinių metodų platforma sunkaus ūminio pankreatito (ŪP) ankstyvajai diagnostikai ir prognostikai (2017-2021). Dr. J. Razumienė.
  • Biokatalizinės sistemos nekrakmolinių poli- ir oligosacharidų konversijai" (2017-2021) dr. Marius Dagys
  • Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūros (MITA) finansuojami mokslinių tyrimų projektai

  • EUREKA Projektas E! 8835. Daugiafunkcinis biojutiklis skirtas hemodializės pacientams. (2014-2016). Dr. J. Razumienė.
  • Analizatoriaus skirto karbamido masės dalies nustatymui pramoniniuose mėginiuose vystymas. (2017 – 2018). Dr. J. Razumienė
  • Aukštųjų technologijų vystymo programa. Naujų ir genetiškai modifikuotų oksidoreduktazių paieška biokuro elementų kūrimui. (BIOFUELCELL), (2011-2013). Koordinatorius – UAB „Lietuvos tyrimų centras“, projekto vadovas - dr. Marius Dagys.
  • Tarptautiniai mokslo projektai

  • 7 BP Leonardo da Vinči Programa. Maisto pramonė – Maisto įstatymai, poveikio analizė, mokymų ir bendradarbiavimo tinklas Europos –E-mokymų sistemoje. (2012-2014). Prof. V. Laurinavičius.
  • COST CM0701 Pakopiniai chemofermentiniai procesai - nauji sinergizmai tarp chemijos ir biochemijos (CASCAT). (2010-2014). Dr. J. Razumienė.
  • Sutartys su Lietuvos ūkio subjektais moksliniams tyrimams ir eksperimentinei plėtrai vykdyti

  • Dr. Bronislovo Lubio vardo labdaros ir paramos fondas. Amperometrinis greito veikimo metodas, skirtas karbamido koncentracijai pramoninėse terpėse matuoti.(2015 – 2016. Dr. Marius Dagys.
  • Svarbiausios publikacijos:

    1. Razumiene J., Gureviciene V., Sakinyte I., Barkauskas J., Petrauskas K.,. Baronas R. Modified SWCNTs for Reagentless Glucose Biosensor: Electrochemical and Mathematical Characterization. Electroanalysis. 2012, Vol. 24, p. 1- 8.
    2. Misiūnas A., Niaura G., Barauskas J., Meškys R., Rutkienė R., Razumas V., Nylander T. Horse heart cytochrome c entrapped into the hydrated liquid-crystalline phases of phytantriol: X-ray diffraction and Raman spectroscopic characterization. Journal of Colloid and Interface Science. 2012, Vol. 378, p. 232-240.
    3. Baronas R., Kulys J., Petrauskas K., Razumiene J. Modelling Carbon Nanotubes-Based Mediatorless Biosensor. Sensors. 2012, Vol. 12, No. 7, p. 9146-9160.
    4. Simelevicius D., Baronas R., Kulys J. Modelling of Amperometric Biosensor Used for Synergistic Substrates Determination. Sensors. 2012, Vol. 12, No 4, p. 4897-4917.
    5. Kulys J., Bratkovskaja I. Glucose Dehydrogenase Based Bioelectrode Utilizing a Synergistic Scheme of Substrate Conversion. Electroanalysis. 2012, Vol. 24, No 2, p. 273-277.
    6. Laurinavicius V., Razumiene J., Gureviciene V. Bio-electrochemical Conversion of Urea on Carbon Black Electrode and Application. IEEE Sensors. 2013, Vol. 13, No. 6, p. 2208-2213.
    7. Ašeris V., Baronas R., Kulys J. Modelling the biosensor utilising parallel substrates conversion. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2012, Vol. 685, p. 63–71.
    8. Kulys J., Bratkovskaja I., Ašeris V., Baronas R. Electrochemical Peroxidase-Catalase Clark-Type Biosensor: Computed and Experimental Response. Electroanalysis. 2013, Vol. 25, No. 6, p. 1491 – 1496.
    9. Tetianec L., Chaleckaja A., Vidžiūnaitė R., Kulys J., Bachmatova I., Marcinkevičienė L., Meškys R. Development of a laccase/syringaldazine system for NAD(P)H oxidation. Journal of Molecular Catalysis. B: Enzymatic. Amsterdam: Elsevier. 2014, Vol. 101, p. 28-34.
    10. Dagys M., Lamberg P., Shleev S., Niaura G., Kulys J., Arnebrant Th., Ruzgas T., Comparison of bioelectrocatalysis at Trichaptum abietinum and Trametes hirsuta laccase modified electrodes. Electrochimica Acta. Oxford : Pergamon-Elsevier Ltd. 2014, Vol. 130, p. 141-147.
    11. Ivanauskas F., Katauskis P., Laurinavičius V. Mathematical modeling of biosensor action in the region between diffusion and kinetic modes. Journal of Mathematical Chemistry. 2014, Vol. 52, p. 689-702.
    12. Simelevicius D., Petrauskas K., Baronas R., Razumiene J. Computational Modelling of Mediator Oxidation by Oxygen in Amperometric Glucose Biosensor. Sensors. 2014, Vol. 14, No. 2, p. 2578-2594.
    13. Snopok B., Naumenko D., Servienė E., Bružaitė I., Stogrin A., Kulys J., Snitka V., Evanescent-field-induced Raman scattering for bio-friendly fingerprinting at sub-cellular dimension. Talanta. Amsterdam: Elsevier Science. 2014, vol. 128, p. 414-421.
    14. . Barkauskas J., Dakševič J., Budrienė S., Razumienė J., Šakinytė I. Adhesion of graphene oxide on a transparent PET substrate: a study focused on the optimization process. Journal of Adhesion Science and Technology. 2014, Vol. 28, No. 20, p. 2016-2031.
    15. Razumiene J., Sakinyte I., Barkauskas J., Baronas R. Nano-structured carbon materials for improved biosensing applications. Applied Surface Science. 2015, Vol. 334, p. 185-191.
    16. Razumiene J., Cirbaite E., Razumas V., Laurinavicius V. New mediators for biosensors based on PQQ-dependent alcohol dehydrogenases. Sensors and Actuators B: Chemical. 2015, 207, p. 1019-1025.
    17. Ratautas D., Marcinkevičienė L., Meškys R., Kulys J. Mediatorless electron transfer in glucose dehydrogenase/laccase system adsorbed on carbon nanotubes. Electrochimica Acta. 2015, Vol. 174, p. 940-944.
    18. Ratautas D., Laurynėnas A., Dagys M., Marcinkevičienė L., Meškys R., Kulys J. High current, low redox potential mediatorless bioanode based on gold nanoparticles and glucose dehydrogenase from Ewingella Americana. Electrochimica Acta. 2016, Vol. 199, p. 254-260.
    19. Ivanauskas F., Katauskis P., Laurinavicius V. Impact of convective transport and inert membrane on action of bio-catalytic filtre. Journal of Mathematical Chemistry. 2016, 54, (6), p. 1221-1232.
    20. Šimkus R., Meškienė R., Ledas Ž., Baronas R., Meškys R. Microtiter plate tests for segregation of bioluminescent bacteria. Luminescence. 2016, Vol. 31, No 1, p. 127-134.
    21. Dagys M., Laurynėnas A., Ratautas D., Kulys J., Vidžiūnaitė R., Talaikis M., Niaura G., Marcinkevičienė L., Meškys R., Shleev S. Oxygen electroreduction catalysed by laccase wired to gold nanoparticles via the trinuclear copper cluster. Energy & Environmental Science , 2017, Vol. 10, p. 498-502.
    22. Tetianec L., Chaleckaja A., Kulys J., Janciene R., Marcinkeviciene L., Meskiene R., Stankeviciute J., Meskys R. Characterization of methylated azopyridine as a potential electron transfer mediator for electroenzymatic systems. Process Biochemistry. 2017, Vol. 54, p. 41-48.
    23. Ratautas D.,Tetianec L., Marcinkevičienė L., Meškys R., Kulys J. Bioanode with alcohol dehydrogenase undergoing a direct electron transfer on functionalized gold nanoparticles for an application in biofuel cells for glycerol conversion. Biosensors Bioelectronics. 2017, Vol. 98, p. 215-221.
    24. Gaidukevic J., Razumiene J., Sakinyte I., Rebelo S. L.H., Barkauskas J.. Study on the structure and electrocatalytic activity of graphene-based nanocomposite materials containing (SCN)n. Carbon. 2017, Vol. 118, p. 156 – 167.