Vilniaus universitetas

Proteomikos centras

Lietuvos biochemiku draugija
Skyriai Skyriai

Bioanalizės skyrius

Veikla

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

Moksliniai ir technologinės plėtros darbai susiję su įvairių fermentų - oksidoreduktazių tyrimais, 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

Centrinė projektų valdymo agentūra:

  • "Biojutiklių tyrimų ir inžinerijos kompetencijų ir technologijų perdavimo centro kūrimas (BIOSENSE)", Nr. 01.2.2-CPVA-K-703-03-0010, dr. Marius Dagys.

Lietuvos mokslo taryba:

  • "Biosensorių platforma greitam, pigiam ir tiksliam amino rūgščių koncentracijų nustatymui, skirta pacientams, kuriems taikoma pakaitinė inkstų terapija", Nr. 01.2.2-LMT-K-718-03-0005, 2020-2023, dr. Dalius Ratautas
  • "Biokatalizinės sistemos nekrakmolinių poli- ir oligosacharidų konversijai", Nr. 01.2.2-LMT-K-718-01-0019, 2018-2022, dr. Marius Dagys
  • "Neinvazinių metodų platforma sunkaus ūminio pankreatito (ŪP) ankstyvajai diagnostikai ir prognostikai", Nr. 01.2.2-LMT-K-718-01-0025, 2018-2022, dr. Julija Razumienė
  • "Supramolekuliniai atrankos jutikliai biomolekulių nustatymui", projekto vadovas dr. Gintautas Bagdžiūnas.
  • 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

Europos jungtinė programa „Retos ligos“

  • URGENT„Unveiling the role of glutamate in dopamine transporter deficiency syndrome“, vadovė dr. J. Razumienė, koordinatorius Universite de Mons (Belgija), 2020-2023
  • 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. Bagdžiūnas G. 2020 Theoretical design of molecularly imprinted polymers based on polyaniline and polypyrrole for detection of tryptophan. Molecular Systems Design & Engineering 5: 1504-1512.
  2. Bagdžiūnas G.,, D. Palinauskas. 2020. Poly(9H-carbazole) as a Organic Semiconductor for Enzymatic and Non-Enzymatic Glucose Sensors. Biosensors-Basel 10(8): AN 104.
  3. Bagdžiūnas G., D. Palinauskas, A. Ramanavičius. 2020. Towards colourless‐to‐green electrochromic smart glass based on a redox active polymeric semiconductor containing carbazole moiety. Dyes and Pigments 177: 108328.
  4. Gružauskaitė J., J. Jasinskaitė, R. Meškys, G. Gaidamavičienė, A. Žalga, A. Laurynėnas, L. Tetianec, M. Dagys. 2020. Gold-coated magnetic nanocatalyst containing wired oxidoreductases for mediatorless catalysis of carbohydrate oxidation by oxygen. Catalysis Communications 135: AN 105848
  5. Makaras T., J. Razumienė, V. Gurevičienė, I. Šakinytė, M. Stankevičiūtė, N. Kazlauskienė. 2020. A new approach of stress evaluation in fish using β-d-Glucose measurement in fish holding-water. Ecological Indicators 109: 105829.
  6. Ramašauskas L., R. Meškys, D. Ratautas. 2020. Real-time glucose monitoring system containing enzymatic sensor and enzymatic reference electrodes. Biosensors and Bioelectronics 164: 112338.
  7. Ratautas D., M. Dagys. 2020. Nanocatalysts Containing Direct Electron Transfer-Capable Oxidoreductases: Recent Advances and Applications. Catalysts 10: 9.
  8. Razumienė J., V. Gurevičienė, I. Šakinytė, L. Rimsevičius, V. Laurinavičius. 2020. The Synergy of Thermally Reduced Graphene Oxide in Amperometric Urea Biosensor: Application for Medical Technologies. Sensors 20: AN 4496
  9. Gineitytė J., R. Meškys, M. Dagys, D. Ratautas. 2019. Highly efficient direct electron transfer bioanode containing glucose dehydrogenase operating in human blood. Journal of Power Sources 441: 227163
  10. Laurynėnas A., M. Butkevičius, M. Dagys, S. Shleev, J. Kulys. 2019. Consecutive Marcus Electron and Proton Transfer in Heme Peroxidase Compound II-Catalysed Oxidation Revealed by Arrhenius Plot. Scientific Reports 9: AN 14092.
  11. Ramonas E., D. Ratautas, M. Dagys, R. Meškys, J. Kulys. 2019. Highly sensitive amperometric biosensor based on alcohol dehydrogenase for determination of glycerol in human urine. Talanta 200: 333-339.
  12. Gruskienė R., T. Krivorotova, R. Stanevičienė, D. Ratautas, E. Servienė, J. Sereikaitė. 2018. Preparation and characterization of iron oxide magnetic nanoparticles functionalized by nisin. Colloids and Surfaces B-Biointerfaces 169: 126-134
  13. Ratautas D., E. Ramonas, L. Marcinkevičienė, R. Meškys, J. Kulys. 2018. Wiring gold nanoparticles and redox enzymes: a self-sufficient nanocatalyst for oxidation of carbohydrates directly with the molecular oxygen. ChemCatChem 10: 971-974
  14. Šimkus R., R. Meškienė, A. Aučynaitė, Ž. Ledas, R. Baronas, R. Meškys. 2018. Phoretic interactions and oscillations in active suspensions of growing Escherichia coli. Royal Society Open Science 5: AN 180008
  15. Dagys M., A. Laurynėnas, D. Ratautas, J. Kulys, R. Vidžiūnaitė, M. Talaikis, G. Niaura, L. Marcinkevičienė, R. Meškys, S. Shleev. 2017. Oxygen electroreduction catalysed by laccase wired to gold nanoparticle via trinuclear copper cluster. Energy&Environmental Science 10: 498-502
  16. Gaidukevič J., J. Razumienė, I. Šakinytė, S. L.H. Rebelo, J. Barkauskas. 2017. Study on the structure and electrocatalytic activity of graphene-based nanocomposite materials containing (SCN)n. Carbon 118: 156-167.
  17. Ratautas D., L. Tetianec, L. Marcinkevičienė, R. Meškys, J. Kulys. 2017. Bioanode with alcohol dehydrogenase undergoing a direct electron transfer on functionalized gold nanoparticles for an application in biofuel cells for glycerol conversion. Biosensors Bioelectronics 98: 215-221.
  18. Tetianec L., A. Chaleckaja, J. Kulys, R. Jančienė, L. Marcinkevičienė, R. Meškienė, J. Stankevičiūtė, R. Meškys. 2017. Characterization of methylated azopyridine as a potential electron transfer mediator for electroenzymatic systems. Process Biochemistry 54: 41-48