Podobe znanja

V svetu mikroorganizmov je lahko vsak encim, ki ga zna mikrob izdelati, svojevrstna prednost. Ta prednost je posebej izrazita pri nekaterih bakterijah in kvasovkah, ki zmorejo s svojimi encimi razgraditi celulozo, ki gradi rastline in je celo najpogostejša biološka snov na Zemlji. In če je razgrajevanje celuloze za mikrobe vir hrane ter način preživetja, človek te njihove načine razgradnje posnema v tehnoloških procesih. Odpadni slama in žagovina na eni strani ter les, travna vlakna na drugi so namreč pomembne surovine za izdelavo papirja, oblačil, pa tudi biogoriva.
Eden izmed načinov, kako bi lahko rastlinski material predelali ne s kemikalijami, temveč kar mikrobi samimi, so celulosomi - poseben preplet encimov in proteinov na površini teh enoceličnih organizmov. Na Biotehniški fakulteti tako iščejo okolju prijaznejše načine razgradnje celuloze, kar med drugim raziskuje tokratna gostja Podob znanja doc. dr. Maša Vodovnik z Oddelka za mikrobiologijo Biotehniške fakultete.

V ERC projektu Metastabilnost v kvantnih materialih in simulatorjih se dr. Denis Golež loteva vrste zanimivih vprašanj, ki utegnejo odpreti nove možnosti za razvoj kvantnih tehnologij.Danes razvoj kvantnih računalnikov, kvantnih simulatorjev in cele palete kvantnih senzorjev poteka izredno hitro. Nenavadne značilnosti snovi na najmanjšem, kvantnem nivoju je zdaj že mogoče s pridom uporabiti za izdelavo povsem konkretnih naprav in aplikacij, ki so kos nalogam, katerim običajne elektronske naprave niso.
A te nove zmogljivosti temeljijo na prav specifičnih značilnostih kvantnih materialov. Kajti kvantne pojave je za praktično uporabo treba nekako ujeti v konkretni snovi. No, in pri vrsti kvantnih materialov pot do zanimivih, običajno skritih lastnosti vodi skozi t. i. metastabilnost. Tako ni presenetljivo, da se z raziskavami metastabilnih stanj v kvantnih materialih danes ukvarja ogromno znanstvenikov po svetu, presenetljivo pa morda je, da številnim eksperimentalnim odkritjem na tem področju teorija še ne zmore ponuditi dovolj natančnega okvira, kje bi bilo takšna stanja najbolje iskati.
Te naloge se bo v okviru projekta Evropskega raziskovalnega sveta (t. i. Consolidator Grant) z naslovom Metastabilnost v kvantnih materialih in simulatorjih lotil doc. dr. Denis Golež z Instituta "Jožef Stefan" in Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani. Toda njegovi načrti segajo tudi v povsem praktične vode, kajti projekt odpira možnosti tudi za razvoj kvantnih stikal, odkritje novega stanja snovi in nov način za shranjevanje kvantnih informacij.

Proteini so tiste drobne molekule, brez katerih življenje, kot ga poznamo, sploh ne bi bilo mogoče. Omogočajo gibanje, prenos kisika, delovanje celic in še marsikaj.A danes znanstveniki ne raziskujejo več le proteinov, ki jih je ustvarila narava, temveč vse pogosteje tudi takšne, ki jih načrtujejo povsem na novo. Med njimi je tudi dr. Ajasja Ljubetič s Kemijskega inštituta v Ljubljani, ki raziskuje umetne proteinske strukture in razvija prve popolnoma načrtovane proteinske motorje, nekakšne nanorobotke, zgrajene iz proteinov. Decembra je za svoje delo prejel prestižna sredstva Evropskega raziskovalnega sveta za utrditev raziskovalne poti, ki mu bodo v naslednjih letih omogočila, da to drzno idejo razvije še korak dlje. Kako sploh načrtujejo proteine, zakaj so proteinski motorji tako velik izziv in kam vse lahko to področje vodi v prihodnosti, je pojasnil v tokratnih Podobah znanja.

Ajasja Ljubetič je kot strokovni sodelavec pripomogel tudi k nastanku serije o proteinih v okviru poljudnoznanstvene oddaje Frekvenca X na Valu 202. Vabljeni k poslušanju oddaj, v katere je vključen tudi intervju z Nobelovcem Davidom Bakerjem.

Prvi del: https://val202.rtvslo.si/podkast/frekvenca-x/31057643/174912338

Drugi del: https://val202.rtvslo.si/podkast/frekvenca-x/31057643/174914397

Tretji del: https://podcasti.si/frekvenca-x/ep/proteini-gradniki-zivljenja-33-pred-nami-je-izjemno-obdobje-raziskovanja-ved-o-zivljenju/


Foto: Kemijski inštitut

Slovenski raziskovalci z Inštituta "Jožef Stefan" so nedavno podrli povsem nov mejnik. Razvili so način, kako lahko neposredno v živih celicah ustvarijo tridimenzionalne mikroskopske strukture, ki odpirajo povsem nove možnosti za raziskave znotrajceličnih procesov. Te strukture so namreč uporabne za sledenje celicam pa kot senzorji ali kot mikrolaserji. Kot demonstracijo te nove, osupljive zmožnosti pa so - v velikosti 10 mikrometrov - natisnili tudi podobo slončka in logotip inštituta.Novost pristopa je seveda uporaba 3D tiskanja neposredno v celice. 3D tiskanje je v zadnjih letih povsem revolucionirano proizvodnjo in odprlo nove možnosti, kaj in kako lahko nekaj izdelamo, pa naj gre za tako različne izdelke, kot so rakete ali pa, denimo, medicinski vsadki. A očitno tudi je postopek mogoč tudi znotraj nečesa tako majhnega in zapletenega, kot je celica, so zdaj dokazali v Laboratoriju za biofotoniko, mehko fotoniko in kvantno optiko, ki ga vodi dr. Matjaž Humar.
Na kakšen način ta raziskava, ki je bila objavljena v reviji Advanced Materials, premika meje možnega na stičišču biologije, fizike in inženirstva, kot so zapisali v sporočilu za javnost, in kaj vse se z njo odpira, bomo v tokratnih Podobah znanja preverili v pogovoru s prvo avtorico članka, dr. Marušo Mur.

Zelene tehnologije, kljub temu da so paradni konj energetskega prehoda, niso brez pomanjkljivosti. Temeljijo namreč na surovinah, ki so v naravi redke, uporabljajo pa se za mnoge tehnološke rešitve: od vetrnic, sončnih celic, litij-ionskih baterij do vodikovih gorivnih celic. Ni torej presenetljivo, da se na tem področju razvijajo novi materiali, s katerimi bi po eni strani zmanjšali porabo redkih zemelj in plemenitih kovin, po drugi pa sam proces pridobivanja, shranjevanja in pretvarjanja energije celo izboljšali.


Tudi pri vodikovih tehnologijah, zlasti tistih ki temeljijo na zelenem vodiku, se soočamo s podobno zagato. Vodik je reseda pogost element, a za njegovo pridobivanje iz vode in uporabo v gorivnih celicah potrebujemo katalizatorje, ti pa temeljijo na redkih plemenitih kovinah - denimo platini in iridiju. Kako torej razviti katalizator z manj plemenitimi kovinami? Kako vemo, da tak katalizator deluje učinkovito? Odgovore na vprašanja, ki se porajajo pri razvoju novih materialov - natančneje nanostrukturnih elektrokatalizatorjev - išče tokratna gostja Podob znanja, kemičarka dr. Ana Rebeka Kamšek iz Laboratorija za elektrokatalizo Kemijskega inštituta.


Foto: Ana Rebeka Kamšek (avtor Jernej Stare)