UVOD
Projekt je strukturiran u šest međusobno povezanih radnih paketa (RP), koji zajedno čine integriranu cjelinu istraživanja iz područja (bio)kemije. Aktivnosti unutar svakog radnog paketa nadovezuju se jedna na drugu (RP1−RP5), dok su upravljanje i sinkronizacija projektnih aktivnosti osigurani projektnim upravljanjem (RP6). Razvoj inovativnih sintetskih metoda kemijskih spojeva, materijala, kao i razumijevanje odnosa njihovih struktura, svojstava i funkcionalnosti, u skladu je s ciljevima zelene i digitalne tranzicije. Ovim istraživanjima (bio)kemijskih sustava naglasak se stavlja na interdisciplinarnost i povezivanje temeljnih istraživanja s potencijalnim primjenama. Projekt tako pridonosi jačanju nacionalnog i međunarodnog znanstvenog ugleda.
RP1 – Sinteza, svojstva i primjena organskih spojeva
Dio ovog istraživanja usmjeren je na racionalni dizajn, sintezu i karakterizaciju novih organskih spojeva koji mogu imati potencijalnu primjenu u biotehnologiji, farmaceutskoj industriji, medicini i kemiji materijala. Istražuju se odnos strukture i funkcionalnih svojstava organskih sustava kombinacijom eksperimentalnih i računalnih metoda.
Istraživanja predviđena ovim radnim paketom usmjerena su na dizajn, sintezu i karakterizaciju novih organskih spojeva s potencijalnom primjenom u području biotehnologije, farmaceutskoj industriji, medicini i kemiji materijala.
Ciljevi:
- Dizajnirati i sintetizirati nove bioaktivne spojeve (peptide, glikokonjugate, heterocikle, peptidomimetike, prirodne organske spojeve, itd.) te ispitati njihov biološki učinak.
- Razviti nove sintetske metodologije za primjenu u organskoj sintezi.
- Razviti supramolekulske sustave temeljene na koordinacijskim kavezima s potencijalnom primjenom u stereoselektivnoj katalizi.
- Dizajnirati i pripraviti polimerne organske poluvodiče, porozne organske polimere, spojeve s mogućom primjenom u fototerapiji i/ili optoelektronici te ispitati njihova funkcionalna svojstva.
- Razviti i primijeniti računalne metode za istraživanje strukture i funkcionalnih svojstava organskih spojeva.
RP2 – Funkcionalni materijali: od dizajna do strukture i ciljane funkcionalnosti
Ovo istraživanje bavi se sintezom organskih, metaloorganskih ili hibridnih materijala s ugodivim svojstvima poput termičke stabilnosti i magnetskih svojstava te katalitičke, biološke ili metaloenzimske aktivnosti. Kroz detaljnu karakterizaciju u čvrstom stanju i otopini, istražuje se povezanost molekulske i kristalne strukture sa svojstvima.
Istraživanja predviđena ovim radnim paketom usmjerena su na dizajn i sintezu novih organskih i metaloorganskih materijala s ugodivim i željenim svojstvima s posebnim naglaskom na karakterizaciju tvari u čvrstom stanju i razumijevanje odnosa strukture i svojstava materijala.
Ciljevi:
- Dizajnirati i sintetizirati nove organske i metaloorganske spojeve (koordinacijski polimeri, hibridni organsko-anorganski polioksometalati itd.).
- Istražiti strukturu, kemijska i fizikalna svojstva koordinacijskih spojeva te njihovu katalitičku, biološku ili metaloenzimsku aktivnost.
- Istražiti strukturu i svojstva proteina i drugih biološki aktivnih spojeva.
- Razviti opće strategije za dizajn organskih i metaloorganskih višekomponentnih kristala.
- Istražiti potencijal organskih i metaloorganskih spojeva kao supramolekulskih građevnih blokova kristala.
- Istražiti hijerarhiju međumolekulskih interakcija u jednokomponentnim i višekomponentnim kristalima.
RP3 – Razvoj pristupa i metoda za analizu spojeva
Ovaj radni paket bavi se strukturnom karakterizacijom te razvojem metoda za kvalitativnu i kvantitativnu analizu biološki aktivnih spojeva, funkcionalnih materijala i uzoraka složenog sastava. Posebna pozornost pridaje se analizi molekulskih interakcija koje određuju bioaktivnost, selektivnost i stabilnost spojeva.
Istraživanja predviđena ovim radnim paketom usmjerena su na razvijanje pristupa i metoda za kvalitativnu i kvantitativnu analizu biološki aktivnih spojeva, naprednih materijala i realnih uzoraka te za istraživanje interakcija molekula.
Ciljevi:
- Razviti metode atomske spektrometrije za analizu i karakterizaciju naprednih materijala i realnih uzoraka.
- Razviti metode SERS spektroskopije za analizu nukleinskih struktura i istraživanje interakcija malih molekula s biomolekulama.
- Razviti metode za praćenje interakcija bioaktivnih spojeva spektroskopijom NMR i vezanim sustavom LC-HRMS.
- Razviti selektivne, visokoosjetljive, brze i učinkovite metode za analizu realnih uzoraka i kompleksnih smjesa spojeva.
RP4 – Biokemijska analiza enzima i bioloških sustava
Obuhvaća istraživanja biomakromolekula koje sudjeluju u ključnim biološkim procesima i razgradnji te sintezi (bio)polimera. Korištenjem kombinacije biokemijskih metoda, strukturne biologije i kinetičkih istraživanja analizira se aktivnost, specifičnost i evolucijska prilagodba biomakromolekula, s ciljem razvoja novih bioanalitičkih i biotehnoloških alata.
Istraživanja predviđena ovim radnim paketom usmjerena su na istraživanje strukture, funkcije i evolucijske prilagodbe enzima uključenih u translaciju genetičke poruke i razgradnju polimera, primjenom naprednih biokemijskih metoda, analize interakcija i kinetike enzima, uz integraciju podataka iz strukturne biologije.
Ciljevi:
- Odrediti osnovne kinetičke parametre proučavanih enzima.
- Karakterizirati interakcije između enzima i supstrata/inhibitora.
- Usporediti varijanti enzima (divergentne i dobivene enzimskim inženjerstvom).
- Analizirati komplekse enzima s makromolekulama (tRNA, DNA, proteini, polimeri).
- Identificirati i karakterizirati potencijalne inhibitore bakterijskih aminoacil-tRNA-sintetaza.
- Identificirati i karakterizirati nove enzime iz obitelji α/β-hidrolaza u svrhu razgradnje polimera.
RP5 – Fizikalno-kemijska svojstva i predikcija svojstava
Ovaj radni paket se fokusira na eksperimentalno i teorijsko istraživanje struktura, međumolekulskih interakcija, termodinamičkih i kinetičkih parametara kemijskih sustava i reakcija koji uključuju površine, koloide, (poli)elektrolite, supramolekulske sustave i bioaktivne molekule. Na temelju prikupljenih podataka razvijat će se prediktivni modeli korištenjem strojnog učenja i kvantno-kemijskih proračuna s ciljem dizajna novih i poboljšanih funkcionalnih sustava i materijala.
Istraživanja predviđena ovim radnim paketom usmjerena su na istraživanje fizikalno-kemijskih svojstava, strukture, interakcija, termodinamike i kinetike te utjecaj otapala za razne kemijske sustave koji uključuju površine, koloide, elektrolite i polielektrolite, supramolekulske strukture i bioaktivne molekule. Na temelju tih istraživanja cilj je izraditi prediktivne modele korištenjem naprednih statističkih metoda i strojnog učenja koji će se iskoristiti za dizajn novih i poboljšanih sustava/materijala.
Ciljevi:
- Istraživanje fizikalno-kemijskih svojstava površina, koloida i nanočestica u interakciji s vodenim otopinama elektrolita, polielektrolita i drugih topljivih tvari s ciljem izrade fizikalno-kemijskih modela i razumijevanja međusobnih interakcija, površinskih procesa i stabilnosti sustava.
- Dizajn supramolekulskih senzora iona i određivanje njihovih ion-receptorskih svojstava eksperimentalnim i računalnim metodama.
- Određivanje najvažnijih interakcija malih bioaktivnih molekula s većim metama uz korištenje strojnog učenja i dubokog pojačanog učenja za pametni dizajn novih molekula sa željenim svojstvima kao novih potencijalnih lijekova.
- Istraživanje fizikalno-kemijskih svojstava polielektrolita, polielektrolitnih višeslojeva i polielektrolitnih kompleksa s ciljem razvoja fundamentalnih spoznaja o pripravi i svojstvima navedenih sustava te ispitivanje mogućnosti njihove primjene, posebno u području biomedicine.
- Istražiti utjecaj otapala i temperature na inkluziju hidrofobnih i (super)kaotropnih vrsta u ciklodekstrine i kukurbiturile.
- Molekulskim modeliranjem biokemijskih i kemijskih sustava izgraditi modele kojima se nastoji kvantitativno povezati odnos molekulske strukture i aktivnosti.
- Dizajnirati i karakterizati receptore aniona i kationa te opisati kiselinsko-bazna svojstva u aprotičnim organskim otapalima.
- Dizajnirati i prirediti efikasne i selektivne receptore za razne kemijske vrste te detaljno fizikalno-kemijski okarakterizirati njihove reakcije u otopini. Poseban naglasak stavljen je na utjecaj otapala, odnosno solvatacije (uključujući specifične interakcije solut-otapalo) na ravnoteže i termodinamiku reakcija kompleksiranja te na strukturnu i spektroskopsku karakterizaciju liganada i njihovih kompleksa.
RP6 – Projektno upravljanje i diseminacija
Osigurava koordinaciju, nadzor i administrativnu podršku svim radnim paketima, kao i komunikaciju unutar projektnog tima i s vanjskim dionicima. Uključuje aktivnosti popularizacije znanosti, otvorene znanosti, diseminacije rezultata kroz publikacije, konferencije i prijenosa znanja u gospodarstvo i obrazovanje.
Pristupačnost
