Pirmoji atviroji lietuvio prof. Sauliaus Gražulio kuruojama kristalografijos duomenų bazė – tai didžiulis lobynas, kurį naudoja viso pasaulio mokslininkai, policininkai, muitininkai, farmacininkai ir net kalnakasybos specialistai.

VU Gyvybės mokslų centre dirbantis prof. S. Gražulis šiuo metu daug laiko praleidžia prie kristalografijos duomenų bazės (https://www.crystallography.net). Tai pirma tokio dydžio ir tokios kokybės molekulių struktūrų duomenų bazė, atvira visiems pasaulio žmonėms.

Joje saugomi duomenys apie mineralų, metalo organinių junginių, neorganinių bei mažų organinių molekulių struktūras ir ji yra nuolat papildoma pasaulio mokslininkų įrašais. Kasmet šioje bazėje atsiranda apie 50 tūkst. naujų struktūrų, o šiuo metu sukaupti duomenys apie beveik 400 tūkst. jų. Vartotojai iš viso pasaulio gali bet kada kreiptis į pagrindinį serverį Vilniuje ir parsisiųsti dalį arba netgi visą duomenų bazę.

Nuo mokslininkų iki kalnakasių

Kristalai mus supa visur kasdieniniame gyvenime, o daugelio medžiagų savybės priklauso nuo to, kaip išsidėstę atomai jų kristalinėse gardelėse. Pavyzdžiui, grafitas ir deimantas – tai vis ta pati anglis, tik jos atomai yra susijungę skirtinga tvarka. Tai lemia iš esmės skirtingas šių dviejų medžiagų savybes. Tokios medžiagos, sudarytos iš tų pačių vieno elemento atomų, bet turinčios skirtingas struktūras ir savybes, vadinamos alotropinėmis atmainomis arba alotropais, o kristalai, sudaryti iš vienodų molekulių ar atomų, bet turintys skirtingas kristalines gardeles, vadinami polimorfais. Netgi mums gerai žinomas šokoladas, pasirodo, gali turėti įvairias kristalines formas, ir tik viena iš jų yra „skani“, tinkama šokoladiniams saldainiams gaminti.

Vaistų pramonės specialistai, pateikę užklausą kristalografijos duomenų bazėje, gali sužinoti, kokiu dar pavidalu galima iškristalinti vaistines medžiagas. Skirtingos kristalinės formos gali turėti skirtingą tirpumą, tirpimo greitį ir stabilumą; dėl to gali pasikeisti vaisto koncentracija kraujyje, jo gyvavimo organizme trukmė, kartu ir poveikis žmogui. Dėl šių priežasčių ta pati medžiaga, turinti kitokią kristalinę struktūrą, jau yra kitas vaistas. Ir į tai reikia atsižvelgti skiriant gydymą ar parenkant pacientui kitus vaistus, netgi turinčius tą pačią veikliąją medžiagą.

Ši duomenų bazė naudojama ir viso pasaulio mokslininkų tyrimuose, nes nuo struktūros priklauso medžiagų mechaninės, biologinės, katalizinės ir cheminės savybės. Turint duomenų apie medžiagos struktūrą galima prognozuoti puslaidininkių ir metalų savybes. Tarpusavyje palyginus daugelio kristalų struktūras, ima ryškėti dėsningumai, kuriuos sunku įžvelgti turint tik vieno ar dviejų kristalų aprašymus. Taigi itin svarbu turėti visus mokslininkų surinktus kristalografinius (ir, be abejo, kitus!) duomenis bendroje duomenų bazėje, kur juos lengva surasti, atrinkti ir palyginti vienus su kitais.

Praktikoje atvirosios kristalografijos duomenų bazės pritaikomos labai įvairiai. Jau dabar pasitelkiant Atvirąją kristalografijos duomenų bazę (angl. Crystallography Open Database, COD) kuriami įrankiai, padedantys mokslininkams lengviau iššifruoti didelių biologinių makromolekulių struktūras, o šios pastarosios savo ruožtu praplečia mūsų supratimą apie tai, kaip veikia gyvi organizmai, įgalina racionalų naujų vaistų bei naujų medicinos diagnostikos metodų kūrimą. Medžiagotyrininkai, pasitelkę COD ir kitas kristalografijos duomenų bazes, ieško naujų medžiagų talpesnėms baterijoms, ryškesniems ir ilgaamžiškesniems šviesos diodams, tvirtesniems ar ekonomiškesniems lydiniams sukurti. Netolimoje ateityje net kalnakasiai galės pasinaudoti šios duomenų bazės pagrindu sukurta mobiliąja laboratorija, kuri paims uolienų mėginius ir iš karto vietoje nustatys, kokios medžiagos juose slypi.

Vienintelė nemokama duomenų bazė

Atviroji kristalografijos duomenų bazė vertinga bei aktuali dar ir todėl, kad yra vienintelė visiems laisvai prieinama ir nemokama. Dauguma kitų tokių bazių yra komercinės, o jų savininkai nori gauti kuo daugiau pajamų, todėl daug kas yra uždrausta. Pavyzdžiui, Kembridžo duomenų bazėje nurodyta, kad jeigu mokslininkai suskaičiavo kokius nors išvestinius duomenis, remdamiesi jų žinyno informacija, jie neturi teisės to viešai publikuoti internete. Toks požiūris riboja mokslininkų galimybes skelbti savo rezultatus.

Jau prieš penkiolika metų prof. S. Gražulis susidūrė su šia problema, tad sumanė sukurti naują visiškai atvirą kristalografijos duomenų bazę, kurioje tyrėjai iš viso pasaulio galėtų įkelti išspręstą ar surastą struktūrą. Kilus šiai minčiai, profesorius sulaukė laiško iš žinomo prancūzų kristalografo Armelio Le Bailio. Jam buvo kilusi tokia pat idėja, tad mokslininkas pakvietė S. Gražulį prisidėti prie naujos atvirosios kristalografijos duomenų bazės kūrimo komandos. Iš pradžių Lietuvos mokslininkas prisijungė prie A. Le Bail sutelktos COD komandos kaip savanoris ir rinko struktūras. Po kiek laiko, 2007 m., jis gavo pasiūlymą pagrindinį šios duomenų bazės serverį perkelti į Lietuvą. Mokslininkas entuziastingai šią idėją priėmė ir dabar pagrindinio serverio plėtojimas vyksta VU Gyvybės mokslų centre Vilniuje. Šiuo metu profesorius ne tik kuruoja bazę, bet ir dalyvauja ES finansuojame projekte, pagal kurį kuriami nauji išmanieji įrankiai kalnakasybos pramonei.

Kuriama mobilioji laboratorija

Pagal programą „Horizon 2020“ finansuojamas SOLSA projektas turi gerokai pagreitinti naudingų iškasenų žvalgybą, padaryti kasyklų eksploataciją ekonomiškesnę ir „draugiškesnę“ aplinka. Kristalografijos duomenų bazės – viena esminių priemonių, padedančių aptikti vertingas rūdas pagal jų kristalinę struktūrą, todėl S. Gražulio vadovaujama VU Biotechnologijos instituto grupė prisideda prie šios mobiliosios laboratorijos kūrimo.

Tokia laboratorija ateityje bet kur pasaulyje paėmus uolienų mėginį galės greitai padėti atsakyti, kokios struktūros kristalų ten yra. Tuomet būtų aišku, ar uolienose yra naudingųjų iškasenų ir ar reikia toje vietoje kasti toliau. Mobilioji laboratorija padėtų visus reikiamus tyrimus atlikti tiesiog kasimo vietoje.

Kol tokios mobiliosios laboratorijos nėra, ieškant naudingųjų iškasenų iš žemės išgręžtą mėginį kerną reikia susmulkinti į miltelius ir išsiųsti į laboratoriją, kad būtų padaryta jo cheminė analizė. Atsakymo dažniausiai laukiama savaitėmis, mėnesiais. Toks procesas yra per ilgas ir per brangus, o darbus tenka stabdyti tol, kol sulaukiama rezultatų, arba gali būti bergždžiai iškasama per daug uolienos. Kadangi pasaulyje rūdų klodai senka, problema darosi vis aktualesnė, ir mobilioji laboratorija būtų efektyvi priemonė norint atrasti ir išnaudoti ne tokias gausias rūdos kasyklas. Rugsėjį lietuviai dalyvavo pirmuose lauko bandymuose Prancūzijoje. „Mes šiems bandymams ruošėmės intensyviai. Dalis mūsų vyko į Prancūziją, o kita dalis liko Vilniuje prižiūrėti serverių. Tokio prietaiso, kurį kuria mūsų grupė, pasaulyje dar nėra. Tai naujas unikalus kūrinys. Panašių įrenginių yra, bet jie naudoja kitokius metodus ir ne tokia didele apimtimi“, – pasakojo prof. S. Gražulis.

Parašykite atsiliepimą

Pin It