Akadēmiskais centrs
Latvijas Universitātes Ķīmijas fakultātes absolventes, Pārtikas drošības, dzīvnieku veselības un vides zinātniskā institūta “BIOR” vadošā zinātniece un Ķīmijas laboratorijas Hromatogrāfijas grupas vadītāja Iveta Pugajeva un Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūta Optisko materiālu laboratorijas pētniece un doktorante materiālu fizikā Latvijas Universitātē Ivita Bite 17. jūnijā par savu ieguldījumu zinātnē saņēma balvu “L`ORÉAL Baltic stipendiju “Sievietēm zinātnē 2020”. Viena no laureātēm atzīst, ka zinātniskajā literatūrā ir plaša informācija par dažādām sintēžu metodēm, tomēr ir salīdzinoši maz tādu pētījumu, kuros būtu pētīta sintēžu metožu ietekme uz materiālu morfoloģiskajām un fizikālajām īpašībām, kā arī iegūtie rezultāti salīdzināti ar citu zinātnieku iegūtajiem datiem.
Kad radās jūsu interese par ķīmiju?
Ivita: Kopumā par zinātni kā tādu interese parādījās jau bērnudārza laikā, bet tad es kā bērns nesapratu cik plašs jēdziens ir zinātne. Savukārt interese tieši par ķīmiju radās salīdzinoši vēlu – vidusskolā, pateicoties tā brīža Jauno ķīmiķu skolas pasniedzējai.
Iveta: Jau skolas laikā lielāku interesi izrādīju eksaktajiem priekšmetiem, patika ķīmijas, fizikas un matemātikas stundas. Man arī labi padevās šie priekšmeti, patika risināt dažādus āķīgus uzdevumus, piedalījos olimpiādēs. Vēlāk dzīve tā iegriezās, ka pēc skolas iestājos RTU ķīmijas fakultātē ar mērķi iegūt augstāko izglītību.
Kā sākās karjera ķīmijas nozarē?
Ivita: Karjera ķīmijas nozarē aizsākās, kad biju bakalaura 3. kursa studente. Bakalaura 3. kursā 1. semestrī bija studiju kurss “Nanoķīmija”, ko vadīja Dr. Chem. Donāts Erts. Šajā priekšmetā viņš iepazīstināja ar nano pasauli – kas ir nanomateriāli, kā tos iegūst, to pielietojamības iespējas, pētīšanas metodes, kā arī bija iespēja darboties praktiski - sintezēt un apskatīt iegūtos paraugus ar skenējošo elektronu mikroskopa (SEM) palīdzību laboratorijas darba laikā LU Ķīmiskās fizikas institūtā. Tā kā pirms tam par nanomateriāliem biju kaut ko lasījusi un bija jau neliela interese izveidojusies, tad šī kursa laikā šī interese kļuva lielāka un pašai šī tēma saistošāka, kā arī sapratu, ka vēlos nākotnē strādāt šajā novirzienā. Ar kursa biedru, kuram arī bija radusies interese par nanomateriāliem, pēc vienas lekcijas aizgājām parunāties ar Dr. Chem. Donātu Ertu, kurš piekrita dot mums iespēju pastrādāt šajā nozarē. LU Ķīmiskās fizikas institūtā pētīju pusvadītāju nanovadu sensorās īpašības uz gāzveida vielām pretestības un tranzistoru slēgumā un par šo tēmu uzrakstīju savu bakalaura darbu Dr. Chem. Donāta Erta vadībā. Laikam ejot un izmēģinot savus spēkus citās ķīmijas nozarēs, nokļuvu LU Cietvielu Fizikas Institūtā, Optisko Materiālu Laboratorijā, kur strādāju par pētnieku un izstrādāju arī savu doktora darbu.
Iveta: Apgūstot RTU Inženiera kvalifikāciju ķīmijas tehnoloģijā 3. kursā, bija paredzēta 3 mēnešu gara prakse. Meklējot prakses vietu, caur draugiem un paziņām uzzināju par Institūtu BIOR (toreiz tam bija cits nosaukums), kur man deva iespēju īstenot savu mācību praksi. Tādā veidā jau kopš 2004. gada vēl joprojām apgūstu dažādas praktiskās iemaņas, bet jau ne tikai ķīmijā. Strādājot institūtā, bija iespējams apvienot darbu ar mācībām Latvijas Universitātē Ķīmijas fakultātē un tādā veidā tika iegūts Dabaszinātņu maģistra grāds un 2016. gadā arī Ķīmijas doktora zinātniskais grāds analītiskajā ķīmijā.
Kā nonācāt līdz pētījumam, kurā ieguvāt L'Oréal Baltic stipendiju “Sievietēm zinātnē” ?
Ivita: Pētīt dažādu ķīmisko sintēžu metožu ietekmi uz oksīdu morfoloģiskajām un fizikālajām īpašībām man piedāvāja mans doktora darba vadītājs Dr. Phys. Krišjānis Šmits, kurš jau savā pieredzē bija novērojis materiālu morfoloģisko un fizikālo īpašu atšķirības atkarībā no iegūstamā materiāla sintēzes metodes. Kaut arī zinātniskajā literatūrā ir plaša informācija par dažādām sintēžu metodēm, tomēr ir salīdzinoši maz tādu pētījumu, kuros būtu pētīta sintēžu metožu ietekme uz materiālu morfoloģiskajām un fizikālajām īpašībām, kā arī iegūtie rezultāti salīdzināti ar citu zinātnieku iegūtajiem datiem. Sāku pētīt literatūru par sintēžu metodēm un sapratu, cik patiesībā tās ir daudz un dažādas un to ka joprojām ir daudz nezināmā. Sapratu, ka būs interesanti šo papētīt, jo varēs izmēģināt dažādas sintēžu metodes, daudz ko jaunu uzzināt un iemācīties strādāt ar dažādām pētniecības iekārtām (SEM, transmisijas elektronu mikroskops u.c.).
Iveta: Pirms dažiem gadiem saskaņā ar zinātniskās literatūras datiem sākām pētīt biežāk sastopamo farmaceitisko vielu daudzumus mūsu pašu pilsētas notekūdeņos, kuri tika ievākti notekūdeņu attīrīšanas stacijā pirms un pēc to attīrīšanas. Rezultāti uzrādīja dažādu farmaceitisko vielu klātbūtni diezgan lielās koncentrācijās, kā arī tika secināts, ka ne visas vielas tiek attīrītas notekūdeņu attīrīšanas stacijā, tādā veidā tālāk nonākot virszemes ūdeņos. Šie novērojumi mudināja tālāk strādāt šinī virzienā un viens no tādiem virzieniem būtu - to vielu pētījums, kas atspoguļo dažādas tendences sabiedrībā, kas saistītas ar veselību, dzīvesveidu vai kādu notikumu iedarbību uz sabiedrību.
Pastāstiet, lūdzu, par pētījuma norisi un būtību.
Ivita: Strauji attīstoties tehnoloģijām pēdējās pāris desmitgadēs, pieprasījums pēc kvalitatīviem oksīda materiāliem, kas ražoti ar viegli pielāgojamām ražošanas metodēm, ir lielāks nekā jebkad agrāk. Lai arī dažādu metālu oksīdu izmantošana tiek praktizēta jau simtiem gadu, mūsdienu attīstībā elektronikas, informācijas apmaiņas un optisko ierīču ražošanai ir vajadzīgi ne tikai milzu resursi, bet arī augsta kvalitāte un materiāla atkārtojamība. Tādējādi, šī pētījuma projekta mērķis ir novērtēt dažādu ķīmisko sintēžu metožu ietekmi uz materiālu morfoloģiskajām īpašībām un fizikālajām īpašībām, piemēram, pašvielas defektiem un optiskajām īpašībām. Pētījuma projekta ietvaros tiek sintezēti neaktivēti un aktivēti oksīdu un komplekso oksīdu nanomateriāli ar dažādām ķīmisko sintēžu metodēm: sola-gela, cietvielu, hidrotermiskā/solvotermiskā, pašaizdegšanās, mikroviļņu asistētā un citas sintēžu metodes. Tomēr L’ Oreal Baltic projekta ietvaros galvenokārt tiek pētīta mikroviļņu asistētā sintēžu metode, jo tā ir videi draudzīga, garantē viendabīgus un atkārtojamus paraugus, kā arī enerģijas un materiālu patēriņš ir efektīvāks. Turklāt sagaidāms, ka samazinātais apstrādes laiks un spēja konfigurēt procesu plašā temperatūras un spiediena diapazonā ļaus rūpīgi pielāgot pētāmo materiālu struktūru un morfoloģiju ātrajā pētniecības ciklā.
Iveta: Šis pētījums paredz pielietot modernas augstas izšķirtspējas masspektrometrijas metodes, lai pētītu cilvēka metabolisma izdalīšanās produktus notekūdeņos ar mērķi iegūt informāciju par iedzīvotāju uztura un alkohola lietošanas paradumiem, veselības stāvokli un vides kontaminantu iedarbību. Pētījumam ir divi mērķi. Pirmkārt, izstrādāt jaunu, uzticamu metodoloģiju, kuras pamatā ir augstas izšķirtspējas masspektrometrijas noteikšana, kas nodrošinās izcilu jutību kombinētai marķiervielu analīzei. Otrs - veicināt notekūdeņu epidemioloģijas pieeju Latvijā.
Uz notekūdeņiem bāzēta epidemioloģija ir inovatīva pieeja, kuru izmanto, lai pētītu likumsakarības starp notekūdeņu ķīmisko sastāvu un dažādiem antropogēniem faktoriem, galvenokārt - iedzīvotāju uztura un alkohola lietošanas paradumiem un veselības stāvokli. Sākotnēji šī metodoloģija tika izmantota neatļauto zāļu un terapeitisko zāļu nepareizas lietošanas izvērtēšanai, ļaujot uz pierādījumiem balstītas nelegālu narkotiku lietošanas atklāšanu ar salīdzinoši precīzu informāciju par laiku un vietu. Pašreiz šī pieejas pielietojuma sfēras strauji paplašinās, iekļaujot farmaceitiskos savienojumus, personīgās higiēnas līdzekļus un cilvēka izcelsmes dažādus biomarķierus, kas raksturo piesārņojošo vielu ekspozīciju, stresa līmeni, pārtikas patēriņu, slimību izplatību un citus procesus.
Kā pētījums tiks turpināts tālāk?
Ivita: Pētījuma ietvaros tiks turpināts padziļinātāk apgūt mikroviļņu asistētās sintēžu metodes priekš dažādu oksīdu, komplekso oksīdu, sulfīdu un pat “core-shell” materiālu izveides. No iegūtajiem nanomateriāliem, piemēram, cinka oksīda un stroncija alumināta, tiks izstrādāta metodika, lai iegūtu caurspīdīgās keramikas, kā arī tiks pētītas to optiskās īpašības un izturība pret starojumu. Tiks pētīti arī nanomateriālu/polimēru kopozītmateriāli un to pielietojamības iespējas 4D materiālu radīšanā, kā arī to pielietošana medicīnā. Bez tam tiks pētītas un attīstītas arī sintēžu metodes priekš elektroluminiscējošiem materiāliem, kurus varētu izmantot priekš brīdinājuma un avāriju zīmju izstrādes.
Iveta: Pašlaik tiek izstrādāta plaša spektra mērķsavienojumu noteikšanas metode. Vēlāk šī metode tiks pielietota notekūdeņu testēšanai, pēc tam iegūtie dati tiks apstrādāti, analizēti un publicēti.
Kādi ir jūsu darba vietas, kurā tagad strādājat, galvenie darbības virzieni?
Ivita: LU Cietvielu Fizikas Institūta, Optisko Materiālu Laboratorijai ir vairāki darbības virzieni, kuriem ir kopīgi mērķi – pēc iespējas dabai draudzīgāk, energoefektīvāk un noderīgāk tautsaimniecībā.
Viens no virzieniem ir optikso materiālu optisko īpašību efektivitātes uzlabošana, piemēram, stroncija aluminātu materiāliem uzlabot pēcspīdēšanu priekš mērenā klimata joslas, lai varētu šo materiālu izmantot kopējās drošības uzlabošanai – ceļa zīmēs, brīdinājuma zīmēs u.c. Kopumā laboratorija nodarbojas arī ar citu oksīdu, komplekso oksīdu un sulfīdu materiālu optisko īpašību efektivitātes uzlabošanu.
Pētot dažādas ķīmisko un fizikālo sintēžu metodes, mūsu mērķis ir pilnveidot materiālu sintēzes, lai tās būtu pēc iespējas dabai draudzīgākas, energoefektīvākas, ar mazāku kopējo ķīmisko vielu patēriņu un uzlabotām materiāla morfoloģiskajām un fizikālajām īpašībām. Piemēram, izmantojot sola-gela metodi, esam ieguvuši caurspīdīgu amorfu silīcija dioksīda stiklu temperatūrā zem 1000 ℃, kā arī esam iesākuši iestrādes caurspīdīgu un vienlaikus ilgi spīdošu materiālu iegūšanai. Izmantojot mikroviļņu assistēto metodi, esam ieguvuši augsttemperatūras fāzes zem 300 ℃. Izmantojot plazmas elektrolītiskās oksidācijas (PEO) procesu, strādājam pie pētījumiem, lai izstrādātu cietākus, izturīgākus (gan ķīmiski, gan fiziski), energoefektīvākus un dabai draudzīgākus metāla virsmas pārklājumus.
Ar Vācijas un Izraēlas kolēģiem attīstām arī jaunus viedus materiālus priekš nākotnes pielietojumiem medicīnā, implantējamiem on-line sensoriem, personālās diagnostikas tehnoloģijām kā arī pretvēža terapijas efektivitātes uzlabošanas ierīces.
Optisko Materiālu Laboratorijā ir arī cilvēki, kas izstrādā iekārtas “gudrai” un “precīzai” lauksaimniecībi, kas ietekmēs ne tikai lauksaimniecības nozares efektivitāti, bet arī tiešā veidā mazina ar lauksaimniecību saistītu vides piesārņošanu. Laboratorijā tiek veikti arī citi tehnoloģiskie pētījumi, piemēram, priekš mašīnbūves industrijas, celtniecības un lauksaimniecības, kuri pārsvarā ir zemās “gatavības” līmeņi (TRL1-TRL4), bet gadās arī dažus no šiem tehnoloģiskajiem pētījumiem novest līdz reālo pielietojumu testēšanai ārpus laboratorijas.
Veicinam arī nākamās zinātnieku paaudzes attīstību, piesaistot studentus darbam ar pieredzējušiem kolēģiem.
Iveta: Institūts BIOR ir starptautiski konkurētspējīgs valsts nozīmes pētniecības centrs, kas izstrādā inovatīvas pētniecības metodes, rada jaunas praktiski pielietojamas zināšanas sabiedrības un vides veselības, pārtikas, zivsaimniecības un veterinārmedicīnas zinātņu jomā. Tātad pētījumu lauks ir plašs, un darbības virzieni arī ļoti dažādi un daudzveidīgi. Bet, runājot par hromatogrāfijas grupu, kuru es vadu, mēs varam pētīt visu, ko var analītiski noteikt, pielietojot hromatogrāfijas atdalīšanas metodes savienojumā ar dažāda veida masspektrometriskajiem detektoriem. Pašlaik aktuālākās tēmas ir pesticīdi, mikotoksīni, augu toksīni, pārtikas pārstrādes piesārņotāji un protams, farmakoloģiski aktīvās vielas.
Kas ir jūsu iedvesma, neapstāties pie sasniegtā un turpināt pētīt?
Ivita: Pēc dabas esmu ļoti zinātkāra un man interesē kas, kāpēc un kā tas notiek, tas ir mans galvenais dzinulis, kas liek iet uz priekšu un turpināt pētījumus. Protams, atbalsts no kolēģiem, draugiem un ģimenes vistumšākajos un drūmākos brīžos ir vislielākā iedvesma turpināt iesākto. Komunicējot ar viņiem, vai kādu citu zinošu/ gudru cilvēku, šie cilvēki ar saviem padomiem vai klātbūtni dod cerību un jaunu atspēriena punktu, lai turpinātu iet uz priekšu. Man ļoti iespiedusies atmiņā ir pieredzējošā kolēģā Dr. Habil. Phys. Donāta Millera sacītais: “Un, tu, nevari zināt visu, tāpēc mēs viens otram blakus esam tik dažādi, lai viens otram palīdzētu!”, kas palīdz nenobīties no nezināmā un turpināt pētniecību.
Iveta: Lielāko daļu iedvesmas saņemu no cilvēkiem, ar kuriem strādāju, kuri man tic un paļaujas uz mani. Mani iedvesmo mūsu pašu jaunie zinātnieki ar savu darba sparu, nodošanos zinātnei un vēlmi gūt jaunas zināšanas. Iedvesmo jauni izaicinājumi, kā arī sekmīgi padarīti un novērtēti darbi. Ļoti patīk džudo dibinātāja Džigoro Kano citāts “Nav svarīgi būt labākam par kādu citu, bet būt labākam nekā vakar.” Tas arī mudina katru dienu uzzināt un iemācīties kaut ko jaunu, pilnveidot vai uzlabot jau esošās iemaņas un zināšanas. Ja enerģija ir pavisam izsīkusi, tad uz laiku visu nolieku malā un palasu kādu vieglu lasāmvielu, paskatos kāda labu filmu, ļoti patīk aktīvi pavadīt laiku pie dabas. Kad enerģijas rezervuārs ir atjaunots, tad atkal pie darba!
