Το Frost Institute for Chemistry and Molecular Science στοχεύει στην προώθηση της καινοτομίας σε μοριακό επίπεδο

Τα μέλη του διδακτικού προσωπικού θα μεταφερθούν στο Frost Institute for Chemistry and Molecular Science αυτό το φθινόπωρο, ένα κτίριο που έχει σχεδιαστεί για να προωθήσει τη συνεργασία και να παρουσιάσει έρευνα αιχμής.



Τα μέλη της σχολής άρχισαν πρόσφατα να μεταφέρουν τα εργαστήριά τους στο νέο Ινστιτούτο Χημείας και Μοριακής Επιστήμης Phillip and Patricia Frost, που θεωρείται κομβικό σημείο για νέα έρευνα και ανακάλυψη. Τα επίσημα εγκαίνια αναμένεται την άνοιξη.

Υποστηριζόμενο από μια γενναιόδωρη δωρεά από τους ευεργέτες Phillip και Patricia Frost, το κίονα έξι ορόφων βρίσκεται στο τέλος του Memorial Drive, ανάμεσα στο McArthur Engineering Building και το Ashe Administration Building. Είναι το πρώτο από μια σειρά Ινστιτούτων Frost που θα επικεντρωθεί στη διασταύρωση της επιστήμης, της τεχνολογίας, της μηχανικής και των μαθηματικών – μια βασική πρωτοβουλία στον στρατηγικό οδικό χάρτη του πανεπιστημίου για τον νέο μας αιώνα, που ξεκίνησε μέσω δωρεάς 100 εκατομμυρίων δολαρίων από τους Frosts. το 2017.

«Αυτό το Ινστιτούτο Frost θα επιτρέψει στο Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι να αναβαθμίσει τις ερευνητικές μας ικανότητες και να εμβαθύνει σε έργα στην πρώτη γραμμή της χημείας, της μοριακής επιστήμης, του περιβάλλοντος και της βιοϊατρικής και τελικά θα μεταφράσει τις ιδέες του σε σημαντικές παγκόσμιες λύσεις», δήλωσε ο Jeffrey Duerk, εκτελεστικός αντιπρόεδρος. πρόεδρος ακαδημαϊκών υποθέσεων και καθηγητής. «Δεδομένου ότι η χημεία και η μοριακή επιστήμη είναι κρίσιμες για την ίδρυση τόσων άλλων τομέων, ελπίζουμε ότι το διδακτικό προσωπικό και οι φοιτητές σε όλη την Ηνωμένες Πολιτείες θα επωφεληθούν από αυτόν τον απίστευτο πόρο και θα εμπλακούν στη διεπιστημονική έρευνα αιχμής που πρόκειται να ξεκινήσει».

Η εξαιρετικά εξειδικευμένη εγκατάσταση των 94.000 τετραγωνικών μέτρων θα επικεντρωθεί αποκλειστικά στην έρευνα σε μοριακό επίπεδο, συχνά αόρατη στο ανθρώπινο μάτι χωρίς μικροσκόπιο. Αλλά εξετάζοντας κύτταρα και σωματίδια και εξετάζοντας τη δομή τους σε μικρή κλίμακα, οι ερευνητές του Frost Institute θα μπορούν να μάθουν και να πειραματιστούν με διαφορετικές θεραπείες για ασθένειες και ασθένειες, δοκιμάζοντας ποιες χημικές ενώσεις μπορούν να συνδεθούν σε αυτά τα κύτταρα. Αυτό είναι ένα κρίσιμο βήμα στην ανάπτυξη νέων ιατρικών θεραπειών και θεραπειών, δήλωσε ο Δρ Mark Yeager, εκτελεστικός διευθυντής του Ινστιτούτου Frost, ο οποίος είναι επίσης καρδιολόγος και καθηγητής χημείας, βιοχημείας και μοριακής βιολογίας.

Τα εργαστήρια FICMS θα επιτρέψουν επίσης στους ερευνητές να εξετάσουν μέταλλα και κράματα σε μοριακό επίπεδο για να αναπτύξουν, για παράδειγμα, νέα τσιπ υπολογιστών ή μπαταρίες για ηλεκτρικά αυτοκίνητα, σημείωσε ο Yeager.

«Οι μαθητές θέλουν πραγματικά να κάνουν τη δουλειά τους σχετική και να επηρεάσουν την ανθρώπινη κατάσταση, και εγώ νιώθω το ίδιο», είπε ο Yeager. «Λατρεύω την επιστήμη, αλλά είναι πολύ πιο λογικό αν μπορείτε να δείτε πώς ο σχεδιασμός των μοριακών φαρμάκων μπορεί να βοηθήσει τους ανθρώπους να βελτιώσουν τη ζωή τους».

Πριν έρθει στις ΗΠΑ, ο Yeager διηύθυνε το Τμήμα Μοριακής Φυσιολογίας και Βιολογικής Φυσικής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια για δώδεκα χρόνια. Βοήθησε επίσης στη δημιουργία του Sheridan G. Snyder Translational Research Building, το οποίο είχε παρόμοια εστίαση με τον νέο του ρόλο. Καθ’ όλη τη διάρκεια της καριέρας του, ο Yeager έμαθε τη δύναμη της συνεργασίας και ελπίζει ότι το Ινστιτούτο Frost θα καταλύσει ακόμη περισσότερη έρευνα που καλύπτει κλάδους για να βρει νέες λύσεις σε μια ποικιλία ερευνητικών ερωτημάτων.

«Οι άνθρωποι συχνά αναφέρονται στο πρόβλημα των σιλό, όπου τα παραδοσιακά τμήματα όπως η χημεία, η φυσική και η ιατρική είναι νησιωτικά, ενώ στην πραγματικότητα μπορεί να υπάρξει πολλή συνέργεια», είπε ο Yeager. «Η ιδέα του Ινστιτούτου Frost είναι ότι θα γίνει κινητήριος δύναμη αυτής της συνέργειας και θα δώσει την ευκαιρία να ευθυγραμμιστούν ερευνητές και κλινικοί γιατροί που επιδιώκουν την ίδια περιοχή να συνεργαστούν. Έτσι θα ενσωματώσει όλη την τεχνογνωσία για την επίλυση ανεκπλήρωτων κλινικών αναγκών και περιβαλλοντικών προβλήματα».

Επιστήμη στην οθόνη

Ωστόσο, ο Yeager δεν θέλει απλώς να προσελκύει μέλη ΔΕΠ. Το κτίριο σχεδιάστηκε ειδικά για να απασχολεί το πανεπιστήμιο και την ευρύτερη κοινότητα. Με παράθυρα από το δάπεδο μέχρι την οροφή και μια τεράστια οθόνη που κρέμεται στο λόμπι, οι περαστικοί θα μπορούν να βλέπουν ροές βίντεο από συνεχιζόμενη έρευνα μέσα στο κοινόχρηστο Κέντρο Μοριακής Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας. Το υπερσύγχρονο εργαστήριο θα διαθέτει τελικά πέντε εξειδικευμένα αγώγιμα μικροσκόπια που θα επιτρέπουν την οπτικοποίηση από τα άτομα στα κύτταρα, τα οποία θα είναι διαθέσιμα για χρήση σε όλους στο πανεπιστήμιο. Επιπλέον, ο Yeager ελπίζει να προσελκύσει ερευνητές σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες και με τη γεωγραφική θέση του Μαϊάμι, οι ερευνητές στην Κεντρική και Νότια Αμερική θα ενθαρρυνθούν να επωφεληθούν από την τεχνογνωσία και την υποδομή του Ινστιτούτου Frost.

«Είναι πολύ συναρπαστικό για τους μοριακούς ερευνητές να έχουν αυτό το κτίριο, αλλά ήταν μέρος του σχεδιασμού να το τοποθετήσουν στη διασταύρωση της κίνησης των φοιτητών στην πανεπιστημιούπολη, επειδή καθώς περπατούν μέσα από το κτίριο, οι φοιτητές και οι καθηγητές μπορούν να δουν τι συμβαίνει στο εργαστήριο », είπε ο Λεωνίδας, κοσμήτορας του Κολλεγίου Τεχνών και Επιστημών και βιολογικός και αναλυτικός χημικός που υπηρέτησε ως προσωρινός διευθυντής του ινστιτούτου. .”

Οι ηγέτες των πανεπιστημίων περιμένουν επίσης καθηγητές από άλλα ιδρύματα και ηγέτες από την ιδιωτική βιομηχανία να συνεργαστούν για τη σωτηρία ή άλλες χρήσιμες καινοτομίες που μπορούν να μοιραστούν με τον κόσμο. Ο Pratim Biswas, πρύτανης του College of Engineering και καθηγητής χημικής, περιβαλλοντικής και μηχανικής υλικών, ο οποίος μεταφέρει το εργαστήριο αερολύματος και ποιότητας αέρα στο κτίριο, είπε ότι οι συνεργάτες του σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες ενδιαφέρονται ήδη να επισκεφθούν το ινστιτούτο.

«Δεν υπάρχει τίποτα νότια του Εθνικού Εργαστηρίου Oak Ridge στο Τενεσί που να διαθέτει τέτοιου είδους εξοπλισμό για τη μοριακή επιστήμη», είπε ο Biswas. «Είναι μια υπερσύγχρονη εγκατάσταση που κατασκευάστηκε για να κάνει μια μοναδική έρευνα και θα είναι το καμάρι του πανεπιστημίου, έτσι οι ερευνητές θα έρθουν σε εμάς».

Τα εργαστήρια έχουν ανοιχτό σχεδιασμό για να ενθαρρύνουν την επικοινωνία και τη συνεργασία μεταξύ ερευνητών, οι οποίοι θα μοιράζονται χώρο ο ένας δίπλα στον άλλο. Σε κάθε όροφο, υπάρχουν κοινές αίθουσες συνεδριάσεων και ράφια, όπου οι μαθητές και οι ερευνητές μπορούν να γράφουν σε πίνακες και να συζητούν πειράματα, είπε η Jessica Brumley, αντιπρόεδρος για τη λειτουργία εγκαταστάσεων και τον προγραμματισμό στο πανεπιστήμιο.

«Αυτός είναι ένας νέος τρόπος κατασκευής ερευνητικών εγκαταστάσεων, ώστε να μην παρεμποδίζεται η ροή των ιδεών και οι ερευνητές να μπορούν να μετακινούνται εύκολα από το ένα παγκάκι στο άλλο», σημείωσε ο Μπάχας.

Καινοτόμοι κάτοικοι

Επί του παρόντος, οι τρεις πρώτοι όροφοι είναι έτοιμοι για χρήση. Ο Yeager θα προσλάβει περισσότερους καθηγητές καθώς ο τέταρτος και ο πέμπτος όροφος ολοκληρώνονται στις αρχές του 2024 και ο έκτος όροφος στεγάζει τα μηχανικά συστήματα του κτιρίου. Ο Yeager είναι πεπεισμένος ότι ο ανοιχτός σχεδιασμός του κτιρίου και η τεχνολογία αιχμής θα τον βοηθήσουν να στρατολογήσει μια ποικιλόμορφη και ελίτ ομάδα ερευνητών που εξερευνούν προκλητικές οδούς για αποτελεσματική έρευνα. Ο Brumley είναι ικανοποιημένος που η εγκατάσταση επιδιώκει την πιστοποίηση Gold LEED, που σημαίνει ότι κατασκευάστηκε με βιώσιμο τρόπο και με τρόπο για να ελαχιστοποιήσει το αποτύπωμα άνθρακα στο περιβάλλον.

Ο πρώτος όροφος έχει μια τεράστια οροφή 24 ποδιών που φτάνει στην κορυφή του δεύτερου ορόφου, μια ανοιχτή αίθουσα σεμιναρίων με ένα εργαστήριο εκθέσεων και μια μεγάλη μεγάλη αίθουσα. Στο κοινό Κέντρο Μοριακής Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας, οι ερευνητές θα μπορούν να εξετάσουν την ατομική δομή των «σκληρών» υλικών, όπως κράματα μετάλλων για βιοϊατρικές συσκευές ή λύσεις αποθήκευσης ενέργειας. Αρκετά από τα όργανα θα χρησιμοποιούν την τεχνική του cryoEM, όπου «μαλακά» βιολογικά δείγματα ευαίσθητα στην ακτινοβολία, όπως πρωτεΐνες και μοριακά σύμπλοκα, καταψύχονται και μελετώνται σε κατάσταση κοντά στο κυτταρόπλασμα. Η υπολογιστική ανάλυση των εικόνων παρέχει βαθύτερη εικόνα της ανθρώπινης φυσιολογίας, σχετική με την ανακάλυψη φαρμάκων.

Ο δεύτερος όροφος θα στεγάσει το εργαστήριο του Yeager και άλλους ερευνητές που εργάζονται στον μοριακό σχεδιασμό και τη χημεία των θεραπευτικών στόχων. Έχει χρησιμοποιήσει την τεχνική του cryoEM για πάνω από τρεις δεκαετίες, η οποία ενέπνευσε την πρωτοποριακή του έρευνα για τα κανάλια διασταύρωσης κενού. Αυτά επιτρέπουν τη μεταβολική συνεργασία και σηματοδότηση μεταξύ των κυττάρων σε όλους τους ιστούς. Τέτοια κανάλια είναι ιδιαίτερα σημαντικά στην καρδιά, όπου συνδέουν κάθε κύτταρο για να διατηρήσουν τον φυσιολογικό καρδιακό ρυθμό και να συντονίσουν τη συστολή των μυών. Αναλύοντας τα κανάλια υπό συνθήκες ιστικής βλάβης (π.χ. όξινο pH και αυξημένη συγκέντρωση ασβεστίου), ο Yeager μπόρεσε να αποκαλύψει τις δομικές αλλαγές αυτών των καναλιών κατά τη διάρκεια καρδιακής προσβολής, κάτι που σχετίζεται με την κατανόηση των καρδιακών αρρυθμιών και του αιφνίδιου καρδιακού θανάτου. Ο Yeager χρησιμοποίησε επίσης το cryoEM για να μελετήσει πώς οι ιοί εισέρχονται στα κύτταρα ξενιστές, αναπαράγονται και συναρμολογούν μολυσματικά σωματίδια, όπως αποδεικνύεται από την πρωτοποριακή του έρευνα σχετικά με τη σύνθεση, τη δομή και την ωρίμανση του HIV-1, του ιού που προκαλεί το AIDS.

Ο Mark Yeager στέκεται μπροστά από το νέο Frost Institute for Chemistry and Molecular Science στην πανεπιστημιούπολη Coral Gables.

Ο τρίτος όροφος θα είναι αφιερωμένος στην επιστήμη των αερολυμάτων, η οποία συνήθως διερευνά τον σχηματισμό, τη μεταφορά και τη σύνθεση σωματιδίων από τα μοριακά τους συστατικά. Σήμερα, το πεδίο θεωρείται μέρος της νανοτεχνολογίας, ενός νέου και αναπτυσσόμενου κλάδου της χημείας στον οποίο οι επιστήμονες προσπαθούν να χειριστούν μεμονωμένα άτομα και μόρια. Η επιστήμη των αερολυμάτων έχει επίσης πολλές εφαρμογές στη δημιουργία νέων ιατρικών θεραπειών, χειροτεχνίας καινοτόμος ενεργειακές και περιβαλλοντικές τεχνολογίες και να δημιουργήσουν νέα υλικά. Μαζί με τον Biswas στον τρίτο όροφο είναι ο Yang Wang, επίκουρος καθηγητής χημικής, περιβαλλοντικής και μηχανικής υλικών, ο οποίος εντάχθηκε στο πανεπιστήμιο αυτό το φθινόπωρο, και καθηγητής Chang-Yu Wu, ο οποίος θα μεταφέρει το εργαστήριό του από το Πανεπιστήμιο της Φλόριντα στις αρχές του επόμενου έτους. Και οι δύο έχουν συνεργαστεί με την Biswas για επιχορηγήσεις έρευνας στο παρελθόν και είναι γνωστοί ειδικοί επιστήμη και τεχνολογία αερολύματος.

«Αυτή είναι μια πολύ ευπρόσδεκτη προσθήκη στην πανεπιστημιούπολη που θα μας επιτρέψει να λάβουμε περισσότερες ερευνητικές υποτροφίες και ελπίζουμε να μεταφράσουμε την τεχνολογία μας στην αγορά», είπε ο Biswas. «Και στον τρίτο όροφο θα υπάρξει σημαντική δραστηριότητα αμέσως γιατί η σχολή μας έχει αρκετές ερευνητικές υποτροφίες τις οποίες θα ξεκινήσει αμέσως να εργάζεται σε αυτόν τον νέο χώρο. Πολλά από τα τρέχοντα έργα έχουν και βιομηχανικούς συνεργάτες που θα συνεργαστούν μαζί μας στην έρευνα».

Τώρα, μετά από περισσότερα από δύο χρόνια κατασκευής, οι ηγέτες των πανεπιστημίων ανυπομονούν να δουν το Ινστιτούτο Frost να γίνεται γόνιμο έδαφος για καινοτομία.

«Η ελπίδα μας είναι ότι σε 10 χρόνια θα κοιτάξουμε πίσω και θα πούμε ότι αυτό το σπουδαίο φάρμακο ανακαλύφθηκε εδώ επειδή είχαμε τους σωστούς ανθρώπους, την τεχνολογία και τη σωστή στάση συνεργασίας», είπε ο Μπάχας. «Ας ελπίσουμε ότι το Ινστιτούτο Frost θα γίνει καταλύτης για σπουδαίες ανακαλύψεις που συνέβησαν στην πανεπιστημιούπολη μας, οι οποίες μπορούν με κάποιο τρόπο να είναι χρήσιμες στον κόσμο».




Leave a Comment