Сектор за природно-математичке науке

Научно-истраживачки рад у Сектору за природно-математичке науке се одвија у четири одсека: одсек за хемију, одсек за биологију, одсек за физику и одсек за рачунарске и математичке науке. Руководилац сектора је Др Дејан Миленковић, виши научни сарадник.

Лабораторије

Лабораторија за хемониформатику и молекулски дизајн има за циљ употребу рачунара и информационих технологија на решавање проблема у области хемије. Комбинација информационих ресурса омогућава доношења бржих и бољих одлука у областима идентификације и оптимизације познатих, као и новосинтетисаних хемијских једињења. Такође, познавање понашања хемијских процеса је неопходно за дубље проучавање хемије као науке. Захваљујући софистицираним компјутерским програмима и ресурсима који могу да симулирају понашање молекула и хемијских промена, а потом добијене податке визуализују, значајно олакшавају разумевање комплексних хемијских процеса. Рад истраживача у овој лабораторији који учествују у креирању, организацији, проналажењу, анализи, дисеминацији и визуализацији хемијских информација има за циљ примену добијених резултата у различитим сферама индустрије и дизајну једињења са потенцијалним биолошким и фармаколошким особинама.

Лабораторија за бионеорганску и биоорганску хемију има за циљ синтезу и карактеризацију нових фармаколошки значајних једињења, комплекса прелазних метала и биокомпатибилних јонских течности. Њихово биолошко профилисање се превасходно врши на широком спектру туморских ћелијских линија комбиновањем савремених експериментално-компјутерских техника као што су: ADME-Tox, молекулски докинг, HPLC, емисиона спектроскопија, проточна цитометрија, протеомика, МТТ и многи други. Након прелиминарних in vitro испитивања најактивнији молекули иду у in vivo фазу. Механизам дејства, интеракције са одабраним метама (ДНК, албумин и специфични ензими), биодоступност као и начини паковања (наноносач и/или јонска течност) потенцијално активног фармацеутика представља важну линију испитивања у овом сектору. Главни циљ ових преклиничких испитивања је пронаћи молекулe који поседују највећи антитуморски потенцијал и који ће се користити у даљим фазама испитивања. Значајно је поменути да постигнути резултати у оквиру сектора дају значајан допринос не само био(не)органској хемији већ и синтетичкој методологији, у смислу проналажења нових и унапређених (зелених) синтетичких приступа ка новим биоактивним молекулима. 

Лабораторија за биоинформатику и примењену биологију основана је 2020. године на Институту за информационе технологије Крагујевац, Универзитет у Крагујевцу. У Лабораторији је ангажован мултидисциплинарни тим младих истраживача са научним фокусом на биомедицинско и ткивно инжењерство, organ-on-chip технологију и биосензорику. Главна подручја истраживања укључују, између осталог, развој нових материјала за продукцију нано влакана, транспорт лекова, ткивно инжењерство и регенеративну медицину, наномедицину, развој домаће орган-он-цхип технологије и испитивање ћелијских молекуларних механизама на генском и протеинском нивоу. Група истраживача доминантно потиче са Природно-математичког факултета, Универзитета у Крагујевцу и чини једну од најперспективнијих научних група на Универзитету у Крагујевцу.
Циљ истраживачке групе Лабораторије је развој нових биоматеријала (хидрогелови, носачи (scaffolds), мембране, нано/микрочестице) на бази природних полимера за примену у испоруци лекова и ткивном инжењерингу. То се постиже развојем електроспининг метода и 3D биоштампе, што омогуц́ава производњу интегрисаних биоматеријала. С друге стране, развој домаће орган-он-цхип технологије представља значајан алат у развоју науке која је базирана на функционалној замени ин виво експеримената у значајној мери. Интеграција горе поменутих метода са методама ћелијске и молекуларне биологије и биосензорике отвара могућности за савремени научни приступ у биомедицинским истраживањима нових лекова, продукцији ткива и молекуларној дијагностици.
Истраживања у Лабораторије подржана су грантовима националних и европских (Х2020) агенција за финансирање. Истраживачка група Лабораторије је у последње две године једна од најактивнијих група у на Универзитету у Крагујевцу у смислу научног рада, иновација и сарадње са другим истраживачким групама са Универзитета из Р. Србије и иностранства. Ова стратегија позиционира Групу као континуирано растући и угледан центар за истраживање биоматеријала, инжењерства ткива и регенеративне медицине.
Истраживачка група изграђена је на основу интердисциплинарног истраживачког приступа где је научна сарадња са другим перспективним групама обележје њеног радног обрасца. Улажу се велики напори за креирање дугорочних партнерстава за сарадњу са универзитетима у Европи, Азији и Северној Америци који пружају могуц́ности за програме размене студената и постдоктораната и заједничке истраживачке пројекте.
У оквиру напора у превазилажењу изазова COVID-19 пандемије, Лабораторија је одлуком Владе Р. Србије добила дозволу и све неопходне ресурсе за изградњу и оспособљавање нове Лабораторије за PCR тестирање SARS-CоV-2 клиничких узорака у оквиру националне стратегије за борбу против пандемије. Изграђена је посебна Лабораторија за PCR тестирање по највишим међународним стандардима за манипулацију опасним вирусима.

Лабораторија се бави испитивањем детекције и интеракције алфа, бета и гама зрачења са материјом, коришћењем нумеричких симулација, теоријских модела и експерименталних метода. У оквиру лабораторије врши се развој и примена софтвера за калибрацију и визуелизацију трагова у чврстим траг детекторима, као и њихова верификација заснована на поређењу са резултатима добијеним озрачивањем и хемијским нагризањем детектора. Проучавају се механизми еманације, ексхалације и различите мерне технике радона и његових потомака, применом Монте Карло симулација, аналитичких модела и експеримената. У лабораторији се обавља гамаспектрометрија и дозиметријска мерења концентрација природних и вештачких радионуклида у животној средини, уз испитивање корелација са факторима који утичу на њихову дистрибуцију, ретенцију и биоакумулацију. Анализа спектара гамаспектрометријских мерења врши се применом софтверског пакета Maestro, док се статистичка обрада резултата мерења врши помоћу програма SPSS-а и Sigma Plot-а. У лабораторији врше се истрживања и развијају биокинетички модели који пружају могућност рачунања доза, како ретроспективно тако и проспективно, када се тело у различитим ситуацијама излаже јонизујућем зрачењиму. Циљ је проучавања биолошких ефеката зрачења на ћелијском нивоу. Одређује се брзина елиминације радиоизотопа из органа, процене расподеле дозе у циљаном и органима од ризика применом Монте Карло симулација. Такође се развијају теоријки модели у области јакик ласерских поља, о утицају различитих просторно-временских структура ласерског пулса на јонизационе процесе. За унос података, статистичку анализу, одређивање вероватноћа, нумеричка израчунавања, графички приказ добијених резултата као и тренутно креирање врхунске интерактивне визуелизације, користи се програм Wolfram Matematica. Лабораторија је опремљена гама спектрометром у оловној заштити, алфа спектрометром, уређајем RAD7 (Durridge Company Inc.), као и активним уређајима за мерење X и гама зрачења: Atomtex (AT1125), КОМО-ТМ и MiniTRACE, и опремом за електрохемијско и хемијско нагризања детектора.