Prof. Renáta Oriňaková: Vyvíjame nové progresívne materiály prospešné pre spoločnosť

01. máj. 2019 • Prírodné vedy

Prof. Renáta Oriňaková: Vyvíjame nové progresívne materiály prospešné pre spoločnosť

Prof. RNDr. Renáta Oriňaková, DrSc., je prodekanka pre vedu, výskum a rozvoj na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach, vedúca Katedry fyzikálnej chémie Ústavu chemických vied PF UPJŠ v Košiciach a predsedníčkou Odbornej skupiny pre fyzikálnu chémiu a elektrochémiu Slovenskej chemickej spoločnosti v Košiciach. Má dlhoročné skúsenosti v oblasti elektrochemickej prípravy funkčných povlakov na kompaktné a práškové substráty a hodnotenia fyzikálno-chemických vlastností pripravených materiálov.

Renáta Oriňaková pochádza z obce Vinné na východnom Slovensku. Študovala učiteľstvo všeobecno-vzdelávacích predmetov na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Pavla Jozefa Šafárika (PF UPJŠ) v Košiciach, kombinácia matematika – chémia. Po skončení vysokoškolského štúdia v roku 1992 nastúpila ako vedecká pracovníčka a neskôr asistentka na Katedru fyzikálnej a analytickej chémie PF UPJŠ v Košiciach. Súčasne absolvovala doktorandské štúdium na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave vo vednom odbore Fyzikálna chémia. Venovala sa výskumu v oblasti elektrolytického nanášania kovových povlakov na dispergované práškové častice. V roku 1995 v rámci doktorandského štúdia absolvovala výskumný pobyt v Ústave fyzikální chemie J. Heyrovského, AVČR v Prahe.

Od roku 2005 pracuje na Katedre fyzikálnej chémie, ktorá vznikla rozdelením Katedry fyzikálnej a analytickej chémie na dve katedry: Katedru fyzikálnej chémie a Katedru analytickej chémie, na Ústave chemických vied (ÚCHV) PF UPJŠ v Košiciach. V poslednom období sa venuje elektrochemickej príprave funkčných nanoštruktúrovaných vrstiev pre použitie v senzoroch, elektrokatalýze, biomedicíne a pre implementáciu do miniaturizovaných systémov ako aj príprave degradovateľných biomateriálov pre ortopedické aplikácie. Bola zodpovednou riešiteľkou jedného projektu APVV, šiestich projektov VEGA, projektu APVV SK-CZ, projektu DAAD, Česko-Slovenského VTS projektu, Slovensko-Rakúskeho projektu, zodpovednou riešiteľkou za UPJŠ dvoch projektov APVV a spoluriešiteľkou siedmich projektov VEGA, projektu DAAD a projektu APVV SK-AT.

Prof. RNDr. Renáta Oriňaková, DrSc.

Prof. RNDr. Renáta Oriňaková, DrSc.

Systematicky sa venuje študentom v rámci Študentskej vedeckej konferencie (ŠVK), doteraz viedla celkovo 20 diplomantov a 18 bakalárov, bola školiteľkou štyroch doktorandov, školiteľkou špecialistkou jednej doktorandky a v súčasnosti je školiteľkou šiestich doktorandov. Výsledkom jej vedeckej práce je 90 publikácií uverejnených v CC časopisoch, na ktoré je registrovaných viac ako 850 citácií v SCI. Predniesla 13 pozvaných prednášok na medzinárodných konferenciách. Je autorkou monografie vydanej v zahraničnom vydavateľstve, spoluautorkou jednej domácej monografie a dvoch vysokoškolských učebníc. Je laureátku Ceny dekana PF UPJŠ za vedu a výskum v rokoch 2006 a 2015.

Bola organizátorkou šiestich medzinárodných a troch domácich konferencií. Bola Guest Editorkou časopisu Nanomaterials and Nanotechnology; Special Issue: Selection of Papers – The International Conference on Nanomaterials: Fundamentals and Applications – NFA 2012, Slovakia a Managing Guest Editorkou: Journal of Energy Storage; Special Issue: NZEE Conference (37. Nekonvenční Zdroje Elektrické Energie), 2017. V roku 2015 získala prémiu Literárneho fondu za vedeckú a odbornú literatúru za rok 2015 v kategórií prírodné a technické vedy, za dielo Nanotechnológie II a v roku 2017 jej bola udelená Medaila Slovenskej chemickej spoločnosti pri SAV za tvorivý prínos pri aktívnej práci v Odbornej skupine Spoločnosti.

Prof. RNDr. Renáta Oriňaková, DrSc., nám v súvislosti s nomináciou na Slovenku roka 2019 poskytla rozhovor.

M. BARTOŠOVIČOVÁ: Mohli by ste nám priblížiť obsah svojej pedagogickej a výskumnej činnosti?

R. ORIŇAKOVÁ: V súčasnosti sa venujem výskumu degradovateľných biomateriálov na báze železa pre ortopedické aplikácie a tkanivové inžinierstvo. Implantovateľné materiály sa roky používajú pri náhrade tkanív, k distribúcii liečiv, pri diagnostike, v regeneračnej medicíne atď. Po desaťročiach venovaných úsiliu o minimalizáciu korózie kovových biomateriálov sa čoraz väčšia pozornosť venuje degradovateľným biomateriálom podliehajúcim korózii. Od biodegradovateľných materiálov sa očakáva, že budú napomáhať pri procese hojenia/obnovy tkaniva, pritom budú postupne korodovať in vivo s primeranou odozvou hostiteľa na uvoľnené korózne produkty a po splnení svojej úlohy sa úplne rozložia a nezanechajú žiadne zvyšky po implantáte, pričom nie je potrebné operačné odstránenie implantátov. Aby bol implantát biofunkčný, mal by čo najlepšie napodobňovať vlastnosti pôvodného materiálu. 

V ortopedických aplikáciách sa pre náhradu kostí vyžadujú implantačné materiály, ktoré dokážu aspoň dočasne znášať veľkú mechanickú záťaž a ich mechanické vlastnosti sa približujú tým, ktoré má prirodzená kosť. Z tohto dôvodu boli navrhnuté penové a celulárne kovové materiály, ktoré vykazujú Youngov modul podobný ako hubovité kosti, poskytujú vo svojej štruktúre dostatok priestoru pre vstup buniek potrebných pre rekonštrukciu kostného tkaniva, ako napríklad kostné bunky a krvné cievy a umožňujú ich inkorporáciu do implantátu. Železo a jeho zliatiny sa ukázali byť vhodnými materiálmi pre ortopedické aplikácie. Avšak degradácia železných biomateriálov vo fyziologických podmienkach je príliš pomalá. Preto je našim cieľom získať nové poznatky o fundamentálnych procesoch prebiehajúcich počas korózie a závislosti mechanických vlastností od stupňa degradácie materiálu. Tieto poznatky nám umožnia synchronizovať biologické odbúravanie implantátu s tvorbou nového tkaniva a zvoliť priebeh zmeny mechanických vlastností počas odbúravania materiálu, aby sa zabránilo predčasnému kolapsu implantátu.

Prof. Renáta Oriňaková na výskumnom pracovisku

Prof. Renáta Oriňaková na výskumnom pracovisku

Ďalšou oblasťou, ktorej sa venujeme, je vývoj novej generácie elektrochemických ne-enzýmových biosenzorov na detekciu glukózy a inzulínu v krvi. Diabetes mellitus je heterogénne metabolické ochorenie charakterizované chronickou hyperglykémiou. Toto ochorenie patrí celosvetovo medzi najrozšírenejšie ochorenia. Príznaky sú častokrát pozorovateľné pomerne neskoro a tak v momente, keď je vykonaná diagnostika ochorenia, sú patologické a funkčné zmeny v dôsledku hyperglykémie už dosť pokročilé. Preto sa v súčasnej dobe kladie dôraz na vývoj senzorov, ktoré by boli schopné včas, presne, prístrojovo a finančne nenáročne diagnostikovať glukózu a inzulín. V súčasnosti sa používajú predovšetkým enzýmové biosenzory, ktorých nedostatkom je nízka stabilita, reprodukovateľnosť a strata aktivity enzymatickej zložky.

Ne-enzymatické senzory, v ktorých sa enzymatická zložka nahrádza nanomateriálmi, sú založené na priamej reakcii biomolekúl na povrchu elektródy a preto je elektródový materiál najdôležitejším faktorom, ktorý ovplyvňuje elektrochemickú odozvu senzora. Prechodné kovy preukazujú veľmi dobré elektrokatalytické vlastnosti, vďaka ich schopnosti nachádzať sa vo viacerých oxidačných stavoch a vytvárať intermediáty a aktivovať ich pre redoxné procesy. Výhodou nanoštruktúrovaných kovových materiálov a nanočastíc sú ich unikátne fyzikálne, chemické, optické a elektrické vlastnosti, ako napríklad vysoký pomer povrchu k objemu, veľký špecifický povrch a dobrá elektrická vodivosť. V našom výskume študujeme vlastnosti mikroelektród modifikovaných rôznymi nanočasticami so zreteľom na charakterizáciu ich senzorických vlastností, ako nízky detekčný limit a vysokú citlivosť, ale aj nízku cenu a jednoduchú prípravu. Našim cieľom je prispieť k lepšej a efektívnejšej liečbe diabetu a tiež komercializácii nových a efektívnejších biologických senzorov.

Okrem toho sa podieľam na organizovaní vedeckých konferencií, vediem rôzne projekty, prednášam, som školiteľkou doktorandov a diplomantov, členkou komisií pre štátne záverečné skúšky, členkou vedeckých organizácií i autorkou vedeckých publikácií a vysokoškolských učebníc. Práca so študentmi obohacuje môj život a prináša mi radosť a výskumná práca ma rozvíja, posúva dopredu, učí trpezlivosti a núti ma stále na sebe pracovať.

Prof. Renáta Oriňaková na tlačovej konferencii ankety Slovenka roka 2019

Prof. Renáta Oriňaková na tlačovej konferencii ankety Slovenka roka 2019

M. B.: Na čo ste najviac hrdá alebo ktoré dosiahnuté výsledky považujete za najvýznamnejšie?

R. ORIŇAKOVÁ: Významné vedecké výsledky sme spolu s kolegami dosiahli v oblasti nanoštruktúrovaných substrátov a nanomateriálov pre senzoriku, biomedicínu a elektrokatalýzu. Nami pripravené nanočasticové a nanotyčinkové strieborné substráty preukazovali vysoké zosilnenie analytického signálu v Ramanovej spektroskopii aj hmotnostnej spektrometrii sekundárnych iónov, ktorý umožňoval významné zníženie detekčného limitu a tiež schopnosť separovať jednotlivé analyty zo zmesi. Druhou oblasťou, v ktorej sme získali významné výsledky, je štúdium mechanizmu elektrochemického vylučovania niklu. Výsledky nášho výskumu prispeli k objasneniu mechanizmu elektrochemického vylučovania povlakov a tiež k rozvoju eliminačnej voltampérometrie s lineárnou polarizáciou. Ide o pomerne novú metódu matematického spracovania elektrochemických meraní, umožňujúcu študovať procesy, ktoré nie je možné identifikovať inými metódami.

V oblasti výskumu biodegradovateľných materiálov pre ortopedické aplikácie sme pripravili nový penový materiál na báze železa s polymérnym povlakom pre samovstrebateľný implantát s primeranou rýchlosťou korózie, výbornou biokompatibilitou a požadovanými mechanickými vlastnosťami. Najvýznamnejšie výsledky sme dosiahli pri príprave elektrochemických biosenzorov pre skorú detekciu diabetu. Modifikáciou zlatých tenkovrstvových mikroelektród zlatými nanoklastrami sme pripravili veľmi citlivý, stabilný a selektívny glukózový ne-enzymatický senzor. Za úspech tiež považujem, že sme spolu s manželom napomohli k akreditácii magisterského a doktorandského študijného programu Fyzikálna chémia na PF UPJŠ, ktorý na fakulte pomerne dlhý čas nebol.

M. B.: Ako vnímate nomináciu na Slovenku roka 2019?

R. ORIŇAKOVÁ: Nominácia v tejto prestížnej ankete ma veľmi potešila. Je povzbudivé, že v spoločnosti sa cenia aj vedomosti, úspechy a práca žien, nielen ich krása. Slovenka roka je výnimočná v tom, že vyzdvihuje osobnosti nie len z umeleckej, mediálnej a športovej oblasti, ale aj z oblasti pedagogiky, vedy, zdravotníctva, biznisu a charity, ktoré možno nie sú až tak známe. Nominácia je ocenením aj mojej rodiny, celého môjho kolektívu a našej dlhoročnej práce. Tiež je to zodpovednosť dôstojne reprezentovať našu univerzitu a tak trochu aj príležitosť propagovať prírodné vedy

M. B.: Ďakujem Vám za rozhovor. 

V kategórii Veda a výskum v ankete Slovenka roka 2019 sú nominované: SR 10 – prof. RNDr. Daniela Hudecová, PhD., SR 11 – prof. RNDr. Renáta Oriňaková, DrSc., SR 12 – prof. Ing. arch. Jana Pohaničová, PhD.

Ak sa chcete zapojiť do ankety, hlasovať môžete do 3. mája 2019 do 10.00 hod. Viac informácií o hlasovaní: https://www.slovenkaroka.sk/hlasovanie/nominovane-damy-2019/

 

Rozhovor pripravila a uverejnila: Marta Bartošovičová, NCP VaT pri CVTI SR

Zdroj foto: Slovenka.sk a z archívu prof. RNDr. Renáty Oriňakovej, DrSc. 

 

Súvisiace:

Hore
Aurelium - centrum vedy
Publikácie Veda v CENTRE
kúpa časopisov jún 2016
Quark_2019
Bratislavská vedecká cukráreň
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Extrapolácie 2019
Zaujímavosti vo vede
Rastliny využívajú oxid uhličitý na fotosyntézu.
Zistite viac