Poznaj młodych odkrywców biorących udział w Konkursie Naukowym E(x)plory! [część II]

19 marca odbędzie się Regionalny Festiwal Naukowy E(x)plory! Wraz z Fundacją Pro Mathematica mamy przyjemność być gospodarzem tego wyjątkowego wydarzenia! Poznamy na nim projekty badawcze biorące udział w Konkursie Naukowym E(x)plory. Festiwal to też możliwość wzięcia udziału w warsztatach i pokazach naukowych. W tym roku każdy może wziąć udział w wydarzeniu online. Już dziś zapraszamy do bezpłatnej rejestracji na www.explory.pl/2021!

Zachęcamy Was do poznania projektów młodych badaczy, które będą zaprezentowane w trakcie wrocławskiej edycji Regionalnego Festiwalu Naukowego E(x)plory! Oto ich druga część [czytaj część I]:

„Shine bright like a Broccoli” – projekty nowych fluorescencyjnych ryboprzełączników, analiza ich struktury drugo- i trzeciorzędowej oraz działania w warunkach in silico i in vitro

Autorzy: Marta Luterek, Olga Kowalska

Opiekunowie naukowi: prof. dr hab. Janusz Bujnicki, dr Tomasz Wirecki

Szkoły: II Liceum Ogólnokształcące im. Hugona Kołłątaja w Wałbrzychu, II Liceum Ogólnokształcące z Oddziałami Dwujęzycznymi im. Adama Mickiewicza w Słupsku

Opis projektu:

Celem projektu było zaprojektowanie ryboprzełączników – cząsteczek RNA zdolnych do regulacji ekspresji genów dzięki wiązaniu małych cząsteczek chemicznych (ligandów). Wykorzystałyśmy fluorescencyjny aptamer (sekwencję wiążącą ligand) o nazwie Brokuł. Za pomocą narzędzi bioinformatycznych wprowadziłyśmy substytucje do aptameru Brokuła oraz zaprojektowałyśmy platformę ekspresyjną – sekwencję umożliwiającą regulację ekspresji genu. Według analiz in silico aptamery naszych cząsteczek wykazują strukturalne podobieństwo do Brokuła, a same konstrukty działają poprawnie. Eksperymenty in vitro potwierdziły wiązanie ligandu przez aptamer i wywołanie fluorescencji, a w planach są dalsze analizy mające na celu sprawdzenie skutecznej regulacji ekspresji określonego genu.

Huragan w filiżance

Autor: Nina Cielica

Opiekun naukowy: Barbara Szymańska-Markowska

Szkoła: III Liceum Ogólnokształcące im. A. Mickiewicza w Katowicach

Opis projektu:

Projekt zakłada badanie zachowania wirów, które formują się w trakcie dyfuzji kawy oraz mleka i zdeterminowanie znaczących dla tego procesu czynników. Do przeprowadzenia pomiarów jest wykorzystywany stworzony model. Składa się on ze statywu laboratoryjnego ze strzykawką, przez którą mleko przepływa do znajdującej się pod nią filiżanki z kawą, umieszczonej na obrotowej tarczy. Analiza zjawiska jest możliwa dzięki wykorzystaniu kamery termowizyjnej i aparatu. Pierwsze pomiary wskazują, że na zachowanie wirów mają wpływ temperatura substancji, szybkość i kierunek obrotu tarczy, na której znajduje się filiżanka i stosunek objętości płynów. Dostrzegalna jest też analogia do kształtów formowanych przez prądy powietrzne, wiry wodne, chmury burzowe na Jowiszu, czy tworzące się galaktyki.

Nowe życie telefonu z tarczą obrotową do wybierania numeru

Autor: Jacek Stankiewicz

Opiekun naukowy: Rafał Stankiewicz

Szkoła: Katolicka Szkoła Podstawowa im. Św. Jadwigi Królowej w Krakowie

Opis projektu:

Projekt polega na uruchomieniu starego telefonu z tarczą obrotową do wybierania numeru. Jest to telefon przystosowany wyłącznie do współpracy z analogową linią telefoniczną i centralą starego typu oraz wybieraniem impulsowym. Celem projektu jest umożliwienie nawiązywania połączeń z tego telefonu za pośrednictwem sieci GSM w taki sposób, aby użytkownik tego telefonu miał wrażenie, że korzysta z telefonu takiego jak kilkadziesiąt lat temu. Główne założenia: – pozostawienie jak najwięcej oryginalnych elementów – funkcjonalność jak najbardziej zbliżonej do oryginalnej, tak aby użytkownik tego telefonu miał wrażenie, że rzeczywiście korzysta z analogowego telefonu tak jak kilkadziesiąt lat temu – dodatkowa elektronika mieści się w obudowie telefonu. Główne elementy to moduł ESP826 i moduł GSM.

PSRK – Preparat stymulujący regenerację komórkową

Autorzy: Krzysztof Machaczka, Emilia Janas, Jan Michalec

Opiekun naukowy: Jakub Niewiedział

Szkoła: Liceum Ogólnokształcące Zakonu Pijarów im. ks. Stanisława Konarskiego w Krakowie

Opis projektu:

Projekt polega na przeprowadzeniu badań prowadzących do opracowania leku, który będzie stymulował tkanki do szybszej regeneracji po odniesieniu nieznacznych obrażeń lub działał jako pomoc pooperacyjna. Preparat będzie kierowany zwłaszcza do osób z problemami w gojeniu ran. Lek będzie działał przede wszystkim na skórę oraz mięśnie. Badania prowadziliśmy w trzech etapach. Najpierw badania literaturowe, potem doświadczenia badające skład leku a na koniec dokładną analizę jego działania na poszczególne tkanki. Efektem końcowym naszych dotychczasowych badań jest uzyskanie preparatu opartego na matrycy do hodowli tkanek, kolagenie (I, III, XXIX) oraz chitozanie, który tworzy homeostazę dla tkanek, dostarcza im substancji odżywczych i przyśpiesza replikację komórek powodując szybsze gojenie ran.

Filtrowanie wody w celach spożywczych – Analiza produktu rynkowego i prototyp filtra

Autorzy: Adam Jędrychowski, Justyna Stępińska, Patrycja Strach

Opiekun naukowy: Joanna Niemiec

Szkoła: Technikum Chemiczne i Ochrony Środowiska nr 3 w Krakowie

Opis projektu:

Praca miała na celu zbadanie zmiany zawartości soli mineralnych w wodzie kranowej po przefiltrowaniu przez przykładowy, dostępny na rynku filtr węglowy oraz opracowaniu i zbadaniu swojego prototypu. Do stworzenia własnej wersji użyto węgla aktywnego oraz zeolitu klinoptylolitu, które zespolono za pomocą 60% wodnego roztworu teflonu i sprasowano. Wykonano takie analizy jak: konduktometryczny pomiar zasolenia, argentometryczne oznaczanie chlorków i spektrofotometryczny pomiar zawartości jonów PO4(3-), NO3(-), NH4(+). Badania potwierdziły, że dostępny na rynku filtr znacznie zwiększał zawartość soli, a w szczególności chlorków w filtrowanej wodzie. Natomiast woda otrzymana po przefiltrowaniu przez własny prototyp, miała dużo mniejsze przyrosty stężenia jonów.

Chaos przestrzenny w Komorowicach Krakowskich

Autor: Szymon Mol

Opiekun naukowy: Marek Wójtowicz

Szkoła: Uniwersytet Jagielloński, Studia Matematyczno-Przyrodnicze w Krakowie

Opis projektu:

Chaos przestrzenny polegający na nieefektywnym wykorzystaniu terenu jest problemem coraz częściej występującym w strukturach osadniczych Polski. Komorowice Krakowskie są dzielnicą Bielska-Białej. W przeciągu ostatnich kilkunastu lat podlegały intensywnym procesom osadniczym. W celu zbadania układu przestrzennego opracowałem mapę użytkowania ziemi oraz przeprowadziłem obserwacje terenowe. Na badanym obszarze stwierdziłem występowanie chaosu przestrzennego. Zidentyfikowałem przyczyny jego powstawania, uwzględniając uwarunkowania prawne. Określiłem negatywne skutki badanego zjawiska. W ostatnim rozdziale przedstawiłem propozycje rozwiązania problemu i minimalizacji jego negatywnych skutków, co może przyczynić się do bardziej zrównoważonego rozwoju Komorowic Krakowskich.

Spectroplot – Algorytm Genetyczny i Aplikacja do analizy ilościowej leków i barwników

Autorzy: Tymoteusz Typrowicz, Jakub Podolak, Daniel Goc, Piotr Panek

Opiekun naukowy: Wojciech Przybylski

Szkoła: V Liceum Ogólnokształcące im. A. Witkowskiego w Krakowie

Opis projektu:

Projekt polegał na opracowaniu programu komputerowego oraz aplikacji internetowej, która pozwalała interpretować szybko i dokładnie dane z pomiarów spektrofotometrycznych. Działanie programu opiera się na przybliżaniu wykresu funkcji bazując na szczątkowych pomiarach laboratoryjnych.

Celuloza bakteryjna w codzienności

Autor: Hanna Żurek

Opiekun naukowy: Wojciech Przybylski

Szkoła: V Liceum Ogólnokształcące im. A. Witkowskiego w Krakowie

Opis projektu:

Celuloza bakteryjna może być użyta jako opatrunek, baza do tworzenia alternatyw dla plastikowych woreczków oraz jako osłona dla leków podawanych doustnie. Umożliwiają to jej cechy: łatwość otrzymywania, nierozpuszczalność w wodzie, higroskopijność. Stwierdzono, że wyhodowana celuloza jest dobrym nośnikiem leku oraz substancji, w związku z tym badania skierowano w stronę użycia jej jako szkieletu dla kapsułki o specyficznie wybranym miejscu uwolnienia substancji czynnej. Stworzono prototyp kapsułki, której rozpad następowałby dopiero w jelicie cienkim lub dokładnie w żołądku.

Autonomous Hybrid System for Human Rescue

Autorzy: Franciszek Mikołajczyk, Ludwik Skowronek, Zygmunt Skowronek

Opiekun naukowy: Jakub Niewiedział

Szkoła: V Liceum Ogólnokształcące im. A. Witkowskiego w Krakowie, Uniwersytet Jagielloński, Zespół Szkół Łączności w Krakowie im. Obrońców Poczty Polskiej w Gdańsku

Opis projektu:

Nasz projekt polega na użyciu specjalnie zaprojektowanych dronów do poszukiwania ludzi zaginionych na morzu. W skrócie możemy go opisać w ten sposób: Na obszar w którym najprawdopodobniej znajdują się poszukiwane osoby zostaje wysłany statek, z którego autonomicznie startuje kilka dronów hybrydowych, wyposażonych w kamery termowizyjne, na jednym tankowaniu przeszukują one obszar dookoła statku o promieniu 50 km, po czym wracają do bazy. Jeśli w danej lokalizacji poszukiwania zakończyły się niepowodzeniem, statek przepływa w inne miejsce, drony są szybko tankowane i cała procedura może zostać powtórzona od nowa. Aktualnie mamy już prototyp drona hybrydowego i pracujemy nad algorytmem, który będzie automatycznie rozpoznawał ludzi za pomocą kamery termowizyjnej.

EduGen – szkolny test na genotyp chronotypu rannego ptaszka i nocnej sowy mający na celu poprawę produktywności i jakości życia uczniów

Autor: Martyna Koronowicz

Opiekuni naukowi: Agata Bury, Adam Master

Szkoła: VI Liceum Ogólnokształcące im. Adama Mickiewicza w Krakowie

Opis projektu:

Projekt wykorzystuje metody medycyny molekularnej w rozwijającej się edukacji spersonalizowanej, której celem jest zidentyfikowanie i wykorzystanie personalnych cech genetycznych uczniów w celu poprawy ich produktywności, ułatwienia rozwoju przyszłej kariery zawodowej, a w konsekwencji poprawy jakości ich życia. Rytm okołodobowy to podstawowy proces biologiczny regulujący stan snu i czuwania, którego zaburzenie może prowadzić do nieprawidłowego rozwoju psychosomatycznego uczniów, jak również chorób cywilizacyjnych. Produktem niniejszej pracy jest genetyczny test identyfikujący chronotyp rannego ptaszka, nocnej sowy oraz innych cech uczniów takich jak cechy poznawcze i eksploracyjne, zasocjowanych ze zmiennymi SNP w DNA. EduTest może poprawić m.in. samoocenę i produktywność uczniów.

BreedSelector – inteligentny dobór rasy psa na podstawie wywiadu

Autorzy: Dominik Płachta, Mateusz Nalepka, Jan Sikoń

Opiekun naukowy: Marcin Kowalski

Szkoła: Zespół Szkół Mechaniczno – Elektrycznych w Tarnowie

Opis projektu:

„BreedSelector” to aplikacja wykorzystująca algorytmy sztucznej inteligencji, której zadaniem będzie dobór odpowiedniej rasy psa do potrzeb i możliwości osoby planującej adopcję zwierzęcia. Na początku, za pośrednictwem czatu, AI przeprowadzi rozmowę z użytkownikiem w celu sprecyzowania wymagań. Następnie, użytkownik będzie mógł wysłać zdjęcia psów, które się mu podobają. Na podstawie udzielonych odpowiedzi i po rozpoznaniu grafik, algorytm przedstawi i opisze rasy psów najbardziej pasujących do wymagań użytkownika. Oprócz powyższych możliwości, planujemy dodać funkcje dla osób niepełnosprawnych i pomoc w dobraniu rasy psa np. dla osób niewidomych. Mamy przekonanie, że taka aplikacja pomogłaby w wyborze odpowiedniego towarzysza, a zarazem zmniejszyła ilość tych porzucanych.

Wykrywanie alergii krzyżowych z wykorzystaniem AI

Autorzy: Artur Kuruc, Aleksandra Cybułka, Paweł Bomba

Opiekun naukowy: Marcin Kowalski

Szkoła: Zespół Szkół Mechaniczno – Elektrycznych w Tarnowie

Opis projektu:

Alergie to poważny problem. Niekiedy reakcje alergiczne niosą ze sobą tylko lekkie objawy takie jak swędzenie, katar czy kaszel, ale zdarza się, że dochodzi do bardzo gwałtownej reakcji organizmu np. w postaci wstrząsu anafilaktycznego. Oprócz alergii na pewne określone i przebadane substancje występuję również alergie krzyżowe: np. często osoby uczulone na pyłki brzozy reagują alergicznie również na jabłka. Alergii krzyżowych jest wiele i nierzadko wykrycie zależności między alergenami wymaga wielu badań. Ciągle odkrywane są nowe alergie krzyżowe, ale dalej nie znaleziono sposobu, który umożliwiłby jednoznaczne stwierdzenie ich wystąpienia – określane jest jedynie prawdopodobieństwo ich obecności. Mając to na uwadze uważamy, że program wykrywający zależności krzyżowe mógłby ułatwić badania.