Die Leibniz Instituut vir Polimeernavorsing (IPF) in Dresden, Duitsland en die Departement Chemie en Polimeerwetenskap by die Universiteit Stellenbosch, (US) het 'n gesamentlike IPF-US navorsingsgroep vir polimeerskeiding gevestig.
Hierdie groep van 20 lede wat oor Afrika en Europa versprei is, word deur prof Albena Lederer gelei wat sedert 2007 aan die hoof staan van die Sentrum vir Makromolekulêre Struktuuranalise in die Instituut vir Makromolekulêre Chemie by IPF Dresden. Sy beklee tans ook die Sasol Navorsingsleerstoel in Analitiese Polimeerwetenskap aan die US, wat voorheen 12 jaar lank deur prof Harald Pasch beklee is.
Prof Lederer, wat haar tyd eweredig tussen Stellenbosch en Dresden verdeel, sê beide groepe vind tans baat by die analitiese en tegniese toerusting in die onderskeie laboratoriums, asook by die betrokke navorsers se diverse vaardighede.
“Prof Pasch het met verloop van tyd 'n indrukwekkende en unieke reeks analitiese en tegniese toerusting hier in sy laboratrium by die US opgebou. By internasionale konferensies het hy ons altyd met opwindende resultate geïnspireer, ondanks die feit dat hy van 'n ontwikkelende land afkomstig was," verduidelik sy in haar kantoor in die US se Polimeerwetenskap-gebou.
In 2016, na afloop van een van hierdie internasionale konferensies, het hy haar genooi om sy laboratorium te kom besoek, veral met sy naderende aftrede in gedagte. Dit is hier waar die idee van 'n gesamentlike navorsingsgroep die lig gesien het.
“Dit was nie maklik om dit van die grond af te kry nie, aangesien dit 'n eerste vir IPF Dresden, sowel as vir Stellenbosch was om twee groepe en twee laboratoriums onder een sambreel te kombineer," voeg sy by.
Sedert die amptelike vestiging van die groep in 2020, het hulle befondsing by nasionale en internasionale befondsingsagentskappe soos die Europese Unie, die Europese Unie se Horizon 2020 programme, die Alexander von Humboldt Stigting, Suid-Afrika se Nasionale Navorsingstigting (NNS), SASOL, die Deutsche Forschungsgemeinschaft, die Leibniz-vereniging, die Universiteit Stellenbosch, en die die Agentskap vir Tegnologie-innovasie (TIA) verkry. Die meeste van hierdie projekte behels groot multidissiplinêre spanne en samewerking met navorsers van 'n string instellings in Europa en Suid-Afrika.
Verskuif die grense van polimeeranalise
Bykomend tot unieke multidimensionele skeidings wat deur prof Pasch gevestig is, fokus die groep vandag op die spesifieke aanpassing van die veldvloeifraksionering, (algemeen bekend as FFF) ten einde hoogs komplekse makromolekulêre sisteme effektief en betroubaar te kan analiseer. Veldvloeifraksionering is 'n tegniek wat gebruik word om verskillende komponente van 'n mengsel te skei en analiseer op grond van hulle grootte, vorm, en ander fisiese eienskappe. Hierdie skeiding en kwantifisering van ingekapselde of vrygestelde geneesmiddels wat op hierdie manier gerialiseer word, is van groot belang vir die ontwikkeling van nuwe terapeutiese metodes.
Prof Lederer sê deurdat verskillende metodes gekoppel is, het hulle die diepe begrip van strukturele veranderinge in komplekse makromolekulêre monsters, as 'n funksie van verskeie parameters, verryk.
“In onlangse jare, het ons groot vordering gemaak deur weg te beweeg van 'n probeer-en-faal-benadering, na 'n geteikende teoriegebaseerde metode, wat analitiese voorspellings insluit. Ons beplan om oor die volgende paar jaar termiese veldvloeifraksionasie in 'n kragtige stuk gereedskap te ontwikkel wat byvoorbeeld gebruik kan word vir die bestudering van ultrahoë molekulêregewig poli-olifiene of vir die verspreiding van plasmoniese eienskappe in metaal-polimeer hibriede stelsels".
Sommige van die projekte klink soos wetenskapsfiksie. Die 3D4D2 project is byvoorbeeld daarop gemik om 'n pasgemaakte driedimensionele polimeermatrikstoestel te ontwikkel vir tweeledige geneesmiddelaflewering en behandeling van akute malaria én malariaoordrag. In leketaal beteken dit die ontwikkeling van 'n pasgemaakte toestel wat onder die vel ingespuit kan word en wat met verloop van tyd verskeie teenmalariamiddels op 'n gekontrolleerde wyse kan vrystel, én terselfdertyd malariaverspreiding uitskakel deur oordrag te blokkeer.
Alhoewel hulle steeds redelik ver van die ware Jakob is, sê prof Lederer dat hulle alreeds betekenisvolle vooruitgang gemaak het sedert die aanvang van die projek in 2021. “Ons het nou 'n span bestaande uit wêreldklas internasionale navorsers met unieke spesialiskennis wat kan bydra tot, en 'n betekenisvolle stap vorentoe moontlik kan maak in die behandeling van malaria".
Voordele van diversiteit
Behalwe vir toegang tot unieke toerusting, sê prof Lederer, is die groot voordeel van so 'n internasionale samewerking die blootstelling wat jong wetenskaplikes en nagraadse studente kry aan ander maniere van dink en doen: “Ek glo jy moet oop wees vir die wêreld en daaruit leer. Elkeen in my groep kry dus 'n geleentheid om laboratriums te ruil en nuwe tegnieke en vaardighede in 'n nuwe omgewing aan te leer".
Slegs onlangs het nadoktorale genoot Dr Martin Geisler en PhD-student Joshua Johani vanaf IPF Dresden gearriveer om die volgende gedeelte van hulle werk by die US te verrig, terwyl dr Helen Pfukwa vanaf Julie tot September vanjaar IPF Dresden sal besoek.
Prof Lederer se groep was ook onlangs gasheer vir die 34ste Internasionale Simposium oor Polmeeranalise en Karakterisering – die eerste keer in sy 35 jaar lange bestaan dat dit in Afrika gehou is. Dit is deur meer as eenhonderd afgevaardigdes bygewoon, wat 'n afvaardiging van tien van SASOL ingesluit het. Die plaaslike reëlingskomitee het bestaan uit prof Lederer, dr Helen Pfukwa (US) en dr Susanne Boye (IPF Dresden).
Behalwe navorsing oor teoretiese en toegepaste veldvloeifraksionering vir komplekse nanostrukture, fokus die groep ook op nuwe karakteriseringsmetodes en skeiding van poli-olifiene by hoë temperature, asook innoverende metodes vir die ontleding van natuurlike en komplekse sintetiese polimere en vir die ontwikkeling van materiale uit hernubare hulpbronne.
Volgens prof Peter Mallon, hoof van die Departement Chemie en Polimeerwetenskap by die US, is die feit dat beide die US en IPF daarby baat, een van die hooffaktore wat bydra tot die sukses van die samewerking: “Dit is werklik 'n gelyke vennootskap wat die komplementêre toerusting en kundigheid in polimeerskeiding by beide instellings ontgin. Dit gee aan nagraadse studente en personeel van beide instellings die geleentheid vir blootstelling aan 'n wyer reeks analitiese instrumente en kundigheid wat andersins nie moontlik sou wees nie," sluit hy af.
Prof Louise Warnich, Dekaan van die US se Fakulteit Natuurwetenskappe, sê die sukses van die ooreenkoms met IPF het tot dusver hulle stoutste verwagtinge oortref: “Hierdie tipe ooreenkoms bied 'n werkbare oplossing vir die probleem van skaars kundigheid wat nie plaaslik beskikbaar is nie. As gevolg van die sukses van die huidige reëling, oorweeg ons soortgelyke ooreenkomste vir ander spesialisgebiede".
Prof Brigitte Voit, Hoof van die IPF Instituut vir Makromolekulêre Chemie, beklemtoon ook die wedersydse voordeel wat beide instansies uit die samewerking geniet: “Dit is ongelooflik om te sien hoe hierdie eerste-van-sy-soort aanstelling gelei het tot 'n groot stap vorentoe in die ontwikkeling van nuwe analitiese instrumente en die bevordering van die wetenskap".
Op die foto bo: Prof. Albena Lederer het sedert 2020 'n gesamentlike aanstelling van die Leibniz Instituut vir Polimeernavorsing (IPF) Dresden in Duitsland en die US. Sy het nou haar polimeerskeidingsnavorsingsgroep by IPF wat in 2007 gestig is, uitgebrei om ook die Sasol Navorsingsleerstoel by die US in te sluit. Die navorsingsgroep van 20 lede sluit die volgende wetenskaplikes in: Dr Susanne Boye (IPF), Dr Martin Geisler (IPF), Dr Zanelle Viktor (US/IPF), Dr Helen Pfukwa (US) en Dr Upenyu Muza (IPF/US). Fotokrediet: Leibniz-IPF, Juliana Socher
