Projekt
Nanosensoryka i obrazowanie z wykorzystaniem efektów kwantowych – synergia szkła i diamentu dla zastosowań w biodiagnostyce nowej generacji
Typ projektu: Projekt badawczy
Okres realizacji: 1 lipca 2019 - 28 września 2023
Instytucja finansująca / Źródło finansowania |
Komentarz | Kontrakt |
---|---|---|
Fundacja na rzecz Nauki Polskiej
. |
- | - |
prof. dr hab. Ryszard Buczyński | Kierownik projektu |
dr hab. Mariusz Klimczak | Główny wykonawca |
mgr Tanvi Karpate | Wykonawca |
dr Adam Filipkowski | Wykonawca |
dr inż. Grzegorz Stępniewski | Wykonawca |
mgr inż. Dominik Dobrakowski | Wykonawca |
Projekt TEAM-NET jest finansowany przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej ze środków UE pochodzących z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój.
Nanodiamenty to maleńkie kryształy diamentu o średnicy kilkudziesięciu nanometrów (czyli milionowych części milimetra), a zatem mniejsze nawet od wirusów. Są to stosunkowo nowe materiały, których unikalne właściwości są aktualnie intensywnie badane w czołowych ośrodkach na świecie pod kątem ich wykorzystania m.in. w onkologii, zarówno do leczenia nowotworów, jak i efektywnego ich diagnozowania, jako nośniki genów oraz jako znaczniki w technologii precyzyjnego obrazowania za pomocą rezonansu magnetycznego. Tym samym, technologie oparte na nanodiamentach znajdują zastosowanie zarówno w badaniach podstawowych, jako cenne narzędzia badawcze, jak również już niedługo będą mogły być wykorzystywane w warunkach klinicznych do poprawy jakości i szybkości precyzyjnej diagnostyki medycznej.
Biodiagnostyka nowej generacji dla chorób neurodegeneracyjnych i nowotworowych
„To ostatnie z zastosowań nanodiamentów będziemy rozwijać w naszym konsorcjum. Jeden z naszych zespołów, który będzie utworzony w Instytucie Biotechnologii i Medycyny Molekularnej (IBMM) w Gdańsku pod opieką dra Pawła Schweigera i dra Dawida Nidzworskiego, będzie pracować nad nowymi superczułymi metodami diagnostycznymi, pozwalającymi na szybkie diagnozowanie chorób neurodegeneracyjnych i nowotworowych. Nanodiamenty posłużą do nanoznacznikowania różnych substancji oraz badania aktywności biologicznej z wykorzystaniem rezonansu magnetycznego” – mówi prof. Ryszard Buczyński z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.
Ultraczułe nanosensory
Ogromne możliwości badawcze i aplikacyjne stwarzają nanodiamenty z tzw. centrami barwnymi. Centra barwne są naturalnymi bądź wprowadzonymi sztucznie defektami struktury krystalicznej diamentu, zdolnymi do absorpcji i emisji światła w temperaturze pokojowej. „Nanokryształy z centrami barwnymi mogą być użyte jako niezwykle dokładne czujniki pól magnetycznych, elektrycznych, temperatury i ciśnienia. Ta tematyka będzie rozwijana w oparciu o najnowsze osiągnięcia fizyki kwantowej przez nowy zespół badawczy, który powstanie na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego pod opieką prof. Wojciecha Gawlika” – wymienia prof. Ryszard Buczyński.
Jak otrzymać diamentowe origami
Kluczową rolę w całym projekcie odgrywa wytwarzanie nanodiamentów. Dotychczas bardzo duże trudności sprawiało otrzymanie dobrej jakości, powtarzalnych geometrycznie nanodiamentów o kontrolowanych własnościach. Grupa prof. Roberta Bogdanowicza z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej opracowała jednak nową metodę syntezowania i chemicznego modyfikowania nanocząstek diamentowych w tzw. „diamentowe origami”, o zaprojektowanych parametrach geometrycznych, właściwościach elektrycznych i optycznych. W ramach projektu TEAM-NET zespół ten będzie rozwijał technologię wytwarzania nanodiamentów.
Całość prac badawczych związanych z doskonaleniem metod wytwarzania oraz wykorzystaniem nanodiamentów w magnetometrii, optyce i biomedycynie realizowana będzie przez interdyscyplinarne konsorcjum, w skład którego wchodzą: Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej oraz Instytut Biotechnologii i Medycyny Molekularnej. W ramach realizacji projektu powołane zostaną cztery nowe grupy badawcze oraz zostanie uruchomiona platforma technologiczna produkcji nanodiamentów, która zapewni dostęp do tych nanomateriałów wielu naukowcom w kraju i zagranicą.
- Yucheng M., Filipkowski A., Stepniewski G., Dobrakowski D., Zhou J., Lou B., Klimczak M., Zhao L., Buczynski R., 2021, Fusion splicing of silica hollow core anti-resonant fibers with polarization maintaining fibers, Journal of Lightwave Technology, vol. 39(10), pp. 3251-3259, 10.1109/JLT.2021.3058888
- Hoang T.V., Dobrakowski D., Stępniewski G., Kasztelanic R., Pysz D., Dinh K.X., Klimczak M., Śmietana M. and Buczyński R., 2020, Antiresonant fibers with single- and double-ring capillaries for optofluidic applications, Optics Express, vol. 28(22), pp. 32483-32498, 10.1364/OE.404701