Inteligentne systemy dla onkologii i środowiska, zielony wodór i bezpieczeństwo budynków - mamy granty na przełomowe badania!

Będą opracowywać m.in. nowatorskie metody leczenia raka skóry, systemy do badania bezpieczeństwa budynków, technologie do produkcji wodoru i oczyszczania wody oraz nowe nanomateriały do inteligentnej ochrony rolniczych upraw.

 

 

W poszukiwaniu nowej metody leczenia nowotworów skóry

 

 

Niezwykle ważne wyzwania podejmie w swoich badaniach dr hab. inż. Bożena Tyliszczak, prof. PK. Będzie pracować nad nowym systemem transdermalnym, zawierającym anizotropowe nanocząstki Janusa pełniące rolę nośników cytostatyków do celowanej terapii nowotworów skóry. Na projekt pn. „Nanocząstki Janusa - badania nad wpływem dualizmu nośników substancji aktywnej w terapii celowanej nowotworów skóry z zastosowaniem układów transdermalnych” pozyskała 2 027 921 zł z konkursu OPUS 28.

 

 

Liczba nowotworów skóry rośnie w ostatnich latach. Ich diagnozowanie i leczenie wiąże się z poważnymi problemami zdrowotnymi, wpływającymi na samopoczucie pacjentów i koszty opieki zdrowotnej. – Wyzwaniem dla współczesnej medycyny jest opracowanie nowych, skuteczniejszych farmaceutyków, tak aby w jak największym stopniu zapobiegać wzrostowi i namnażaniu się komórek nowotworowych. W przypadku cytostatyków, czyli grupy leków stosowanych w chemioterapii, problemem jest to, że podawana pacjentowi substancja czynna oddziałuje na cały organizm i tylko niewielka jej część trafia do miejsca objętego chorobą. Uzyskanie zadowalających efektów leczenia wiąże się więc ze zwiększeniem stosowanej dawki lub częstości podawania leku, a cytostatyki charakteryzują się wąskim indeksem terapeutycznym, czyli niewielką różnicą między ich właściwościami terapeutycznymi i toksyczną dawką. Celem naszych badań jest opracowanie, krok po kroku, nowej metody wytwarzania biomateriału będącego systemem przezskórnej aplikacji leku,  zawierającego nanocząsteczki Janusa, które mogą pełnić funckję nośnika cytostatyków – wyjaśnia naukowczyni z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Fizyki Politechniki Krakowskiej.

 

 

Jak zapowiada, nowy system może poprawić efektywność dostarczania substancji aktywnych bezpośrednio do komórek nowotworowych, a także zmniejszyć toksyczne działanie leku na zdrowy organizm komórki.

 

 

Nowy projekt prof. Tyliszczak wpisuje się w jej bogate zainteresowania badawcze. Naukowczyni specjalizuje się w biomateriałach, nowoczesnych systemach dostarczania leków oraz materiałach funkcjonalnych. Jest autorką ponad 200 publikacji naukowych, w tym 90 indeksowanych w JCR, 14 patentów oraz 5 zgłoszeń patentowych, kierownikiem oraz wykonawca kilkunastu projektów badawczych finansowanych przez FNP,  NCBR, NCN oraz MNiSW. Odbyła 12 staży przemysłowych i 11 naukowych, m.in. na Stanford University, University of Strathclyde w Glasgow, French Atomic Energy and Alternative Energies Commission (CEA) wspólnie z French National Institute for Nuclear Science and Technology (INSTN), University of Porto, University of Veterinary and Pharmaceutical Sciences Brno.  Członkini zespołów eksperckich m.in. w MRiT, MNiSW, KE, NCBR, FNP, NAWA, PARP, BGK, MCP, CPPC oraz Czech Science Foundation. Za swoje wynalazki była wielokrotnie nagradzana na międzynarodowych wystawach wynalazków i targach innowacji.

 

 

Luminescencyjne systemy dla bezpiecznych budynków i badań aerodynamicznych

 

 

Dr inż. Maciej Pilch zrealizuje projekt pt. „Nowe hybrydowe, wysokoczęstotliwościowe i ultra-precyzyjne luminescencyjne systemy Pressure Sensitive Paints do testów aerodynamicznych budynków wysokościowych oraz badań wpływów środowiskowych dynamicznych zjawisk atmosferycznych na budowle i ludzi”. Pozyskał na niego finansowanie w wysokości 2 815 600 zł.  – Podejmuję wyzwanie opracowania i przetestowania w tunelu aerodynamicznym innowacyjnych systemów Pressure Sensitive Paints (PSP) o nowych mechanizmach działania. Takie systemy służą do oceny bezpieczeństwa budynków, poddanych wpływom środowiskowym, w tym przede wszystkim wpływom wiatru – mówi dr inż. Maciej Pilch.

 

Testy aerodynamiczne odgrywają kluczową rolę w zapewnianiu odporności budynków na działanie wiatru, zapobieganiu zagrożeniom, takim jak odrywanie się elementów elewacji oraz umożliwiają badanie wpływu środowiska na budynki i ludzi. – Obecnie stosowane techniki pomiarowe mają ograniczoną rozdzielczość przestrzenną, co utrudnia pomiar ciśnień na skomplikowanych geometrycznie powierzchniach, szczególnie w wąskich obszarach i na krawędziach budynków. Dlatego istnieje pilna potrzeba stworzenia systemów, które umożliwią dokładne mapowanie rozkładów ciśnień podczas testów aerodynamicznych w inżynierii wiatrowej. Idealnym rozwiązaniem mogłyby być systemy Pressure Sensitive Paints (PSP), ale obecnie ich czułość jest zbyt niska, a  czas odpowiedzi zbyt długi, co ogranicza  ich zastosowanie w dokładnych, wysokoczęstotliwościowych testach aerodynamicznych. Celem mojego rojektu jest opracowanie systemów PSP o wysokiej czułości na zmiany ciśnienia i krótkim czasie odpowiedzi, które będą mogły funkcjonować w zakresie ciśnienia atmosferycznego (±200 hPa) – zapowiada naukowiec.

 

Dzięki rozwiązaniom, opracowywanym m.in. przy wykorzystaniu nowoczesnej infrastruktury Laboratorium Aerodynamiki Środowiskowej Politechniki Krakowskiej, możliwe będzie jednoczesne mapowanie rozkładów ciśnień na powierzchniach wszystkich konstrukcji budowlanych w dużych obszarach miejskich. – To znacząco poprawi dokładność i rozdzielczość przestrzenną wyników takich badań – mówi dr inż. Maciej Pilch. – Projekt przyczyni się do rozwoju inżynierii lądowej, urbanistyki oraz projektowania bezpieczniejszych i bardziej ekologicznych budynków.

 

W planie badań jest opracowanie nowych systemów PSP z innowacyjnymi mechanizmami działania, ich selekcja i optymalizacja, konstrukcja przystawki UV-PSP do wielkowymiarowego tunelu aerodynamicznego, jej kalibracja oraz wstępne testy aerodynamiczne, a także przeprowadzenie wysokoczęstotliwościowych testów aerodynamicznych wieżowców, kompleksów miejskich i badanie wpływu dynamicznych zjawisk atmosferycznych na budynki i ludzi z zastosowaniem nowoopracowanych systemów PSP.  – W projekcie zostanie opracowanych sześć typów nowych systemów PSP, w tym: High-Frequency Solvent Quenched PSP, Hybrid Oxygen-Solvent Quenched PSP, Variable-Thickness PSP, Dual-Layer Dual-Solvent Quenched PSP, Emulsion-Solvent Quenched PSP oraz Micelle-Solvent Quenched PSP. Opracowane systemy będą poddane dokładnej analizie spektroskopowej, kalibracji ciśnieniowej oraz testom aerodynamicznym – zapowiada naukowiec Wydziału Inżynierii Lądowej.

 

 

Sukces w prestiżowym konkursie grantowym NCN jest kolejnym prestiżowym osiągnięciem Macieja Pilcha. Jego działalność badawcza skupia się na dwóch obszarach: luminescencyjnych systemach sensorycznych do testów aerodynamicznych w obszarze inżynierii wiatrowej oraz nowoczesnych technikach wytwarzania addytywnego (druku 3D) z wykorzystaniem żywic fotoutwardzalnych oraz elektroosadzania. Badania realizuje kierując licznymi projektami, m.in. w ramach programów Proof of Concept (FENG) Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (FNP), „Inkubator Innowacyjności 4.0” Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, "Diamentowy Grant" MNiSW,  PRELUDIUM 20 Narodowego Centrum Nauki (NCN), "LIDER"  Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBiR) oraz projektów w ramach programu „Studenckie koła naukowe tworzą innowacje” 2023/2024 i 2024/2025. Niedawno dr inż. Maciej Pilch otrzymał prestiżowe stypendium START Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. 

 

 

 Czerwone kropki węglowe do produkcji wodoru i oczyszczania wody

 

 

Dzięki środkom z programu Sonata 20  dr inż. Wiktor Kasprzyk będzie pracował nad nową generacją nanomateriałów luminescencyjnych na bazie czerwono świecących kropek węglowych. – Takie materiały, wykorzystywane w nowoczesnych procesach fotokatalitycznych, mogą znaleźć zastosowanie m.in. w systemach oczyszczania wody, w produkcji wodoru przy użyciu światła słonecznego, w fotodynamicznej terapii nowotworów, a także jako komponenty nowoczesnych czujników środowiskowych i biomedycznych – mówi naukowiec Politechniki. Na przedsięwzięcie pt. „Przekształcenie czerwonej gorączki kropek węglowych w czerwony dywan dla fotokatalizy”, które będzie realizowane w Katedrze Biotechnologii i Chemii Fizycznej Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej PK, otrzymał finansowanie w wysokości 2 271 600 zł.

 

 

– Pomimo wielu doniesień o czerwono-emisyjnych kropkach węglowych opartych na kwasie cytrynowym, ich synteza, separacja i identyfikacja właściwych struktur fluoroforów pozostają wyzwaniem. Nasz projekt podejmuje próbę jednoznacznej identyfikacji tych struktur oraz opracowania protokołów syntezy i oczyszczania umożliwiających uzyskanie materiałów o kontrolowanych właściwościach optycznych i fotokatalitycznych – wyjaśnia Wiktor Kasprzyk.  

 

Jego badania obejmą syntezę kropek węglowych oraz miceli o kontrolowanej strukturze, ich funkcjonalizację oraz testy fotokatalityczne pod światłem widzialnym. – Będziemy w nich weryfikować hipotezą, że modyfikacja elektronowego stanu wzbudzonego oraz powierzchniowa inżynieria grup funkcyjnych umożliwi efektywny transfer ładunku i wysoką aktywność fotokatalityczną. Do badań wykorzystamy metody spektroskopii stanu podstawowego i wzbudzonego, chromatografii, spektrometrii mas i obliczeń kwantowo-chemicznych – zapowiada dr inż. Wiktor Kasprzyk.

 

 

W swojej działalności badawczej naukowiec PK koncentruje się na syntezie i charakterystyce materiałów opartych na kwasie cytrynowym – polimerów, kropek węglowych, i wyodrębnionych fluoroforów molekularnych. Kieruje już projektem LIDER finansowanym przez NCBR,  brał udział w licznych inicjatywach krajowych i międzynarodowych (NCN, NAWA, NCBR), realizując staże naukowe m.in. w Australii, USA, Niemczech i Czechach. Jego zainteresowania obejmują strukturalne i spektroskopowe korelacje w materiałach o potencjale aplikacyjnym w fotokatalizie, biologii, inżynierii tkankowej, technologii żywności i optoelektronice. Jest autorem kilkunastu publikacji w międzynarodowych czasopismach z zakresu chemii materiałowej, fotofizyki i chemii analitycznej.

 

 

Nanocząstki pomogą w selektywnej ochronie rolniczych plonów

 

 

W konkursie Sonata 20 finansowanie w wysokości 980 888 zł  otrzymała także dr hab. Olga Długosz, prof. PK na projekt pt: „Bezpieczna ochrona upraw: nanomateriały w DES jako innowacyjne fungicydy selektywne”. Naukowczyni z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej zajmie się opracowaniem nanocząstek w naturalnych rozpuszczalnikach głęboko eutektycznych (NDES), które mają potencjał, by selektywnie eliminować grzyby chorobotwórcze atakujące rośliny uprawne, bez negatywnego wpływu na pożyteczne mikroorganizmy (np. grzyby mykoryzowe czy owady zapylające). Selektywne działanie takich preparatów mogłoby nie tylko zwiększyć skuteczność ochrony roślin, ale również zminimalizować negatywne skutki ekologiczne, co jest kluczowe dla zrównoważonego rolnictwa.

 

 

Autorka projektu wyjaśnia:  – Badania nad selektywnym działaniem nanocząstek stają się kluczowe ze względu na potrzebę ochrony równowagi mikrobiologicznej w glebie i otaczającym środowisku. Grzyby chorobotwórcze, atakujące rośliny, stanowią poważne zagrożenie dla plonów, jednak równie istotne są grzyby korzystne, takie jak grzyby mykoryzowe, które wspomagają wzrost i zdrowie roślin. Opracowanie nanomateriałów zdolnych do precyzyjnego niszczenia jedynie szkodliwych patogenów przy jednoczesnym zachowaniu zdrowotnych właściwości pożytecznych mikroorganizmów to wyzwanie o ogromnym znaczeniu dla rolnictwa. Tylko dzięki precyzyjnemu podejściu możliwe będzie zapewnienie skutecznej ochrony roślin bez zakłócania naturalnej mikroflory gleby i zachowania jej długoterminowej żyzności. Rozpuszczalniki głęboko eutektyczne (DES) są ekologiczną alternatywą dla tradycyjnych rozpuszczalników. Tworzone z naturalnych składników, są biodegradowalne, nietoksyczne i łatwe w otrzymaniu, co czyni je idealnym nośnikiem dla nanocząstek. Ich zdolność do naruszania struktury ścian komórkowych mikroorganizmów umożliwia wzmocnienie działania nanocząstek, które dzięki temu mogą lepiej penetrować komórki patogenów. Takie połączenie nanotechnologii z zieloną chemią może przeciwdziałać powstawaniu oporności u mikroorganizmów.

 

W ramach projektu naukowczyni PK planuje sprawdzenie jak zawiesiny nanocząstek siarczków metali w NDES mogą efektywnie osłabić struktury komórkowe grzybów, zwiększając skuteczność ich eliminacji, ale w sposób selektywny. To podejście badawcze może znaleźć zastosowanie nie tylko w rolnictwie, ale także w przemyśle spożywczym, biomedycynie czy ochronie środowiska.

 

 Dr hab. inż. Olga Długosz, prof. PK w swojej pracy naukowej zajmuje się tworzeniem nowoczesnych nanomateriałów w sposób przyjazny dla środowiska – w systemach przepływowych oraz z użyciem naturalnych rozpuszczalników (DES). Rozpuszczalniki te, dzięki swoim właściwościom, stanowią bardziej zrównoważoną metodę otrzymywania nanomateriałów – z jednej strony zwiększając ich aktywność, a z drugiej ograniczając toksyczność wobec środowiska. Jest kierownikiem kilku projektów badawczych: Miniatura, Sonatina (realizowanego na Uniwersytecie Przyrodniczym w Lublinie). W ramach projektu Sonatina odbyła staż naukowy na Norweskim Uniwersytecie Naukowo-Technicznym w Trondheim.

 

 

 ***

 

 

Naukowcy Politechniki Krakowskiej będą również uczestniczyć w realizacji nagrodzonego finansowaniem wspólnego projektu z Politechniką Wrocławską pt. „Molekularnie wdrukowywane membrany w procesie oczyszczania wody z krótkołańcuchowych PFAS”, którego liderem będzie dr hab. inż. Katarzyna Smolińska-Kempisty z PWr (finansowanie z programu OPUS -  1 572 214 zł). Ze strony PK w badaniach  będzie uczestniczyć dr inż. Joanna Kuc z Katedry Technologii Chemicznej i Analityki Środowiskowej WIiTCh.

 

 

W rozstrzygniętych właśnie konkursach OPUS 28 i SONATA 20 Narodowe Centrum Nauki przyznało 441 naukowczyniom i naukowców ponad 708 mln zł na realizację badań podstawowych. W konkursie OPUS zgłoszono 1823 wnioski, finansowanie otrzymało 234 naukowców. W konkursie Sonata granty przyznano 207 badaczkom i badaczom (spośród 1179 zgłoszonych wniosków).

« powrót