Tematy prac licencjackich, inżynierskie i gasisterskie
1. Analiza zanieczyszczeń alkaloidami pirolizydynowymi w ekstraktach ziołowych techniką LC-MS/MS
dr hab. Krzysztof Stolarczyk
dr hab. Elżbieta U. Stolarczyk, Narodowy Instytut Leków w Warszawie
Alkaloidy pirolizydynowe (PA) to nazwa dużej grupy naturalnych substancji wytwarzanych głównie przez rośliny, ale także przez grzyby i bakterie. Niektóre gatunki roślin wytwarzają te związki w celu ochrony przed roślinożercami. Rośliny zielarskie, które zawierają alkaloidy pirolizydynowe, takie jak: podbiał, lepiężnik i żywokost, są albo zabronione do użytku wewnętrznego, albo ich dawkowanie jest ograniczone w zależności od zawartości alkaloidów.
Alkaloidy pirolizydynowe mogą mieć wpływ mutagenny, genotoksyczny i rakotwórczy (rakotwórczy) na organizmy żywe. Dlatego istnieje potrzeba opracowania metod badania zanieczyszczeń preparatów ziołowych alkaloidami pirolizydynowymi z punktu widzenia niekorzystnego wpływu na organizm człowieka. Celem pracy jest opracowanie metody oznaczania zanieczyszczeń alkaloidami pirolizydynowymi w wybranych ekstraktach ziołowych techniką LC-MS/MS.
2. Badanie N-nitrozoamin i N-nitrozo zanieczyszczeń w substancjach czynnych i produktach leczniczych
dr hab. Krzysztof Stolarczyk
dr hab. Elżbieta U. Stolarczyk, Narodowy Instytut Leków w Warszawie
Duża grupa nitrozoamin klasyfikowana jest jako substancje rakotwórcze w produktach spożywczych (suplementy diety) oraz w produktach farmaceutycznych. Mogą one pochodzić zarówno z procesu syntezy, przechowywania substancji czynnych, jak i procesu wytwarzania oraz przechowywania produktu farmaceutycznego. Komitet Europejskiej Agencji Leków (EMA) ds. produktów leczniczych stosowanych u ludzi wymaga, aby posiadacze pozwoleń na dopuszczenie do obrotu produktów leczniczych stosowanych u ludzi dokonali przeglądu swoich leków ze względu na możliwą obecność N-nitrozoamin i przebadali wszystkie produkty obarczone ryzykiem. W przypadku kiedy N-nitrozoaminy zostaną wykryte w jakichkolwiek ich produktach leczniczych, podmioty odpowiedzialne muszą bezzwłocznie poinformować władze, aby możliwe było powzięcie właściwych procedur oczyszczania, kontrolingu i działań regulacyjnych. Pojawiło się wiele przypadków wycofania produktów z rynku co świadczy o tym, jak ważne jest wcześniejsze monitorowanie tych zanieczyszczeń i ich przewidywanie. Kluczowym punktem do zmniejszenia lub eliminacji ryzyka jakie stanowia? dla człowieka, jest ich wczesne wykrycie oraz usunięcie tych zanieczyszczeń. Zasadne jest więc opracowanie metod analitycznych, które umożliwiają monitorowanie i oznaczenie tych związków na niskich poziomach stężeń. Celem pracy jest badanie N-nitrozoamin i N-nitrozo zanieczyszczeń w substancjach czynnych i produktach leczniczych
3. Opracowanie metody oznaczanie azotanów i azotynów w produktach leczniczych techniką GC-MS/MS
dr hab. Krzysztof Stolarczyk
dr hab. Elżbieta U. Stolarczyk, Narodowy Instytut Leków w Warszawie
Azotany i azotyny to związki chemiczne, które od wielu lat są stosowane jako dodatki do produktów spożywczych, głównie ze względu na ich zdolność do konserwacji żywności, przedłużania jej trwałości oraz nadawania jej świeżego i apetycznego wyglądu. Mają one za zadanie przede wszystkim zapobieganie rozwojowi bakterii, a także wirusów, grzybów i pleśni. Azotany same w sobie nie mają szkodliwego wpływu na organizm, jednak w procesie ogrzewania lub w wyniku reakcji z kwasami żołądkowymi, mogą ulegać przekształceniu w azotyny. Z kolei azotyny, w wyniku reakcji z białkami (aminami i amidami), w żołądku, mogą nitrozować związki (w szczególności aminy II-rzędowe) do nitrozamin, z których aż 90% ma potencjalne działanie rakotwórcze. Celem pracy jest opracowanie metody oznaczanie azotanów i azotynów w produktach leczniczych techniką GC-MS/MS.
4. Wpływ kształtu nanocząstek złota (kule, gwiazdy i kwiaty) w połączeniu z wybranym bioflawonoidem na aktywność przeciwdrobnoustrojową
dr hab. Krzysztof Stolarczyk
dr hab. Elżbieta U. Stolarczyk, Narodowy Instytut Leków w Warszawie
Nanostruktury złota cieszą się dużym zainteresowaniem w badaniach naukowych ze względu na ich szerokie zastosowanie w fotonice, elektronice, katalizie, detekcji optycznej i obrazowaniu, terapii fototermalnej czy fotodynamicznej oraz w dostarczaniu substancji aktywnych. Fizykochemiczne i biologiczne właściwości nanostruktur złota różnią się w zależności od ich wielkości, kształtu, porowatości i modyfikacji powierzchni oraz wielu innych właściwości. Nanocząstki złota mają właściwości antybakteryjne i przeciwnowotworowe. Ekstrakty roślinne zawierające bioflawonoidy mają szeroko udokumentowany licznymi badaniami in vitro i in vivo potencjał antyoksydacyjny zapobiegający uszkodzeniom DNA oraz aktywność przeciwnowotworową. Zatem, mając do dyspozycji dwie tak różne i jednocześnie posiadające tak szerokie spektra terapeutyczne jednostki budulcowej jak nanocząstki złota i bioflawonoid można przewidywać ich działanie synergiczne na drobnoustroje. Celem pracy jest zbadanie wpływ kształtu nanocząstek złota (kule, gwiazdy i kwiaty) w połączeniu z wybranym bioflawonoidem na ich aktywność przeciwdrobnoustrojową.
5. Badanie procesów utlenienia i redukcji substancji farmaceutycznych w procesie przewidywania stabilności leków za pomocą techniki Roxy połączonej z QTOF
dr hab. Krzysztof Stolarczyk
dr hab. Elżbieta U. Stolarczyk, Narodowy Instytut Leków w Warszawie
Wiedza na temat degradacji i szlaków metabolizmu leków jest niezbędna do zapewnienia bezpieczeństwa i skuteczności terapii lekowej u pacjentów. Globalny kryzys związany z zanieczyszczeniem produktów medycznych rakotwórczymi N-nitrozoaminami i zanieczyszczeniami związanymi z substancjami leczniczymi nitrozoaminowymi (NDSRI), trwający od 2018 r., uwypuklił pilną potrzebę opracowania nowych metod przewidywania potencjalnie toksycznych zanieczyszczeń leków i kontrolowania ich przy użyciu odpowiednich technik. Wprowadzenie produktu leczniczego na rynek wymaga szeroko zakrojonych badań stabilności w celu potwierdzenia jego jakości, bezpieczeństwa, skuteczności i podanego okresu trwałości. Elektrochemia (EC) jest szybko rozwijającym się narzędziem analitycznym w dziedzinie przewidywania produktów utleniania/redukcji i degradacji leków, wspomagając tym samym ocenę stabilności leków. Przewidywanie degradacji leków za pomocą sprzężenie metod elektrochemicznych ze spektrometrią mas (EC-MS) może pomóc w identyfikacji nowych, potencjalnie niepokojących zanieczyszczeń, takich jak związki nitrozowe. Celem pracy jest zbadanie procesów utlenienia i redukcji wybranych substancji farmaceutycznych w procesie przewidywania stabilności leków za pomocą techniki Roxy połączonej z QTOF.
6. Mikrobioogniwa przepływowe z wykorzystaniem nanocząstek metali
dr hab. Krzysztof Stolarczyk
Celem niniejszego projektu jest opracowanie prototypu bioogniwa przepływowego zbudowanego z bioelektrod na bazie nanocząstek metali i enzymów do zasilania urządzeń medycznych wszczepialnych pacjentom. Bioogniwo ma wykorzystywać źródła energii naturalnie występujące w płynach ustrojowych (glukozę, rozpuszczony tlen itd.) i ich konwersję w energię elektryczną.
7. Czujnik tlenu do monitorowania stężenia tlenu w organizmie człowieka
dr hab. Krzysztof Stolarczyk
Najnowsze badania wskazują możliwość stosowania bioogniw, jako samo zasilających urządzeń, niewymagających do pracy zewnętrznego źródła energii, dzięki wykorzystaniu substancji chemicznych zawartych w organizmie, przetwarzając energię chemiczną zachodzących reakcji redoks w energię elektryczną, co stanowiłoby przełom w medycynie oraz implantowanych urządzeniach. Do konstrukcji czujnika zostanie zastosowana biobateria zbudowana z anody cynkowej i katody pokrytej nanomateriałami oraz lakazą, jako samozasilający się czujnik tlenu wszczepialny do organizmu.
8. Bioogniwa z zastosowaniem trójwymiarowych bioelektrod
dr hab. Krzysztof Stolarczyk
Niniejszy projekt dotyczy przygotowania bioogniwa z zastosowaniem trójwymiarowych elektrod. Nowość podejścia do konstrukcji takich bioogniw jest konstrukcja elektrod polegająca na unieruchomieniu enzymów jako biokatalizatorów na przestrzennym porowatym materiale węglowym jakim jest porowaty węgiel szklisty (RVC, ang. Reticulated Vitreous Carbon). Planujemy osadzić na jego powierzchni nanocząstki Ru i Au, jako centra adsorpcji enzymów. Jak materiały porowate będą również stosowane nanorurki i nanocząstki grafenu. Bioogniwo ma wykorzystywać źródła energii naturalnie występujące w płynach ustrojowych (glukozę, rozpuszczony tlen itd.) i ich konwersję w energię elektryczną.
9. Zastosowanie nanocząstek złota jako selektywnych nanonośników leków w transporcie antynowotworowych substancji czynnych
dr hab. Krzysztof Stolarczyk
dr hab. Elżbieta U. Stolarczyk, Narodowy Instytut Leków w Warszawie
Nanocząstki złota dzięki swoim wyjątkowym właściwościom fizycznym i chemicznym mogą być stosowane do transportu i rozprowadzania środków farmaceutycznych. Znajdują zastosowanie w terapii genowej, w aplikacjach bakteriobójczych, przeciwnowotworowych.
Celem niniejszego projektu jest opracowanie metody syntezy nanocząstek złota z odpowiednimi lekami i charakterystyka tych układów za pomocą różnych technik np. woltamperometrycznych, spektroskopowych itd.
10. Zastosowanie nanocząstek platyny jako nanozymy
dr hab. Krzysztof Stolarczyk
Korzystając z szybkiego rozwoju nanotechnologii i biotechnologii, poczyniono w ostatnich lat, znaczne postępy w naśladowaniu aktywności enzymatycznych z zastosowaniem wysokowydajnych nanomateriałów m.in. za pomocą nanozymów przy udziale światła widzialnego powstają wysoce reaktywne formy tlenu. Formy takie gwałtownie rozkładają się i zabijają bakterie. Dlatego sztuczne enzymy mogą pewnego dnia zostać użyte w walce z infekcjami, a także w leczeniu różnych nowotworów.
Celem niniejszego projektu jest przygotowanie nanozymów na bazie nanocząstek platyny i zastosowanie ich w konkretnych reakcjach chemicznych.
11. Enzymatyczny bioczujnik glutaminianu oparty na złotych nanostrukturyzowanych elektrodach
dr hab. Krzysztof Stolarczyk,
dr inż. Marcin Urbanowicz (Pracownia Bioczujników i Mikrosystemów Analitycznych
Zakład I, Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. M. Nałęcza, PAN)
Celem pracy magisterskiej jest opracowanie elektrochemicznego bioczujnika glutaminianu, którego warstwę bioreceptorową będzie stanowiła unieruchomiona na powierzchni czujnika oksydaza glutaminianowa. Konstrukcja bioczujnika będzie oparta na złotych elektrodach, których powierzchnia będzie nanostrukturyzowana w celu zwiększenia czułości. Do biofunkcjonalizacji powierzchni złotych elektrod zastosowane będą różne techniki unieruchamiania enzymu: kowalencyjne oraz sieciowanie.
12. Hybrydowe enzymatyczno-nieorganiczne mikro - i nanokwiaty
dr hab. Krzysztof Stolarczyk
dr hab. inż. Kamila Sadowska (Pracownia Bioczujników i Mikrosystemów Analitycznych
Zakład I, Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. M. Nałęcza, PAN)
Celem projektu dyplomowego jest otrzymanie i wykorzystanie jako materiałów receptorowych nanostruktur enzymatyczno-metalicznych. Takie struktury mogą być zastosowane jako katalizatory różnych procesów, a także do konstrukcji bioczujników lub bioogniw. Przeprowadzone zostaną badania strukturalne oraz elektrochemiczne utworzonych układów. Na tej podstawie zostanie ustalony wpływ kształtu i wielkości mikrokwiatów na zdolności elektro-katalityczne układu. W ramach pracy dyplomowej zostanie opracowana metoda otrzymywania struktur w skali nano.