DYDAKTYKA

 

Tematy prac licencjackich - Chemia

1. Fotochemiczne otrzymywanie nanotrójkątów platynowych – nowe układy katalityczne.

2. Biozgodne powierzchnie antybakteryjne – fotochemiczne osadzanie nanotrójkątów srebrnych na podłożach kwarcowych.

3. Selol – nowy lek antynowotworowy: wykorzystanie układów mikrofluidycznych do otrzymywania inteligentnych nośników leków.

4. Samoorganizacja biodegradowalnych kopolimerów blokowych – nowe nanonośniki leków.

5. „Smart tatoo” – implantowane nanoczujniki do kontrolowania poziomu glukozy we krwi.

6. Badania akumulacji biodegradowalnych nanonośników leków modyfikowanych złotem w organach szczura z wykorzystaniem mikrotomografii komputerowej i fluorescencji rentgenowskiej.

7. Badania dystrybucji odmian polimorficznych węglanu wapnia (aragonit, kalcyt) w szkieletach koralowców Scleractinia metodą konfokalnej mikroskopii ramanowskiej.

Tematy prac licencjackich - Inżynieria Nanostruktur

1. Nanotrójkąty ze złota – otrzymywanie i badanie właściwości z punktu widzenia zastosowań w rentgenowskiej tomografii komputerowej.
Nanocząstki złota będą otrzymywane w trzech etapach. W pierwszym otrzymywane będą sferyczne nanocząstki srebra w wyniku redukcji jonów srebra z wykorzystaniem borowodorku sodu. Następnie nanocząstki te będą poddawane konwersji do struktur o kształcie trójkątów w wyniku naświetlania światłem widzialnym w obecności cytrynianów. Trzecim etapem będzie reakcja wymiany atomów srebra na atomy złota w wyniku reakcji redoks prowadzonej w roztworze. Otrzymane nanostruktury zostaną scharakteryzowane metodami fizykochemicznymi takimi jak m. in. transmisyjna mikroskopia elektronowa, spektroskopia Ramana, dyfrakcja proszkowa itp. Opcjonalnie mogą zostać przeprowadzone badania in vivo po dożylnym podaniu zawiesiny nanotrójkątów szczurowi i zbadaniu ich akumulacji w organach z wykorzystaniem rentgenowskiej tomografii komputerowej (współpraca z dr hab. Katarzyną Kaczyńską z Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN).

 2. Niesferyczne nanocząstki srebra – synteza i badanie właściwości biobójczych.
Nanocząstki srebra otrzymywane będą fotochemicznie. W założeniu, naświetlanie promieniowaniem widzialnym o różnych długościach fali ma prowadzić do otrzymywania nanocząstek o różnych kształtach (nanodruty, nanopryzmy, nanokostki). Przetestowany zostanie wpływ warunków eksperymentalnych na morfologię otrzymywanych nanostruktur. Otrzymane nanocząstki będą badane z wykorzystaniem różnorodnego instrumentarium fizykochemicznego, w tym mikroskopii elektronowej, AFM, spektroskopii ramanowskiej, termograwimetrii, itp. Opcjonalnie, nanostruktury mogą zostać zbadane z punktu widzenia ich właściwości biobójczych, na wybranych zawiesinach oraz biofilmach bakteryjnych, np. Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli (współpraca z prof. Krystyną Wolską z Wydziału Biologii UW).

3. Wykorzystanie układu mikroprzepływowego do otrzymywania biodegradowalnych nanonośników leków.
Otrzymanych zostanie kilka rodzajów nanonośników leków z polimerów biodegraowalnych takich jak PLGA, PCL, chitosan, itp, z inkorporowanym modelowym lekiem antynowotworowym – doksorubicyną. Polimery te będą rozpuszczane w rozpuszczalniku organicznym (np. dichlorometan), po czym wytworzone zostaną mikrokrople zawieszone w fazie wodnej, z wykorzystaniem aparatu mikrofluidycznego. Odparowanie rozpuszczalnika z mikrokropli będzie skutkować utworzeniem nanometrowej wielkości cząstek polimerowych. Nanocząstki te badane będą z wykorzystaniem mikroskopii elektronowej, dynamicznego rozpraszania światła, pomiarów potencjału zeta, spektroskopii oscylacyjnej (FTIR, Raman), itp. Istnieje możliwość zbadania biozgodności otrzymanych materiałów w warunkach in vitro i in vivo. Badania in vitro przeprowadzone zostałyby na wybranych hodowlach komórek ludzkich (współpraca z dr Katarzyną Wiktorską z Narodowego Instytutu Leków), natomiast badania in vivo, prowadzone byłyby na poddanych narkozie szczurach (współpraca z dr hab. Katarzyną Kaczyńską z Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN).

4. Nanosfery PLGA modyfikowane radionuklidem 198Au: badania detekcji nanonośników leków z wykorzystaniem tomografii SPECT.
Nanosfery PLGA (kopolimer laktydu i glikolidu) będą modyfikowane nanocząstkami złota domieszkowanego radionuklidem 198Au. 198Au jest emiterem β- i γ, a jego okres półtrwania wynosi 2.7 dnia, dzięki czemu może być wykorzystywany z jednej strony w terapiach przeciwnowotworowych (β-), a z drugiej strony do obrazowania 3D, np. z wykorzystaniem tomografii SPECT (dzięki promieniowaniu γ).
W ramach realizacji pracy licencjackiej komercyjne nanosfery PLGA będą kondycjonowane w roztworze kwasu czterochlorozłotowego (z dodatkiem radioizotopu), a następnie redukowane borowodorkiem sodu. Morfologia otrzymanych struktur będzie badania w wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej, a zawartość złota zostanie określona na podstawie pomiarów termograwimetrycznych. Przeprowadzone zostaną również pomiary aktywności otrzymanych nanonośników (β-, γ). Opcjonalnie, wykonane zostaną pomiary in vivo na uśpionych szczurach, z wykorzystaniem tomografu SPECT (współpraca z dr hab. Katarzyną Kaczyńską z Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN oraz dr Maciejem Chotkowskim z Wydziału Chemii UW).

 5. Liposomy modyfikowane nanocząstkami złota
Celem pracy licencjackiej będzie otrzymanie liposomów lipidowych z wbudowanymi nanocząstkami złota. Nanocząstki złota będą wbudowywane w ścianki liposomów, bądź inkorporowane w ich wnętrzu. Przeprowadzone zostaną badania fizykochemiczne otrzymanych liposomów metodami fizykochemicznymi z wykorzystaniem m. in. dynamicznego rozpraszania światła, pomiarów potencjału zeta, TEM, termograwimetrii oraz DSC. Przeprowadzone zostaną badania biozgodności in vitro na hodowlach komórkowych (współpraca z mgr Anitą Kuśmider w Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego) oraz in vivo z wykorzystaniem rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) (współpraca z dr hab. Katarzyną Kaczyńską z Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN).

Tematy prac licencjackich - Energetyka i Chemia Jądrowa

1. Otrzymywanie monodyspersyjnych nanocząstek złota metodą radiolizy gamma.
Nanocząstki złota będą otrzymywane w wyniku ekspozycji wodnego roztworu kwasu czterochlorozłotowego na promieniowanie gamma (źródło 57Co). Badany będzie wpływ warunków eksperymentalnych (stężenie, pH) na rozmiary nanocząstek. Przeprowadzona zostanie wszechstronna charakterystyka fizykochemiczna otrzymanego nanozłota z wykorzystaniem m. in. technik mikroskopowych (SEM, TEM, AFM), spektroskopowych (Raman, UV-VIS) i rentgenowskich (XPS).

2. Nanosfery z sulfonianu polistyrenu z inkorporowanymi jonami galu: nowe nośniki w obrazowaniu SPECT.
67Ga jest radionuklidem wykorzystywanym w tomografii emisyjnej pojedynczych fotonów (ang. Single Photon Emission Computed Tomography, SPECT) do trójwymiarowego obrazowania guzów, ognisk zapalnych oraz ostrych i przewlekłych zakażeń.
Celem projektu licencjackiego będzie opracowanie metody immobilizacji jonów Ga3+ w nanosferach z sulfonianu polistyrenu (PSS). Nanosfery PSS mogą pełnić rolę nośników leków umożliwiając ich dotarcie do ściśle określonego organu lub tkanki. Jednocześnie dzięki inkorporowaniu 67Ga wędrówka nanosfer w organizmie może być śledzona z wykorzystaniem obrazowania SPECT. W ramach realizacji pracy licencjackiej opracowana zostanie metoda inkorporacji kationów Ga3+ w nanosferach oraz przeprowadzona charakterystyka fizykochemiczna otrzymanych struktur.
W zależności od dostępności izotopu 67Ga przeprowadzone zostaną również próbne badania in vivo na szczurach z wykorzystaniem skanera SPECT.

 3. Nanosfery PLGA modyfikowane radionuklidem 198Au: badania detekcji nanonośników leków z wykorzystaniem tomografii SPECT.
Nanosfery PLGA (kopolimer laktydu i glikolidu) będą modyfikowane nanocząstkami złota domieszkowanego radionuklidem 198Au. 198Au jest emiterem β- i γ, a jego okres półtrwania wynosi 2.7 dnia, dzięki czemu może być wykorzystywany z jednej strony w terapiach przeciwnowotworowych (β-), a z drugiej do obrazowania 3D metodą tomografii SPECT (dzięki promieniowaniu γ).
W ramach realizacji pracy licencjackiej komercyjne nanosfery PLGA będą kondycjonowane w roztworze kwasu czterochlorozłotowego (z dodatkiem radioizotopu), a następnie redukowane borowodorkiem sodu. Morfologia otrzymanych struktur będzie badania w wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej, a zawartość złota zostanie określona na podstawie pomiarów termograwimetrycznych. Przeprowadzone zostaną również pomiary aktywności otrzymanych nanonośników (β-, γ). Opcjonalnie, wykonane zostaną pomiary in vivo na uśpionych szczurach, z wykorzystaniem tomografu SPECT (współpraca z dr hab. Katarzyną Kaczyńską z Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN oraz dr Maciejem Chotkowskim z Wydziału Chemii UW).

Tematy prac magisterskich (Chemia, Inżynieria Nanostruktur, Energetyka i Chemia Jądrowa)

1. Nanostrukturalne podłoża antyseptyczne.
Celem pracy magisterskiej będzie fotochemiczne osadzanie niesferycznych nanostruktur ze srebra (nanodrutów, nanopryzm, itp) na powierzchni kwarcu. Osadzone struktury będą badane technikami mikroskopowymi, ze szczególnym uwzględnieniem mikroskopii sił atomowych AFM. Badane będą również właściwości spektroskopowe, w tym efekt SERS (wzmocnione powierzchniowo rozproszenie ramanowskie) oraz termiczne (DSC, TGA).
Następnie określone zostaną właściwości antyseptyczne otrzymanych powierzchni na podstawie badań biologicznych z wykorzystaniem biofilmów bakteryjnych (współpraca z prof. Krystyną Wolską z Wydziału Biologii UW). 

2. Polimerowe nanonośniki leków modyfikowane nanoczastkami złota.
Celem projektu będzie opracowanie procedury otrzymywanie nanometrowej wielkości cząstek z polimerów biodegradowalnych z inkorporowanymi nanocząstkami złota. Cząstki polimerowe otrzymywane będą w wyniku samoorganizacji odpowiednich kopolimerów blokowych, np. zawierających łańcuchy PEG i PCL. Otrzymane struktury będą badane z wykorzystaniem m.in. mikroskopii elektronowej, dynamicznego rozpraszania światła, pomiarów potencjału zeta, termograwimetrii oraz spektroskopii fluorescencyjnej.
Po wykonaniu syntezy i charakterystyki fizykochemicznej przeprowadzone zostaną badania biozgodności nanocząstek, na poddanych narkozie szczurach Wistar (współpraca z dr hab. Katarzyną Kaczyńską z Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN). Badania akumulacji nanocząstek w organach (głównie śledziona i wątroba) prowadzone będą z wykorzystaniem tomografu komputerowego (CT). Wyniki CT zostaną potwierdzone ex vivo metodą fluorescencji rentgenowskiej oraz ICP MS (detekcja złota). 

3. Otrzymywanie biodegradowalnych nanokapsułek polimerowych.
Celem pracy magisterskiej będzie otrzymanie monodyspersyjnych nanokapsułek z polimeru PLGA zawierających mitoksantron (lek cytostatyczny wykazujący fluorescencję) z wykorzystaniem układu mikroprzepływowego. Otrzymane kapsułki badane będą technikami mikroskopowymi, spektroskopowymi oraz termicznymi. Przeprowadzone zostaną również badania in vitro wnikania nanokapsułek do komórek nowotworowych z wykorzystaniem mikroskopii konfokalnej (współpraca z dr Katarzyną Wiktorską z Narodowego Instytutu Leków). W tym celu błony komórek nowotworowych zostaną wyznakowane fluoroforem (np. GFP, białko zielonej fluorescencji). Skanowanie konfokalne, a następnie rekonstrukcja trójwymiarowa pozwoli na określenie umiejscowienia nanokapsułek w komórkach (tzn. czy do nich wniknęły, czy nie). 

4. Badanie zjawiska rezonansowego przeniesienia energii w nanoprzestrzeniach.
Rezonansowe przeniesienie energii pomiędzy dwoma barwnikami fluorescencyjnymi zachodzi w przypadku, gdy ich cząsteczki znajdują się odpowiednio blisko siebie oraz pasmo emisji jednego barwnika pokrywa się z pasmem absorpcji drugiego. Efektem jest to, iż wzbudzając jeden barwnik wybraną długością fali można wywołać emisję drugiego (nie wzbudzanego bezpośrednio) barwnika.
Celem pracy magisterskiej będzie otrzymanie nanostruktur polimerowych z inkorporowanymi jednocześnie dwoma barwnikami. Badania prowadzone będą technikami fluorescencyjnymi i mikroskopowymi. Oczekuje się, iż procesy przeniesienia energii w układach nanoskopowych będą się różnić od analogicznych procesów w makroskali. 

5. Nowe środki kontrastujące w obrazowaniu MRI.
Celem pracy magisterskiej będzie otrzymanie nanocząstek magnetycznych w matrycy nanosfer z sulfonowanego polistyrenu. Nanosfery będą kondycjonowane w rozworze prekursorów nanocząstek magnetycznych (np. w przypadku nanocząstek ferrytu niklowo cynkowego będą to odpowiednio jony żelaza, niklu i cynku), w wyniku czego kationy metali będą się w nich akumulowały dzięki kulombowskiemu oddziaływaniu z grupami sulfonowymi. Kolejnym etapem będzie dodanie silnej zasady, co skutkować będzie wytworzeniem nanocząstek ferrytu w matrycy polimerowej sfery.
Uzyskane struktury badane będą metodami mikroskopowymi (SEM, TEM, AFM), spektroskopowymi (FTIR, Raman, Mössbauer, XPS, XRF), magnetycznymi (SQUID) i termicznymi (TGA, DSC). W celu określenia przydatności nanosfer do obrazowania MRI przeprowadzone zostaną pomiary czasów relaksacji T1 i T2 protonów z wykorzystaniem NMR. O ile uda się uzyskać dostęp do aparatury przeprowadzone zostaną również pomiary in vivo na szczurach z wykorzystaniem skanera MRI.

6. Inkorporacja 2-fluoro-2-deoksy-D-glukozy w nanosferach PLGA: nowe nośniki w obrazowaniu PET.
Deoksyglukoza (FDG) znakowana fluorem 18F jest szeroko wykorzystywana w obrazowaniu PET (Pozytronowa Tomografia Emisyjna). Jako pochodna glukozy, FDG jest przyswajana przez tkanki ciała z różną szybkością, dzięki czemu możliwe jest trójwymiarowe obrazowanie m.in. nowotworów.
Celem pracy magisterskiej będzie opracowanie metody inkorporacji FDG w nanosferach z kopolimeru kwasu mlekowego i glikolowego (PLGA) z punktu widzenia zastosowań takich struktur w obrazowaniu PET. Zarówno FDG jak i PLGA są biokompatybilne, nietoksyczne i biodegradowalne. Przeprowadzone zostaną badania mające na celu potwierdzenie obecności deoksyglukozy zainkorporowanej w nanosferach PLGA oraz określenia jej ilości na podstawie badań spektroskopowych (FTIR, Raman) oraz HPLC sprzężonego z MS.
W zależności od dostępności 18FDG, przeprowadzone zostaną pilotażowe badania in vivo na szczurach Wistar z wykorzystaniem skanera PET.

7. Nanosfery z PLGA modyfikowane nanocząstkami złota: Nowe środki kontrastujące w rentgenowskiej tomografii komputerowej (ang. X-ray Computed Tomography). 

Jednym z obiecujących zastosowań nanocząstek złota jest ich wykorzystanie jako środka kontrastującego w rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT). Metoda CT polega na rejestracji transmisyjnych obrazów rentgenowskich próbki pod zmienianym krokowo kątem, a następnie rekonstrukcji trójwymiarowej obiektu.
Celem projektu magisterskiego będzie modyfikacja nanosfer z polimeru biodegradowalnego (PLGA) nanocząstkami złota. Dzięki tej modyfikacji nanosfery polimerowe (które mogą pełnić rolę nośników leków) będą mogły być lokalizowane wewnątrz organizmu metodą CT.
W ramach pracy magisterskiej przeprowadzona zostanie charakterystyka eksperymentalna uzyskanych układów (mikroskopia elektronowa, fluorescencja rentgenowska, termograwimetria) oraz wstępne badania z wykorzystaniem skanera CT.