Pracownia Nanomateriałów i Biosensorów

Opis badań prowadzonych w pracowni

Działalność pracowni obejmuje badania nad nowymi rozwiązaniami w zakresie biosensorów i miniaturowych immunotestów na potrzeby diagnostyki klinicznej i analiz środowiskowych. W laboratorium opracowywane są nowoczesne nanomateriały funkcjonalne, jak również wykorzystywane są zaawansowane techniki charakteryzacji oddziaływań międzymolekularnych cząstek biologicznie aktywnych.

Jeden z dwóch głównych nurtów prowadzonych badań dotyczy konstrukcji biosensorów i biotestów wykorzystujących oddziaływania powinowactwa pomiędzy warstwą receptorową a analitem. W warstwach receptorowych stosujemy najczęściej przeciwciała i oligonukleotydy, które pozwalają na wykrywanie i oznaczanie analitów o dużym znaczeniu klinicznym np. markerów chorobowych. Jednocześnie przy użyciu nowoczesnych, bezznacznikowych technik bioanalitycznych jesteśmy w stanie określać parametry kinetyczne i termodynamiczne oddziaływań, a także wytypować najlepszy receptor (z gamy badanych) do konkretnego zastosowania, biorąc pod uwagę jego powinowactwo i selektywność. 

Drugi nurt dotyczy syntezy funkcjonalnych nanocząstek na potrzeby opracowywanych przez nas, nowoczesnych systemów analitycznych. Nanocząstki metaliczne (głównie nanocząstki złota i innych metali szlachetnych) oraz nanocząstki tlenkowe (np. nanocząstki magnetyczne tlenku żelaza(II) żelaza(III)) w połączeniu z bioreceptorami mogą znaleźć zastosowanie jako kluczowe elementy szybkich i czułych testów do wykrywania ważnych bioanalitów. Skupiamy się przede wszystkim na opracowywaniu nowych strategii detekcji lub amplifikacji sygnału w oparciu o właściwości optyczne/plazmoniczne nanorepotrerów (anizotropowe nanocząstki złota) lub wykorzystując ich aktywność katalityczną typu peroksydazy (nanocząstki metali szlachetnych i typu mieszanego). Z kolei nanocząstki magnetyczne, jak również nanostruktury hybrydowe magnetyczno-katalityczne, otwierają nowe możliwości separacji magnetycznej analitu, a tym samym poprawy granic detekcji. W obszarze naszych zainteresowań znajduje się zarówno synteza i biofunkcjonalizacja nanostruktur ukierunkowanych na konkretne zastosowanie bioanalityczne lub terapeutyczne, jak również projektowanie i charakteryzacja ich właściwości powierzchniowych.

Prowadzone prace dotyczą przede wszystkim: 

  • szczegółowej charakteryzacji oddziaływań receptorów (m. in. przeciwciał, receptorów oligonukleotydowych) z analitami,
  • zastosowania technik bezznacznikowych (SPR, QCM, technologii switchSENSE®), do charakteryzacji oddziaływań międzycząsteczkowych w czasie rzeczywistym,
  • konstrukcji i badań biotestów/biosensorów z detekcją elektrochemiczną i optyczną do ilościowego oznaczania analitów istotnych klinicznie i środowiskowo,
  • syntezy i badań właściwości oraz mechanizmów katalitycznych nanocząstek monometalicznych i typu stopowego,
  • syntezy nanocząstek metalicznych i tlenkowych o unikalnych właściwościach optycznych i katalitycznych/magnetycznych np. nanocząstki anizotropowe lub typu rdzeń/powłoka,
  • metod otrzymywania funkcjonalnych biokoniugatów nanocząstek metali szlachetnych z receptorami (białkami i kwasami nukleinowymi),
  • opracowywania nowoczesnych rozwiązań diagnostycznych (biosensory/czułe testy bioanalityczne) z wykorzystaniem funkcjonalnych biokoniugatów nanocząstek w roli znaczników katalitycznych,
  • nowoczesnych technologii wytwarzania miniaturowych podłoży immunotestów i ich zastosowań w systemach mikroprzepływowych

Jesteśmy otwarci na współpracę z grupami badawczymi:

  • zainteresowanych badaniem powinowactwa i szczegółową, wszechstronną charakteryzacją oddziaływań w układach białko – ligand, receptor – analit, enzym – inhibitor itp.,
  • zainteresowanych przeprowadzeniem oznaczeń wybranych analitów z wykorzystaniem technik wysokoprzepustowych (np. testów ELISA, analizy SPR itp.),
  • zajmującymi się pozyskiwaniem (nadprodukowaniem) i oczyszczaniem białek (m.in. białek o istotnych funkcjach np. przeciwciał i charakterystycznych dla stanów chorobowych czy też patogenów),
  • zainteresowanymi pozyskaniem nanocząstek monometalicznych, bimetalicznych i tlenkowych (także anizotropowych) o pożądanych właściwościach optycznych, magnetycznych lub katalitycznych i modyfikowanych wybranymi ligandami (w tym bioreceptorami oligonukleotydowymi/przeciwciałami),
  • zainteresowanymi uzyskaniem oczyszczonych koniugatów DNA-białko

Oferowane usługi:

  • charakteryzacja nanocząstek i dyspersji koloidalnych (średnica hydrodynamiczna, potencjał zeta) za pomocą dynamicznego rozpraszania światła,
  • badania oddziaływań międzycząsteczkowych w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem technik bezznacznikowych (SPR, SPRi)

Aparatura

  1. Analizator wielkości cząstek Zetasizer Nano ZS – Malvern
  2. Wieloparametryczny analizator rezonansu plazmonów powierzchniowych MP-SPR Navi™ 200 OTSO – BioNavis
  3. Wieloparametryczny analizator rezonansu plazmonów powierzchniowych z autosamplerem MP-SPR Navi™ 220 NAALI– BioNavis
  4. Mikrodyspenser bezkontaktowy Nano-Plotter 2.1 – GeSiM mbH
  5. Analizator oddziaływań molekularnych SwichSense heliX+ – Dynamic Biosensors
  6. Moduł do automatycznego oczyszczania koniugatów białko-DNA proFire  – Dynamic Biosensors  
  7. Mikrowaga kwarcowa z monitoringiem zmian dyssypacji energii QCM-D QSense Pro – Biolin Scientific
  8. Analizator SPR z obrazowaniem SPRi Lab+ – Horiba Scientific 
  9. Analizator elektrochemiczny (potencjostat) 8-kanałowy 1000C – CH Instruments 
  10. Analizator elektrochemiczny (potencjostat) 1-kanałowy z modułem impedancji 600E – CH Instruments 
  11. Uniwersalny, spektrofotometryczny czytnik mikropłytek Multiskan Go – Thermo Scientific 
  12. Dwuwiązkowy spektrofotometr UV-Vis V-730 – Jasco
  13. Spektrofotometryczny czytnik płytek Sunrise Magellan z filtrem gradientowym – Tecan

Projekty realizowane w pracowni

  1. Opracowanie konstrukcji i technologii wytwarzania miniaturowych urządzeń diagnostycznych do szybkiego oznaczania biomarkerów w płynach fizjologicznych i innych próbkach biologicznych (NCBR)
  2. Platforma badań fizykochemicznych i strukturalnych ukierunkowanych na nowoczesną diagnostykę i terapię chorób cywilizacyjnych oraz medycynę biotechnologiczną (MNiSW)
  3. Opracowanie konstrukcji i technologii wytwarzania miniaturowych urządzeń diagnostycznych do szybkiego wykrywania wirusa SARS-CoV-2 w próbkach biologicznych w trybie POCT (NCBR)
  4. Szybka diagnostyka COVID-19 przy użyciu sensorów powierzchniowego rezonansu plazmonowego (POB)
  5. Nowe strategie analizy immunohistochemicznej biomarkerów, ukierunkowane na szybką diagnostykę nowotworów płuc (POB)
  6. Opracowanie kompozycji metaliczno-polimerowych oraz technologii wytwarzania na ich bazie włóknin warstwowych o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych i filtracyjnych dla produktów sanitarnych lub ochrony medycznej (NCBR)
  7. Badanie oddziaływań rekombinowanych analogów insuliny z wybranymi receptorami z wykorzystaniem techniki SPR (POB)

Pracownicy

Współpracujący członkowie zespołu

  • Dr inż. Robert Ziółkowski
  • Dr inż. Marta Jarczewska
  • Mgr inż. Anna Szymczyk
Skip to content