Funkcjonalne materiały żelowe

O Grupie:

Zainteresowania badawcze grupy koncentrują się na projektowaniu i otrzymywaniu nowych, zaawansowanych strukturalnie oraz wielofunkcyjnych materiałów żelowych, a także na ich praktycznym zastosowaniu.

Badania są ukierunkowane na modyfikację żeli polimerowych, aby nabrały one określonych właściwości. Zespół dąży do tego, aby materiały te stawały się czułe na specyficzne bodźce zewnętrzne, tj. ulegały zjawisku objętościowego przejścia fazowego w oczekiwanych warunkach, uwalniały substancje czynne w kontrolowany sposób, degradowały się w określonych warunkach, ulegały samoporządkowaniu i samonaprawianiu, a także sorbowały określone związki chemiczne.

Prowadzone badania mają charakter interdyscyplinarny, łącząc chemię materiałów, elektrochemię, chemię analityczną, biologię, farmację, medycynę oraz ochronę środowiska i konserwację dzieł sztuki.

Jednym z kluczowych obszarów badań jest rozwój elektroresponsywnych materiałów żelowych, których rozmiar i kształt można kontrolować za pomocą bodźców elektrycznych. Takie materiały są szczególnie interesujące w konstrukcji miękkich aktuatorów i mogą służyć jako prototypy sztucznych mięśni.

Kolejnym istotnym tematem jest projektowanie żelowych materiałów dedykowanych do selektywnego oczyszczania powierzchni, co jest szczególnie ważne w konserwacji dzieł sztuki. Opracowaliśmy nanokompozytowy organożel o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, zdolny do absorbowania i utrzymywania specyficznych mieszanin rozpuszczalników. Dzięki swojej transparentności umożliwia on monitorowanie procesu oczyszczania.

Grupa bada również żelowe systemy kontrolowanego uwalniania substancji aktywnych. Nasze badania obejmują mikro- i nanożelowe układy koloidalne, w których uwalnianie substancji inicjowane jest zmianą parametrów środowiskowych (np. temperatury, pH, stężenia glukozy). Dodatkowo funkcjonalizujemy powierzchnie tych materiałów, np. witaminą B12, w celu ukierunkowania ich na komórki nowotworowe. Konstruuje także systemy elektroda-żel, w których bodziec elektryczny steruje procesem uwalniania. Jest to szczególnie pożądane w przypadku transdermalnych i wewnątrzustrojowych implantów do kontrolowanego dostarczania terapeutyków.

W obszarze funkcjonalnych hydrożeli rozwija materiały do zastosowań w epidermalnych czujnikach ruchu, które umożliwiają monitorowanie ruchów ciała w czasie rzeczywistym lub rozpoznawanie mowy. Projektuje nowe hydrożele o odpowiednich właściwościach mechanicznych i przewodnictwie, które są zależne od wydłużenia oraz zdolności do samonaprawiania w przypadku uszkodzeń.

Zespół zajmuje się także modyfikacją powierzchni przewodzących (elektrod) funkcjonalnymi cienkimi filmami polimerowymi, tworząc czujniki, bioczujniki oraz elektrody typu ON-OFF do detekcji takich związków, jak np. nadtlenek wodoru, glukoza czy tlen.

Działalność badawcza:

• projektowanie i otrzymywanie elektroresponsywnych materiałów żelowych jako miękkich aktuatorów (sztuczne mięśnie, tzw. soft robots, zawory, pompy);
• materiały żelowe do selektywnego oczyszczania powierzchni i ich zastosowanie m.in. w konserwacji dzieł sztuki;
• mikro- i nanożel do kontrolowanego dostarczania i uwalniania substancji czynnych;
• wielofunkcyjne materiały żelowe jako czujniki ruchu, sensory i biosensory;
• hydrożele jako interfejs pomiędzy żywą tkanką a urządzeniem elektronicznym.

Aparatura badawcza:

	Nazwa aparatu	Kontakt do operatora/pokój
1	Reometr oscylacyjny	dr Klaudia Kaniewska / pok.: 4.103
2	Dynamiczne rozpraszanie światła (DLS)	dr Kamil Marcisz / pok.: 4.103
3	Waga kwarcowa z możliwością pomiaru dyssypacji energii	dr Kamil Marcisz / pok.: 4.103
4	Maszyna wytrzymałościowa	dr. Klaudia Kaniewska / pok.: 4.103
5	Mikroskop elektronowy (SEM)	dr Kamil Marcisz / pok: 4.103
6	Potencjostat	dr Klaudia Kaniewska / pok.:  4.103
7	Spektrofotometr UV-VIS	dr Klaudia Kaniewska / pok.: 4.103

 

O KIEROWNIKU:

Dr hab. Marcin Karbarz, prof. ucz. jest współautorem ponad stu publikacji w czasopismach z tzw. listy filadelfijskiej, które dotyczą głównie różnych aspektów związanych z uzyskiwaniem nowych, zaawansowanych materiałów polimerowych, w tym środowiskoczułych „inteligentnych” materiałów żelowych o pożądanych właściwościach. Był kierownikiem pięciu grantów z Narodowego Centrum Nauki oraz Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Otrzymał szereg nagród i wyróżnień za działalność naukową, m.in. nagrodę im. A. Grabowskiego oraz im. W. Kemuli za osiągnięcia w dziedzinie chemii materiałowej. Ponadto był wyróżniany przez Rektora za osiągnięcia wpływające na rozwój oraz prestiż Uniwersytetu Warszawskiego. Jest współautorem dwóch patentów międzynarodowych oraz czterech zgłoszeń patentowych. Współpracuje z zespołami z Niemiec, USA, Cypru, Chin, Belgii oraz Szwajcarii, a także z kilkoma ośrodkami w Polsce, takimi jak Politechnika Gdańska, Politechnika Warszawska oraz Narodowy Instytut Leków.

 

Szczególne osiągnięcie:

---

---

---