Laboratorium Chemii Supramolekularnej
28 10 2022
O Grupie
Chemia supramolekularna, czyli chemia „ponad cząsteczką”, to interdyscyplinarna dziedzina badań na styku chemii, biologii i fizyki. Zajmuje się zjawiskami, w których wiodącą rolę odgrywają oddziaływania międzycząsteczkowe, stanowiąc z jednej strony fundament biologii i medycyny, a z drugiej – nanotechnologii.
Link do strony Grupy: www.mchmielewski.pl
Działalność badawcza
Specjalnością Laboratorium Chemii Supramolekularnej (LChS) jest synteza organiczna, którą wykorzystujemy w dwóch głównych obszarach:
– do konstruowania materiałów funkcjonalnych z rodziny tzw. MOF-ów (z ang. Metal-Organic Frameworks), czyli krystalicznych polimerów koordynacyjnych posiadających w swojej strukturze puste przestrzenie o rozmiarach molekularnych (luki, kanały, etc.), oraz
– do syntezy receptorów molekularnych zdolnych do selektywnego wiązania, detekcji i transportowania anionów przez dwuwarstwy lipidowe.
MOF-y to nowa, fascynująca klasa materiałów, intensywnie badana w wiodących ośrodkach naukowych i przemysłowych na świecie. Są to krystaliczne, porowate polimery koordynacyjne, w których nieorganiczne bloki budulcowe połączone są ligandami organicznymi w trójwymiarowy szkielet. Znajdują one zastosowanie m.in. w magazynowaniu i rozdzielaniu gazów (zwł. wodoru, metanu i CO2), technologii sensorów, nośnikach leków, elektronice i katalizie. W LChS zajmujemy się m.in. immobilizacją katalizatorów wewnątrz nanoskopowych luk w strukturze krystalicznej MOF-ów. Tak zmodyfikowane materiały działają jak mikroreaktory, w których reakcje chemiczne zachodzą w ograniczonej przestrzeni. Dzięki temu procesy te cechują się większą selektywnością, a katalizatory zamknięte w strukturach MOF-ów są łatwiejsze do odzyskania i ponownego użycia.
Z kolei aniony odgrywają ważną rolę w wielu procesach biologicznych i chemicznych, a także w medycynie i w ochronie środowiska. Badania nad syntezą cząsteczek zdolnych do ich skutecznego wiązania, detekcji oraz transportu przez błony biologiczne stały się jednym z głównych nurtów chemii supramolekularnej. W LChS projektujemy i syntezujemy receptory selektywnie wiążące aniony w środowisku wodnym, zdolne do ich detekcji (np. kolorymetrycznej czy fluorescencyjnej), ekstrakcji lub transportu przez lipofilowe błony biologiczne. Takie receptory mogą znaleźć zastosowanie m.in. jako sensory monitorujące stężenie anionów w żywych komórkach albo w próbkach środowiskowych, a także – dzięki swojej aktywności biologicznej – jako antybiotyki nowej generacji, leki przeciwnowotworowe, lub substancje wspomagające terapię chorób spowodowanych dysfunkcją naturalnych transporterów anionów, takich jak np. mukowiscydoza
Oferta
- wspólny udział w projektach badawczo-wdrożeniowych związanych z MOF-ami (Metal-Organic Frameworks) lub z chemią supramolekularną;
- pomiary i analizy na: analizatorze sorpcji gazów i par(Autosorb iQ-MP), HPLC, GC, chromatografie preparatywnym Combi-flash, spektrometrach UV-Vis i fluorescencji
- możliwość skorzystania z rozmaitych urządzeń do syntezy i aktywacji MOF-ów, takich jak autoklawy ciśnieniowe, piecyki z programowalnym grzaniem, suszarki do aktywacji materiałów porowatych nadkrytycznym CO₂, suszarki próżniowej, mikroskopu polaryzacyjnego, analizatora sorpcji gazów i par
- możliwość skorzystania z niestandardowych urządzeń do syntezy organicznej, takich jak reaktor mikrofalowy, młyn kulowy do syntezy mechanochemicznej, aparat Parra, zestawy autoklawów do pracy z gazami pod ciśnieniem <200 bar i in.
O kierowniku
Michał J. Chmielewski otrzymał doktorat z wyróżnieniem w Instytucie Chemii Organicznej PAN (promotor: prof. Janusz Jurczak), po czym odbył dwa staże podoktorskie: na Uniwersytecie Oxfordzkim (u prof. P. D. Beera) i na Université Louis Pasteur w Strasbourgu (u prof. J.-M. Lehna, Noblisty). Jest autorem >50 publikacji naukowych, głównie w prestiżowych czasopismach o zasięgu międzynarodowym, które łącznie zgromadziły >1800 cytowań (h-indeks 24). Laureat m.in. stypendium Marie Curie, programu „Powroty/Homing” Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej oraz stypendium MNiSW dla wybitnych młodych uczonych. W roku 2011 został wybrany członkiem Akademii Młodych Uczonych PAN. Od roku 2021 – profesor UW.
Przykładem naszego osiągnięcia jest opracowanie prostych sposobów immobilizacji katalizatorów homogenicznych wewnątrz mikroskopijnych porów w sieci krystalicznej MOF-ów. Dzięki temu, we współpracy z zespołem prof. Karola Greli, jako pierwsi na świecie pokazaliśmy możliwość zastosowania MOF-ów jako katalizatorów reakcji metatezy olefin – ważnej ze względu na potencjalne zastosowania przemysłowe. Wyniki zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie ACS Catalysis. Opracowana metoda jest ogólna i obecnie pracujemy nad jej wykorzystaniem do immobilizacji wewnątrz MOF-ów innych katalizatorów bazujących na metalach przejściowych.