Laboratorium Chemii Supramolekularnej

28 10 2022

O Grupie

Chemia supramolekularna, czyli chemia „ponad cząsteczką”, to interdyscyplinarna dziedzina badań na pograniczu chemii, biologii i fizyki. Zajmuje się badaniem zjawisk, w których wiodącą rolę odgrywają oddziaływania międzycząsteczkowe, stanowi więc fundament biologii z jednej, a nanotechnologii z drugiej strony.

Link do strony Grupy: www.mchmielewski.pl

Działalność badawcza

Specjalnością Laboratorium Chemii Supramolekularnej (LChS) jest synteza organiczna, którą stosujemy w dwóch głównych obszarach: do konstrukcji 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 cząsteczek, które mogą transportować aniony przez dwuwarstwy lipidowe.

MOF-y to nowa, fascynująca klasa materiałów, intensywnie badana w wiodących ośrodkach naukowych i przemysłowych na świecie. Są to krystaliczne i porowate zarazem polimery koordynacyjne, w których nieorganiczne bloki budulcowe połączone są organicznymi ligandami w trójwymiarowy szkielet. Znajdują one zastosowanie w wielu różnych obszarach, takich jak magazynowanie i rozdzielanie gazów (zwł. wodoru, metanu i CO2), technologia sensorów, nośniki leków, elektronika, kataliza, itd. W LChS zajmujemy się m.in. immobilizacją katalizatorów wewnątrz nanoskopowych luk w strukturze krystalicznej MOF-ów. Tak zmodyfikowane MOF-y służą jako mikroreaktory, w których procesy syntezy chemicznej zachodzą w ograniczonej przestrzeni. Dzięki temu są one bardziej selektywne, a zamknięte w MOF-ach katalizatory są łatwiejsze do oddzielenia i recyklingu.

Aniony odgrywają ważną rolę w wielu procesach biologicznych i chemicznych, w medycynie i w ochronie środowiska. Badania nad syntezą cząsteczek zdolnych do ich skutecznego wiązania, detekcji i 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. Tak otrzymane receptory mogą znaleźć zastosowanie np. jako sensory monitorujące stężenie anionów w żywych komórkach albo w próbkach środowiskowych, a także – dzięki swojej aktywności biologicznej – jako antybiotyki nowej generacji, leki przeciwnowotworowe, czy 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, HPLC, GC, chromatografie preparatywnym Combi-flash, spektrometrach UV-Vis i fluorescencji
możliwość skorzystania z rozmaitych urządzeń do syntezy i aktywacji MOFów, 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 trzy staże podoktorskie: na Uniwersytecie Wrocławskim (u prof. L. Latosa-Grażyńskiego), na Uniwersytecie Oxfordzkim (u prof. P. D. Beera) i na Université Louis Pasteur w Strasbourgu (u prof. J.-M. Lehna, Noblisty). Jest autorem >40 publikacji naukowych, głównie w prestiżowych czasopismach o zasięgu międzynarodowym, które łącznie zgromadziły około 1400 cytowań (h-indeks 21). Laureat m.in. stypendium Marie Curie, programu „Powroty/Homing” Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej oraz stypendium MNiSW dla wybitnych młodych uczonych. W 2011 roku został wybrany członkiem Akademii Młodych Uczonych PAN.

Jednym z naszych najnowszych osiągnięć 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 (IF=13,7). Opracowana metoda jest ogólna i obecnie pracujemy nad jej wykorzystaniem do immobilizacji wewnątrz MOF-ów innych katalizatorów bazujących na metalach przejściowych.