IGF



Project

Quantum-effect-based nanosensing and imaging: Novel glass-diamond photonic approach for the next generation biodiagnostic applications

Fundacja na rzecz Nauki Polskiej, .


Project type: Research project

Affiliation: Institute of Geophysics, Information Optics Department

Project realisation: July 1, 2019 - June 30, 2023

Projekt TEAM-NET jest finansowany przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej ze środków UE pochodzących z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój.

Nanodiamenty to maleńkie kryształy diamentu o średnicy kilkudziesięciu nanometrów (czyli milionowych części milimetra), a zatem mniejsze nawet od wirusów. Są to stosunkowo nowe materiały, których unikalne właściwości są aktualnie intensywnie badane w czołowych ośrodkach na świecie pod kątem ich wykorzystania m.in. w onkologii, zarówno do leczenia nowotworów, jak i efektywnego ich diagnozowania, jako nośniki genów oraz jako znaczniki w technologii precyzyjnego obrazowania za pomocą rezonansu magnetycznego. Tym samym, technologie oparte na nanodiamentach znajdują zastosowanie zarówno w badaniach podstawowych, jako cenne narzędzia badawcze, jak również już niedługo będą mogły być wykorzystywane w warunkach klinicznych do poprawy jakości i szybkości precyzyjnej diagnostyki medycznej.

Biodiagnostyka nowej generacji dla chorób neurodegeneracyjnych i nowotworowych

„To ostatnie z zastosowań nanodiamentów będziemy rozwijać w naszym konsorcjum. Jeden z naszych zespołów, który będzie utworzony w Instytucie Biotechnologii i Medycyny Molekularnej (IBMM) w Gdańsku pod opieką dra Pawła Schweigera i dra Dawida Nidzworskiego, będzie pracować nad nowymi superczułymi metodami diagnostycznymi, pozwalającymi na szybkie diagnozowanie chorób neurodegeneracyjnych i nowotworowych. Nanodiamenty posłużą do nanoznacznikowania różnych substancji oraz badania aktywności biologicznej z wykorzystaniem rezonansu magnetycznego” – mówi prof. Ryszard Buczyński z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.

Ultraczułe nanosensory

Ogromne możliwości badawcze i aplikacyjne stwarzają nanodiamenty z tzw. centrami barwnymi. Centra barwne są naturalnymi bądź wprowadzonymi sztucznie defektami struktury krystalicznej diamentu, zdolnymi do absorpcji i emisji światła w temperaturze pokojowej. „Nanokryształy z centrami barwnymi mogą być użyte jako niezwykle dokładne czujniki pól magnetycznych, elektrycznych, temperatury i ciśnienia. Ta tematyka będzie rozwijana w oparciu o najnowsze osiągnięcia fizyki kwantowej przez nowy zespół badawczy, który powstanie na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego pod opieką prof. Wojciecha Gawlika” – wymienia prof. Ryszard Buczyński.

Jak otrzymać diamentowe origami

Kluczową rolę w całym projekcie odgrywa wytwarzanie nanodiamentów. Dotychczas bardzo duże trudności sprawiało otrzymanie dobrej jakości, powtarzalnych geometrycznie nanodiamentów o kontrolowanych własnościach. Grupa prof. Roberta Bogdanowicza z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej opracowała jednak nową metodę syntezowania i chemicznego modyfikowania nanocząstek diamentowych w tzw. „diamentowe origami”, o zaprojektowanych parametrach geometrycznych, właściwościach elektrycznych i optycznych. W ramach projektu TEAM-NET zespół ten będzie rozwijał technologię wytwarzania nanodiamentów.

Całość prac badawczych związanych z doskonaleniem metod wytwarzania oraz wykorzystaniem nanodiamentów w magnetometrii, optyce i biomedycynie realizowana będzie przez interdyscyplinarne konsorcjum, w skład którego wchodzą: Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej oraz Instytut Biotechnologii i Medycyny Molekularnej. W ramach realizacji projektu powołane zostaną cztery nowe grupy badawcze oraz zostanie uruchomiona platforma technologiczna produkcji nanodiamentów, która zapewni dostęp do tych nanomateriałów wielu naukowcom w kraju i zagranicą.


Back