Laboratorium Badań Efektów Izotopowych zlokalizowane jest w gmachu Alchemium (ul. Żeromskiego 114, budynek A34, laboratoria chemiczne B3.11, B3.12, sala brainstormingowa A3.PK7, serwerownia B3.17). Skład zespołu: prof. dr hab. inż. Piotr Paneth, dr Agnieszka Anna Krata, dr inż. Agata Sowińska, dr inż. Michał Rostkowski.
Laboratorium chemiczne wyposażone jest w nowoczesny spektrometr mas połączony z analizatorem elementarnym EA-IRMS, model HS2022 SL firmy Sercon Limited, Crewe, Wielka Brytania. Należy podkreślić unikatowość posiadanej aparatury i ograniczoną dostępność na poziomie krajowym i europejskim. EA-IRMS umożliwia pomiary stosunków izotopowych naturalnie występujących izotopów lekkich pierwiastków takich jak N, C i S zarówno w próbkach ciekłych, jak i stałych. Naturalny stabilny profil izotopowy pierwiastka jest unikalną cechą charakterystyczną, EA-IRMS umożliwia wykrycie subtelnych różnic w składzie izotopowym pierwiastków, a wartość stosunku izotopów, tzw. delty izotopowej (δ15N, δ13C, δ34S) jest źródłem cennych informacji dla wielu dziedzin nauki. EA-IRMS wykorzystywany jest w laboratorium do prowadzenia interdyscyplinarnych badań w tematyce nieinwazyjnej diagnostyki nowotworów, które wpisują się w nowatorski kierunek badań jakim jest izotopomika. Potrzeba innowacyjnych badań dotyczących nowych biomarkerów nowotworowych leży u podstaw profilaktyki i leczenia raka. Niezwykle istotne, poszukiwane i pożądane są nowe biomarkery oraz narzędzia diagnostyczne umożliwiające rozpoznanie komórek nowotworowych w możliwie najwcześniejszym stadium choroby, a także markery prognostyczne pozwalające przewidzieć czas przeżycia pacjenta. Stabilne izotopy o naturalnym rozpowszechnieniu mają ogromny potencjał w tym zakresie ze względu na frakcjonowanie izotopów towarzyszące reakcjom (bio)chemicznym i procesom (bio)fizycznym. Szlak metaboliczny tkanki nowotworowej różni się od szlaku metabolicznego tkanki zdrowej, co prowadzi do unikalnego składu izotopowego i stwarza możliwości jego wykorzystania do przewidywania i monitorowania zmian nowotworowych u pacjentów onkologicznych. Bardzo istotne w pomiarach EA-IRMS jest stosowanie wzorców odniesienia o podobnym składzie matrycy do analizowanych próbek. Cena wzorców dostępnych komercyjnie jest wysoka i bardzo często różni się składem matrycy od próbek. W laboratorium prowadzone są badania nad przygotowaniem i charakterystyką metrologiczną wtórnych wzorców odniesienia o składzie matrycy zbliżonym do próbek metodą „in house”.
W nowocześnie wyposażonych laboratoriach, w ramach zajęć dydaktycznych, studenci poznają budowę i zasadę działania EA-IRMS, przygotowują próbki do analizy i przeprowadzają pomiary stosunków izotopowych N, C i S w próbkach o przykładowej matrycy:
- różne rodzaje warzyw, co pozwala na wyciągnięcie wniosków o ich uprawie w odniesieniu do stosowanych nawozów lub braku ich użycia
- różne gatunki grzybów – wykrycie różnic / brak różnic pomiędzy gatunkami oraz z czego mogą wynikać
- różne produkty spożywcze – identyfikacja „zdrowej żywności” i regionu pochodzenia
- włosy, paznokcie – wnioski o stosowanej diecie osobniczej oraz otoczeniu / środowisku, w którym żyje
Studenci mają również możliwość prowadzenia badań w ramach wolontariatu naukowego oraz podczas realizacji prac dyplomowych. Tematyka prac obejmuje m.in.: charakterystykę metrologiczną wzorców odniesienia wtórnych do pomiarów EA-IRMS; wykorzystanie unikatowych możliwości EA-IRMS w autentykacji wybranych produktów spożywczych; znaczenie pomiarów stosunków izotopowych EA-IRMS w próbkach pochodzenia klinicznego / medycznego.
Sala brainstormingowa to nowoczesna, klimatyzowana przestrzeń sprzyjająca kreatywnej pracy zespołowej, wyposażona w dwa rzutniki multimedialne, komputer stacjonarny do prezentowania treści z pakietem Office, stoły umożliwiające wygodne notowanie, pracę indywidualną lub w grupach. Pomieszczenie zaprojektowano z myślą o generowaniu pomysłów, burzach mózgów i dynamicznych spotkaniach projektowych. Sala doskonale nadaje się do prowadzenia warsztatów, szkoleń, zajęć dydaktycznych.
Laboratorium obliczeniowe, dzięki szerokiemu dostępowi zespołu do własnych zasobów sprzętowych oraz krajowej infrastruktury obliczeniowej wysokowydajnych systemów HPC, pozwala na prowadzenie obliczeń o dużej skali i wysokiej dokładności, obejmujących złożone układy cząsteczkowe. Laboratorium dysponuje wysoko wyspecjalizowanymi programami obliczeniowymi, zarówno do obliczeń kwantowo-mechanicznych, jak i dynamiki molekularnej. W laboratorium prowadzone są zaawansowane badania z zakresu chemii komputerowej i modelowania molekularnego, ukierunkowane na ilościowy opis procesów chemicznych i biochemicznych. Istotnym elementem tych badań jest analiza kinetycznych efektów izotopowych, które stanowią czułe narzędzie do badania mechanizmów reakcji, w tym reakcji enzymatycznych. Równolegle realizowane są badania dotyczące równowagowych efektów izotopowych, obejmujące m.in. procesy frakcjonowania izotopowego zachodzące w różnych środowiskach. Szczególne miejsce zajmuje modelowanie zjawisk takich jak parowanie z roztworów wodnych, które odgrywają istotną rolę w chemii środowiska oraz w interpretacji procesów naturalnych i technologicznych. Wykorzystywane podejścia obejmują metody mechaniki kwantowej, dynamiki molekularnej oraz techniki hybrydowe QM/MM, co umożliwia wielkoskalowy opis badanych układów oraz precyzyjne powiązanie ich struktury, dynamiki i reaktywności.
Kontakt
