INICJATYWA DOSKONA\u0141O\u015aCI BADAWCZEJ<\/span><\/small><\/strong><\/p>\n SWOBODA BADA\u0143 \u2013 NAUKA DLA PRZYSZ\u0141O\u015aCI<\/span><\/small><\/strong><\/p>\n \n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div> Cykl \u201eSwoboda bada\u0144 \u2013 nauka dla przysz\u0142o\u015bci\u201d to artyku\u0142y, wywiady i kr\u00f3tkie filmy prezentuj\u0105ce badania laureat\u00f3w konkursu \u201eSwoboda bada\u0144\u201d<\/p>\n \n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>[vc_btn title=”CYKL \u201eSWOBODA BADA\u0143 \u2013 NAUKA DLA PRZYSZ\u0141O\u015aCI\u201d” style=”classic” shape=”square” color=”blue” size=”sm” align=”right” css=”.vc_custom_1620714581867{margin-top: 4px !important;margin-right: 0px !important;border-top-width: 0px !important;border-right-width: 0px !important;padding-top: 0px !important;padding-right: 0px !important;}” link=”url:https%3A%2F%2Fus.edu.pl%2Finicjatywadoskonalosci%2Fswoboda-badan-nauka-dla-przyszlosci%2F|||”][\/vc_column][vc_column width=”2\/3″][vc_column_text css=”.vc_custom_1737537365088{margin-bottom: 0px !important;border-bottom-width: 0px !important;padding-bottom: 0px !important;padding-left: 10px !important;}”]<\/p>\n prof. dr hab. Barbara Machura<\/strong><\/p>\n [\/vc_column_text][vc_row_inner css=”.vc_custom_1620304473772{margin-top: 0px !important;border-top-width: 0px !important;padding-top: 0px !important;}”][vc_column_inner width=”2\/3″][vc_empty_space height=”2px” css=”.vc_custom_1620304425731{background-color: #9b132a !important;}”][\/vc_column_inner][vc_column_inner width=”1\/3″][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner]\r\n \n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>\r\n | Autorka: dr Ma\u0142gorzata K\u0142oskowicz |<\/span><\/p>\n Zesp\u00f3\u0142 naukowc\u00f3w pracuj\u0105cych pod kierunkiem prof. dr hab. Barbary Machury z Wydzia\u0142u Nauk \u015acis\u0142ych i Technicznych Uniwersytetu \u015al\u0105skiego w Katowicach zajmuje si\u0119 projektowaniem i otrzymywaniem materia\u0142\u00f3w fotoluminescencyjnych, kt\u00f3re mog\u0105 by\u0107 stosowane w optoelektronice, fotokatalizie i medycynie. Dzi\u0119ki zaawansowanej aparaturze badacze potrafi\u0105 okre\u015bla\u0107 w\u0142a\u015bciwo\u015bci tzw. stanu wzbudzonego zwi\u0105zk\u00f3w, kt\u00f3ry powstaje na skutek zaabsorbowania przez cz\u0105steczki kwantu \u015bwiat\u0142a.<\/b><\/p>\n \u2013 Jednym z najwi\u0119kszych wyzwa\u0144 wsp\u00f3\u0142czesnej chemii jest \u015bwiadome projektowanie i otrzymywanie materia\u0142\u00f3w molekularnych, kt\u00f3re maj\u0105 \u015bci\u015ble okre\u015blone w\u0142a\u015bciwo\u015bci fizyczne i chemiczne. Jest to wa\u017cne przede wszystkim ze wzgl\u0119du na r\u00f3\u017cne interesuj\u0105ce nas praktyczne zastosowania \u2013 m\u00f3wi prof. dr hab. Barbara Machura, chemiczka z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego w Katowicach. Jak dodaje, jest to szczeg\u00f3lnie trudne w przypadku zwi\u0105zk\u00f3w fotoluminescencyjnych, kt\u00f3rymi zajmuje si\u0119 wraz ze swoim zespo\u0142em: \u2013 Pr\u00f3bujemy niejako kszta\u0142towa\u0107 w\u0142a\u015bciwo\u015bci tak zwanego stanu wzbudzonego interesuj\u0105cych nas materia\u0142\u00f3w, st\u0105d mierzymy si\u0119 z nie lada wyzwaniem.<\/p>\n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>\r\n M\u0142odzi cz\u0142onkowie zespo\u0142u Fizykochemii Zwi\u0105zk\u00f3w Metali Przej\u015bciowych, kt\u00f3rym kieruje prof. dr hab. Barbara Machura. Od lewej: mgr Aleksandra Kwiecie\u0144, dr Joanna Palion-Gazda, dr Katarzyna Choroba, mgr Anna Kryczka oraz mgr Bartosz Zowi\u015blok | fot. Ma\u0142gorzata K\u0142oskowicz<\/span><\/p>\n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>\r\n Generalnie zwi\u0105zki chemiczne wyst\u0119puj\u0105 w stanie podstawowym. Je\u015bli u\u017cyje si\u0119 bod\u017aca w postaci np. \u015bwiat\u0142a, w\u00f3wczas materia\u0142y fotoluminescencyjne przez okre\u015blony czas b\u0119d\u0105 znajdowa\u0107 si\u0119 w stanie wzbudzonym.<\/p>\n \u2013 W wyniku takiego dzia\u0142ania przez chwil\u0119 mamy do czynienia z zupe\u0142nie nowym indywiduum, charakteryzuj\u0105cym si\u0119 ca\u0142kowicie innymi w\u0142a\u015bciwo\u015bciami. Chcemy nie tylko je pozna\u0107, lecz r\u00f3wnie\u017c mie\u0107 wp\u0142yw zar\u00f3wno na nie, jak i na czas utrzymania zwi\u0105zku w stanie wzbudzonym \u2013 m\u00f3wi badaczka.<\/p>\n Istnieje wiele stan\u00f3w wzbudzonych, naukowcy znaj\u0105 te\u017c mn\u00f3stwo mo\u017cliwo\u015bci oddzia\u0142ywania na badane przez siebie zwi\u0105zki. Jak wyja\u015bnia chemiczka, jej zesp\u00f3\u0142 analizuje przede wszystkim zwi\u0105zki koordynacyjne metali przej\u015bciowych, kt\u00f3re po wzbudzeniu zwykle wyst\u0119puj\u0105 w stanach trypletowych, cz\u0119sto d\u0142ugo \u017cyj\u0105cych i zdolnych do przekazywania energii. Do projektowania zwi\u0105zk\u00f3w metali przej\u015bciowych o znacznie wyd\u0142u\u017conych czasach \u017cycia trypletowych stan\u00f3w wzbudzonych zesp\u00f3\u0142 prof. Barbary Machury stosuje g\u0142\u00f3wnie podej\u015bcie zwane efektem bichromoforowym.<\/p>\n \u2013 W takim przypadku mamy do czynienia z dwoma chromoforami. Wystarczy wyobrazi\u0107 sobie dwie cz\u0119\u015bci po\u0142\u0105czonych ze sob\u0105 cz\u0105steczek. Nasze modyfikacje polegaj\u0105 na \u0142\u0105czeniu r\u00f3\u017cnych uk\u0142ad\u00f3w w taki spos\u00f3b, aby jak najd\u0142u\u017cej utrzyma\u0107 zwi\u0105zek w stanie wzbudzonym \u2013 wyja\u015bnia chemiczka. Podkre\u015bla r\u00f3wnie\u017c, \u017ce ka\u017cdy z chromofor\u00f3w ma sw\u00f3j w\u0142asny stan wzbudzony: \u2013 Aby uzyska\u0107 d\u0142ugi czas \u017cycia takiego uk\u0142adu, musimy doprowadzi\u0107 do sytuacji, w kt\u00f3rej stany wzbudzone obu chromofor\u00f3w b\u0119d\u0105 mia\u0142y podobny poziom energii.<\/p>\n Dzi\u0119ki takiemu zabiegowi pierwszy chromofor emituje \u015bwiat\u0142o, natomiast drugi jest nieemisyjny, gwarantuje natomiast d\u0142u\u017cszy czas \u017cycia stanu wzbudzonego ca\u0142ego uk\u0142adu. Innymi s\u0142owy: w efekcie po\u0142\u0105czenia stan\u00f3w wzbudzonych odpowiednich chromofor\u00f3w mo\u017cna otrzyma\u0107 stan emisyjny zwi\u0105zku o bardzo d\u0142ugim czasie \u017cycia. W roli chromofor\u00f3w nieemisyjnych, jak m\u00f3wi badaczka, cz\u0119sto stosowane s\u0105 wielopier\u015bcieniowe zwi\u0105zki aromatyczne, np. piren czy antracen.<\/p>\n Warto od razu doda\u0107, \u017ce w przypadku badanych przez naukowc\u00f3w zwi\u0105zk\u00f3w d\u0142ugi czas \u017cycia oznacza warto\u015b\u0107 powy\u017cej 10 mikrosekund.<\/p>\n \u2013 Ciekawostk\u0105 mo\u017ce by\u0107 fakt, \u017ce nasz zesp\u00f3\u0142 w ramach projektu dofinansowanego w konkursie \u201eSwoboda Bada\u0144\u201d Inicjatywy Doskona\u0142o\u015bci Badawczej U\u015a uzyska\u0142 materia\u0142y fotoluminescencyjne, kt\u00f3rych czas \u017cycia stanu wzbudzonego wyni\u00f3s\u0142 1600 \u03bcs. To \u015bwietny wynik \u2013 m\u00f3wi prof. Barbara Machura.<\/p>\n Naukowcy walcz\u0105 o jak najlepsze w\u0142a\u015bciwo\u015bci takich zwi\u0105zk\u00f3w \u2013 przede wszystkim ze wzgl\u0119du na ich praktyczne zastosowania.<\/p>\n Zwi\u0105zek w stanie wzbudzonym b\u0119dzie d\u0105\u017cy\u0142 do tego, aby odda\u0107 energi\u0119. Ten proces jest wykorzystywany na przyk\u0142ad w walce z nowotworami. Mowa o terapii fotodynamicznej. Odpowiednio zaprojektowany materia\u0142 w stanie podstawowym mo\u017ce zosta\u0107 wprowadzony do cia\u0142a pacjenta. Powinien by\u0107 oboj\u0119tny dla ludzkich tkanek. Po wzbudzeniu za po\u015brednictwem \u015bwiat\u0142a mo\u017ce odda\u0107 swoj\u0105 energi\u0119 na przyk\u0142ad reaktywnej cz\u0105steczce tlenu do\u0142\u0105czonej do takiego uk\u0142adu. W efekcie otrzymujemy precyzyjn\u0105 bro\u0144 do walki z nowotworami.<\/p>\n Oczywi\u015bcie otrzymanie odpowiedniego zwi\u0105zku nie jest \u0142atwym zadaniem, poniewa\u017c musi on spe\u0142ni\u0107 wiele wymog\u00f3w, aby m\u00f3g\u0142 zosta\u0107 zastosowany w kontakcie z tkankami ludzkimi. W literaturze znane s\u0105 ju\u017c obiecuj\u0105ce rozwi\u0105zania, zesp\u00f3\u0142 prof. Barbary Machury pracuje nad kolejnymi.<\/p>\n Druga przestrze\u0144 dla praktycznych zastosowa\u0144 fotosensybilizator\u00f3w to fotokataliza, gdzie do rozpocz\u0119cia reakcji potrzebne s\u0105 katalizator oraz \u015bwiat\u0142o. W\u015br\u00f3d obiecuj\u0105cych proces\u00f3w zasilanych energi\u0105 s\u0142oneczn\u0105 znajduje si\u0119 fotochemiczna redukcja dwutlenku w\u0119gla, kt\u00f3ra mo\u017ce znacznie przyczyni\u0107 si\u0119 do ograniczenia efektu cieplarnianego.<\/p>\n \u2013 Wr\u00f3\u0107my jeszcze do zwi\u0105zku w stanie trypletowym, a wi\u0119c takiego, kt\u00f3ry jest d\u0142ugo\u017cyj\u0105cy i d\u0105\u017cy do oddania energii. Taki uk\u0142ad mo\u017ce odda\u0107 j\u0105 innej cz\u0105steczce i wywo\u0142a\u0107 emisj\u0119 z jej stanu wzbudzonego. Zmieniamy zatem jego energi\u0119. Przyk\u0142adowo: na\u015bwietlaj\u0105c zwi\u0105zek w zakresie \u015bwiat\u0142a czerwonego, wywo\u0142ujemy emisj\u0119 w zakresie wy\u017cej energetycznego \u015bwiat\u0142a niebieskiego. Proces ten, nieco tajemniczo i skomplikowanie, nazywamy konwersj\u0105 w g\u00f3r\u0119 wed\u0142ug mechanizmu anihilacji tryplet-tryplet \u2013 wyja\u015bnia naukowczyni kieruj\u0105ca zespo\u0142em.<\/p>\n Kolejna przestrze\u0144 praktycznego zastosowania zwi\u0105zk\u00f3w opracowywanych przez zesp\u00f3\u0142 prof. Barbary Machury to bioobrazowanie. Jest to wielowymiarowa wizualizacja, kt\u00f3ra pozwala charakteryzowa\u0107 struktury i procesy biologiczne w czasie rzeczywistym. Zn\u00f3w zwi\u0105zki takie wprowadza si\u0119 do organizmu cz\u0142owieka. \u2013 Wiemy, \u017ce kom\u00f3rki pod wp\u0142ywem na\u015bwietlenia tak\u017ce emituj\u0105 kr\u00f3tko \u017cyj\u0105c\u0105 fluorescencj\u0119. Mo\u017cemy jednak poprowadzi\u0107 obrazowanie w taki spos\u00f3b, \u017ce nie b\u0119dziemy odbiera\u0107 sygna\u0142\u00f3w od kom\u00f3rek biologicznych, lecz w\u0142a\u015bnie z zaprojektowanych zwi\u0105zk\u00f3w dzi\u0119ki temu, \u017ce ich czas \u017cycia w stanie wzbudzonym jest odpowiednio d\u0142u\u017cszy. Innymi s\u0142owy: odbieramy sygna\u0142y niezak\u0142\u00f3cone emisj\u0105 uk\u0142ad\u00f3w biologicznych \u2013 m\u00f3wi prof. Barbara Machura. Je\u015bli zatem przyk\u0142adowy zwi\u0105zek kumuluje si\u0119 w okre\u015blonych kom\u00f3rkach rakowych, szybko b\u0119dzie mo\u017cna si\u0119 dowiedzie\u0107, gdzie s\u0105 one zlokalizowane.<\/p>\n Prowadzenie tak specjalistycznych bada\u0144 nie by\u0142oby mo\u017cliwe, gdyby nie doskonale wyposa\u017cone laboratorium, w kt\u00f3rym pracuj\u0105 naukowcy. Najwa\u017cniejszym urz\u0105dzeniem jest spektrometr absorpcji przej\u015bciowej wraz ze strojonym laserem femtosekundowym, umo\u017cliwiaj\u0105cym obserwacj\u0119 wy\u017cszych stan\u00f3w molekularnych cz\u0105steczek.<\/p>\n \u2013 Ten skomplikowany labirynt wielu drobnych element\u00f3w pozwala sterowa\u0107 czasem obserwacji o warto\u015bciach pomi\u0119dzy femtosekundami a nanosekundami. Mo\u017cemy wychwyci\u0107 ten moment, w kt\u00f3rym uk\u0142ady znajduj\u0105 si\u0119 w stanie wzbudzonym, i je opisa\u0107. W praktyce specjalny laser wysy\u0142a promieniowanie o du\u017cej cz\u0119stotliwo\u015bci. Wi\u0105zka dzieli si\u0119 na dwie cz\u0119\u015bci. Pierwsza z nich wzbudza nasz\u0105 cz\u0105steczk\u0119, druga to tzw. cz\u0119\u015b\u0107 pr\u00f3bkuj\u0105ca op\u00f3\u017aniona w czasie, kt\u00f3ra zachowuje si\u0119 jak detektor. To ona pozwala obserwowa\u0107 pr\u00f3bk\u0119 i zapisa\u0107 obraz widma w detektorze \u2013 wyja\u015bnia dr Katarzyna Choroba, cz\u0142onkini zespo\u0142u. \u2013 Dzi\u0119ki specjalnemu uk\u0142adowi lusterek jeste\u015bmy w stanie wyd\u0142u\u017ca\u0107 drog\u0119 drugiej wi\u0105zki, dzi\u0119ki czemu uzyskujemy nawet kilkunanosekundowe op\u00f3\u017anienie wzgl\u0119dem pierwszej \u2013 dodaje.<\/p>\n \u2013 Odk\u0105d dysponujemy tym sprz\u0119tem, osi\u0105gamy coraz lepsze wyniki. Mog\u0119 \u015bmia\u0142o powiedzie\u0107, \u017ce jeste\u015bmy ekspertami z dziedziny fotodynamiki, o czym \u015bwiadczy chocia\u017cby rosn\u0105ca liczba o\u015brodk\u00f3w naukowych zainteresowanych wsp\u00f3\u0142prac\u0105 z naszym zespo\u0142em \u2013 m\u00f3wi z kolei prof. Barbara Machura.<\/p>\n Nad udoskonalonymi fotosensybilizatorami do zastosowa\u0144 w fotokatalizie, bioobrazowaniu i terapii fotodynamicznej pracuj\u0105 obecnie dr Katarzyna Choroba i dr Joanna Palion-Gazda. Badania nad fotoemisyjnymi zwi\u0105zkami metali przej\u015bciowych jako fotoaktywnymi cytotoksykami realizuje dr Anna Maro\u0144 w ramach grantu NCN Sonata \u201eFotodynamika funkcjonalizowych arylami i N-donorami kompleks\u00f3w metali z pochodnymi 2,6-bis(tiazolo-2-ylo)pirydyny jako fotoaktywnych cytostatyk\u00f3w\u201d.<\/p>\n \u2013 Niezmiernie cieszy mnie r\u00f3wnie\u017c fakt, \u017ce udaje nam si\u0119 zainteresowa\u0107 t\u0105 tematyka badawcz\u0105 student\u00f3w. W chwili obecnej prace doktorskie realizuj\u0105 w naszym zespole mgr Bartosz Zowi\u015blok oraz mgr Anna Kryczka \u2013 podsumowuje prof. Barbara Machura.<\/p>\n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>[vc_separator]\r\n
\nStan wzbudzony pod kontrol\u0105<\/h3>\n
![\"M\u0142odzi](\"http:\/\/us.edu.pl\/idb\/wp-content\/uploads\/sites\/72\/fotografie\/swoboda-badan-III\/Zespol-prof.-Barbary-Machury-fot.-Malgorzata-Kloskowicz-600x400.jpg\")
<\/p>\n