CONTEXTE
UNE INFRASTRUCTURE DE PREMIER ORDRE DANS LE CENTRE D'INGÉNIERIE BIOMÉDICALE DE WATT
La recherche sur le graphène est effectuée à l’aide d’une infrastructure de premier ordre dans le Centre d’ingénierie biomédicale de WAT, qui a été équipé d’un matériel moderne et d’appareils de recherche regroupés dans cinq laboratoires thématiques effectuant des travaux scientifiques et de mise en œuvre.
L’un des laboratoires de recherche est le laboratoire d’ingénierie moléculaire et de graphène, où des recherches sont menées, entre autres, sur le développement de technologies innovantes pour relier le graphène à d’autres matériaux, sur les procédés de fabrication de tamis moléculaires et sur les surfaces d’adhésion actives des particules biologiques. En outre, des travaux sont en cours sur un dispositif de laboratoire simplifié pour l’enrichissement ponctuel de populations de cellules cancéreuses circulantes (KKN) dans des échantillons de sang.
Afin de mener à bien les tâches susmentionnées, des appareils de laboratoire pour la production de tamis moléculaires, ainsi que des instruments technologiques, sont mis en place dans le laboratoire. Ces appareils sont nécessaires pour la photolithographie laser directe. Il s’agit, entre autres, de dispositifs de décapage ionique, de purification par plasma, de formation de surface active et de contrôle géométrique des tamis moléculaires produits.
Infrastructure de recherche du laboratoire de génie moléculaire et de graphène
Spectrofluorimètre
Type : QM 400 de Horiba
Le système spectrofluorimétrique Quanta Master QM400 est conçu pour caractériser les matériaux luminescents sous forme de poudres, solutions, couches minces, cristaux et nanomatériaux. La plage d’excitation et de détection spectrale est de 200 à 2200 nm. Les sources d’excitation sont : le laser pulsé Na:YAG Opolette 355LD (225-2200nm), l’illuminateur ellipsoïdal avec lampe Xe (200-900nm) et le laser 980nm pour les mesures de conversion ascendante. Le système permet de mesurer les spectres d’excitation et d’émission, le synchrone, la résolution temporelle, la cinétique de fluorescence et l’anisotropie de polarisation de la luminescence. Mesures avec l’utilisation de la sphère d’absorption, de transmission et d’intégration. Le système est couplé à un microscope à fluorescence ( Zeiss Axio Imager.M2) et à une caméra super-sensible pour les mesures de bioluminescence.
Trieur cellulaire multi-laser
Type : BD FACSAria Fusion basée sur la cytométrie de flux
Le trieur est intégré à une chambre de sécurité de classe II de type A2 et dispose d’un AMS (Aerosol Management System) pour protéger les utilisateurs contre l’exposition aux aérosols générés pendant le fonctionnement. BD FACSAria Fusion permet une évaluation quantitative et qualitative rapide des propriétés physiques et biologiques des cellules individuelles et de leurs éléments morphotiques, tels que les noyaux, les acides nucléiques ou les mitochondries. Le dispositif peut être utilisé, entre autres, pour évaluer l’expression des antigènes de surface et intracellulaires, pour déterminer la phase du cycle cellulaire, pour étudier les propriétés des membranes cytoplasmiques, l’isolement de cellules très rarement trouvées dans une population donnée, ainsi que pour étudier l’apoptose, la nécrose et l’activité enzymatique. Grâce à l’appareil, il est possible de trier aseptiquement une seule cellule, par exemple à des fins de clonage.
Séquenceur de gènes
Type : MiSeq d’Illumina Inc. avec accessoires : fluorimètre Promega Quantum, bloc chauffant Hybex, appareil d’électrophorèse des acides nucléiques et des protéines BluePippin, système informatique avec stockage NAS pour l’analyse et le stockage des résultats de séquençage à l’aide du logiciel
spécialisé Geneious RS.
Le séquenceur permet l’analyse du matériel génétique dans les cellules de mammifères ou de microbes par le séquençage ciblé de fragments de génome où se produisent des mutations associées à des entités pathologiques spécifiques, la métagénomique, par exemple l’identification de plusieurs espèces microbiennes/pathogènes dans un échantillon, le séquençage de petits génomes, le séquençage de miARN, l’expression ciblée de gènes, le séquençage d’amplicon, la préparation de bibliothèques pour le séquençage NGS. – Séquençage de la prochaine génération, par exemple pour l’analyse génomique complète de la méthylation de l’ADN, la détection des mutations associées à un type spécifique de cancer dans un pool de séquences/gènes, la détection de la population de cellules cancéreuses survivantes (maladie résiduelle minimale) qui peuvent déclencher une rechute du cancer, l’évaluation du chimérisme post-transplantation (évaluation de l’admission à la transplantation).
Dispositif de photolithographie directe au laser
Type : LaserWriter 405B+ de MicroTech s.r.l.
Le dispositif Writer Laser pour la photolithographie laser directe est un équipement essentiel pour la formation de motifs géométriques à haute résolution d’environ 1,0 micromètre sur des substrats métalliques et semi-conducteurs prévus pour le décapage ionique (DRIE). Il s’agit de l’équipement de base dans le processus de fabrication des tamis moléculaires pour l’enrichissement de KKN. C’est une technique flexible et beaucoup moins coûteuse que la photolithographie classique et qui permet d’obtenir en très peu de temps les motifs spécifiques à haute résolution nécessaires à la gravure ionique des tamis moléculaires.
Microscope électronique à balayage à haute résolution avec spectromètre EDS et équipement complet de test de préparation biologique
Type : Quanta 250 FEG de la FEI
Le microscope électronique à balayage à haute résolution (MEB – émetteur Schottky) Quanta 250 FEG avec spectromètre EDS doté d’un équipement complet pour tester les préparations biologiques est conçu pour le contrôle quantitatif et qualitatif du processus de filtration KKN, effectué à l’aide de tamis moléculaires développés et d’un prototype de dispositif de dépistage sanguin. L’appareil Quanta 250 FEG permet de tester des préparations biologiques en utilisant des tensions d’accélération beaucoup plus faibles que celles des sources de tungstène ou, encore existantes chez certains fabricants, de quelques sources LaB6. Le microscope Quanta est un microscope environnemental, ce qui signifie qu’il dispose du plus large éventail de possibilités pour tester des préparations incompatibles avec la microscopie électronique traditionnelle (échantillons biologiques, poreux, hydratés, etc.). La table Peltier utilisée dans la configuration permet de contrôler l’humidité ambiante de la substance d’essai en régulant la température et la pression dans la chambre. En outre, l’appareil est doté d’un système de vide poussé qui permet d’atteindre une pression de 4000 Pa dans la chambre, ainsi que de plusieurs systèmes protégeant le microscope de toute contamination. Le microscope est équipé d’un spectromètre EDS avec un logiciel approprié pour le traitement des données sur un ordinateur dédié. La configuration comprend également des détecteurs de SE et des solutions uniques pour la détection des signaux d’ESB.
HISTORIQUE
- Découverte des propriétés du graphène - le premier isolement de la couche de graphène au monde (2004),
- Prix de la découverte du Prix Nobel (2010),
- Entreprendre des travaux sur les papiers graphène antibactériens comme agents d'habillage (2010),
- Création du cluster du Centre d'ingénierie biomédicale - CIBio WAT (2012),
- En accordant à l'Université militaire de technologie un financement pour le projet POIG, CIBio WAT est ainsi devenu le seul cluster en Pologne où l'Université est devenue coordinatrice de cluster (2013),
- Tests de cytotoxicité pour l'oxyde de graphène avec des résultats positifs. Recherche menée au sein du département de transplantologie et de la banque centrale des tissus de l'université de médecine de Varsovie. Études complétées par un rapport positif et une recommandation pour des études supplémentaires (2014),
- Confirmation de l'activité antimicrobienne de l'oxyde de graphène par CIBio WAT (2015),
- Demande de brevet pour une composition cosmétique avec du graphène comme élément bactéricide P.424202 (2018)
- Confirmation de l'hypothèse selon laquelle la structure fibreuse du gel sera renforcée par l'incorporation de nanostructures (2019)
- Des tentatives efficaces ont été faites pour incorporer des paillettes de graphène et de l'oxyde de graphène dans la structure du gel. Ainsi, nous sommes après des tests de laboratoire réussis (2019)
- Optimisation du composite gel-oxyde de graphène - technologie à l'échelle du laboratoire (2019),
- Essais d'applications et mise à l'échelle des technologies (2020),
- Entreprendre des travaux sur le fonctionnement des flocons d'oxyde de graphène - dans le cadre de l'optimisation du mécanisme d'incorporation dans la structure du gel et de l'utilisation de la bioactivité pour la régénération de la surface des structures tissulaires (2019)
- Optimisation de la technologie des composites gel-gel - oxyde de graphène - à l'échelle du laboratoire (2019)
- Essais d'applications et mise à l'échelle des technologies (2020)