ZAPLECZE TECHNICZNE
NAJWYŻSZEJ KLASY INFRASTRUKTURA W CENTRUM INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ WAT
Badania nad grafenem odbywają się za pomocą najwyższej klasy infrastruktury w Centrum Inżynierii Biomedycznej WAT, które zostało wyposażone w nowoczesny sprzęt i aparaturę badawczą zgromadzoną w pięciu tematycznych laboratoriach prowadzących prace naukowe i wdrożeniowe.
Jedną z Pracowni badawczych, jest Pracownia Inżynierii Molekularnej i Grafenu, gdzie realizowane są właśnie badania dotyczące, między innymi opracowania nowatorskich technologii łączenia grafenu z innymi materiałami, procesów wytwarzania sit molekularnych i aktywnych powierzchni adhezyjnych dla cząstek biologicznych. Ponadto, realizowane są prace nad uproszczonym laboratoryjnym urządzeniem do jednorazowego wzbogacania populacji krążących komórek nowotworowych (KKN) w pobieranych próbkach krwi.
W celu realizacji powyższych zadań, w Pracowni zestawiane są laboratoryjne urządzenia do wytwarzania sit molekularnych, wraz z oprzyrządowaniem technologicznym. Urządzenia te, są niezbędne do bezpośredniej fotolitografii laserowej. Są to, między innymi, urządzenia do trawienia jonowego, oczyszczania plazmowego, formowania powierzchni aktywnych i do kontroli geometrycznej wytwarzanych sit molekularnych.
Infrastruktura badawcza Pracowni Inżynierii Molekularnej i Grafenu
Spektrofluorymetr
Typ: QM 400 firmy Horiba
Układ spektrofluorymetryczny Quanta Master QM400 przeznaczony jest do charakterystyki materiałów luminescencyjnych w postaci proszków, roztworów, cienkich warstw, kryształów oraz nanomateriałów. Spektralny zakres wzbudzenia oraz detekcji jest od 200 do 2200 nm. Źródłami wzbudzenia są: laser impulsowy Na:YAG Opolette 355LD (225-2200nm), oświetlacz elipsolidalny z lampą Xe (200-900 nm) oraz laser 980 nm do pomiarów up-konwersji. Układ umożliwia pomiary widm wzbudzenia i emisji, synchronicznych, rozdzielczych w czasie, kinetyki fluorescencji oraz anizotropii polaryzacji luminescencji. Pomiary z wykorzystaniem przystawki absorpcyjną, transmisyjnej i sfery integrującej. Układ sprzężony jest z mikroskopem fluorescencyjnym ( Zeiss Axio Imager.M2) i superczułą kamerą do pomiarów bioluminescencji.
Wielolaserowy sorter komórkowy
Typ: BD FACSAria Fusion oparty o cytometrię przepływową
Sorter zintegrowany jest komorą bezpieczeństwa klasy II typu A2 oraz posiada systemem AMS (ang. Aerosol Management System), zabezpieczający użytkowników przed ekspozycją na aerozole powstające podczas pracy urządzenia. BD FACSAria Fusion umożliwia szybką ocenę ilościową i jakościową właściwości fizycznych i biologicznych pojedynczych komórek oraz ich elementów morfotycznych, takich jak jądra, kwasy nukleinowe lub mitochondria. Aparat może być wykorzystany m. in. do oceny ekspresji antygenów powierzchniowych i wewnątrzkomórkowych, oznaczania fazy cyklu komórkowego, badania właściwości błon cytoplazmatycznych, izolacji komórek bardzo rzadko występujących w danej populacji, jak też do badań apoptozy, nekrozy i aktywności enzymów. Z użyciem aparatu możliwe jest aseptyczne sortowanie pojedynczej komórki np. dla celów klonowania.
Sekwenator genów
Typ: MiSeq firmy Illumina Inc. wraz z wyposażeniem dodatkowym: fluorymetrem firmy Promega Quantum, blokiem grzejnym Hybex, aparatem do elektroforezy kwasów nukleinowych i białek BluePippin, system komputerowym z pamięcią dyskową typu NAS do analizy i przechowywania wyników sekwencjonowania z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania Geneious RS.
Sekwenator umożliwia analizę materiału genetycznego w komórkach ssaków lub komórkach drobnoustrojów poprzez celowane sekwencjonowanie fragmentów genomu, w których występują mutacje związane z określonymi jednostkami chorobowymi, metagenomikę np. identyfikowanie wielu gatunków drobnoustrojów/patogenów w próbce, sekwencjonowanie małych genomów, sekwencjonowanie miRNA, celowaną ekspresję genów, sekwencjonowanie amplikonów, przygotowywanie biblioteki do sekwencjonowania NGS (ang. – next-generation sequencing) np. do całogenomowej analizy metylacji DNA, wykrywanie mutacji związanych z określonym rodzajem nowotworu w puli sekwencji/genów, wykrywanie populacji przetrwałych komórek nowotworowych (minimalna choroba resztkowa) mogących zainicjować wznowę nowotworu, ocenę chimeryzmu potransplantacyjnego (ocena przyjęcia przeszczepu).
Urządzenie do bezpośredniej fotolitografii laserowej
Typ: LaserWriter 405B+ firmy MicroTech s.r.l.
Urządzenie Laser Writer do bezpośredniej fotolitografii laserowej jest niezbędnym wyposażeniem do formowania wysokorozdzielczych wzorów geometrycznych z rozdzielczością ok. 1,0 mikrometra na podłożach metalowych i półprzewodnikowych przewidywanych do procesu trawienia jonowego (DRIE). Jest podstawowym wyposażeniem w procesie wytwarzania molekularnych sit do wzbogacania KKN. Jest techniką elastyczną i dużo tańszą w stosunku do klasycznej fotolitografii oraz pozwala na uzyskanie w bardzo krótkim czasie określonych wysokorozdzielczych wzorów wymaganych do wytrawiania jonowego sit molekularnych.
Wysokorozdzielczy skaningowy mikroskop elektronowy ze spektrometrem EDS i kompletnym wyposażeniem do badań preparatów biologicznych
Typ: Quanta 250 FEG firmy FEI
Wysokorozdzielczy skaningowy mikroskop elektronowy (SEM – emiter Schottky’go) Quanta 250 FEG ze spektrometrem EDS z kompletnym wyposażeniem do badań preparatów biologicznych przewidywany jest do kontroli ilościowej i jakościowej procesu filtracji KKN, realizowanej z wykorzystaniem opracowywanych sit molekularnych oraz prototypowego urządzenia do realizacji badań przesiewowych krwi. Urządzenie Quanta 250 FEG daje możliwość badania preparatów biologicznych przy użyciu znacznie niższych napięć przyspieszających w porównaniu do źródła wolframowego lub występującego jeszcze u niektórych producentów, nielicznie źródła LaB6. Mikroskop Quanta jest mikroskopem środowiskowym co oznacza, że ma najszersze możliwości w zakresie badania preparatów niekompatybilnych z tradycyjną mikroskopią elektronową (próbki biologiczne, porowate, uwodnione itp.). Poprzez zastosowany w konfiguracji stolik Peltier’a możliwa jest kontrola wilgotność otoczenia badanej substancji poprzez regulację temperatury oraz ciśnienie w komorze. Ponadto urządzenie posiada rozszerzony system niskiej próżni dający możliwość osiągnięcia ciśnienia do 4000 Pa w komorze, a także szereg systemów zabezpieczających jakiekolwiek zanieczyszczenie mikroskopu. Mikroskop wyposażony jest w spektrometr EDS wraz ze stosownym oprogramowaniem do obróbki danych, na dedykowanym komputerze. W konfiguracji znajdują się również detektory SE i unikalne rozwiązania do detekcji sygnału BSE.
HISTORIA
- Odkrycie właściwości grafenu – pierwsze na świecie wyizolowanie warstwy grafenu (2004),
- Przyznanie za odkrycie Nagrody Nobla (2010)
- Podjęcie prac nad antybakteryjnymi papierami grafenowymi jako środkami opatrunkowymi (2010)
- Powołanie klastra Centrum Inżynierii Biomedycznej - CIBio WAT (2012)
- Przyznanie Wojskowej Akademii Technicznej środki na finansowanie projektu POIG, tym samym CIBio WAT stało się jedynym w Polsce klastrem, w którym Uczelnia Wyższa została koordynatorem klastra (2013)
- Testy cytotoksyczności tlenku grafenu zakończone pozytywnym rezultatem. Badania prowadzone w Zakładzie Transplantologii i Centralnym Banku Tkanek Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. Badania zakończone raportem z wynikiem pozytywnym i rekomendacją do dalszych badań (2014)
- Potwierdzenie aktywności przeciwbakteryjnej tlenku grafenu przez CIBio WAT (2015)
- Zgłoszenie patentowe na kompozycję kosmetyczną z grafenem jako elementem bakteriobójczym P.424202 (2018)
- Potwierdzenie założenia o wzmocnieniu struktury włóknistej żelu przez wbudowanie nanostruktur (2019)
- Podjęto skuteczne próby wbudowania płatków grafenu i tlenku grafenu do struktury żelu. Tym samym jesteśmy po badaniach laboratoryjnych, które zakończyły się sukcesem (2019)
- Optymalizacja kompozytu żel - tlenek grafenu – technologia w skali laboratoryjnej (2019),
- Testy aplikacyjne i skalowanie technologii (2020),
- Podjęcie prac nad funkcjonalizacją płatków tlenku grafenu – w kontekście optymalizacji mechanizmu wbudowywania w strukturę żelu oraz wykorzystania bioaktywności do regeneracji powierzchniowej struktur tkankowych (2019)
- Optymalizacja kompozytu żel - tlenek grafenu – technologia w skali laboratoryjnej (2019)
- Testy aplikacyjne i skalowanie technologii (2020)