Naukowcy Politechniki Białostockiej w projekcie na platformę diagnostyczną Glass@Nanocrystal. Grant NCN to blisko 900 tys. złotych

Zespół naukowców z Politechniki Białostockiej zaangażuje się w realizację grantu Narodowego Centrum Nauki, przyznanego w ramach konkursu Sonata 21. Ich zadaniem będzie przeprowadzenie kluczowych analiz poprzedzających utworzenie „Hybrydowej platformy Glass@Nanocrystal (rdzeń–powłoka) do jednoczesnego obrazowania i termometrii”. Liderem projektu jest Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, gdzie pracami kieruje dr Gloria Lesly Jimenez Miranda. Politechnika Białostocka występuje w roli partnera interdyscyplinarnego konsorcjum.

Hybrydowa platforma fotoniczna Glass@Nanocrystal to innowacyjny projekt, który ma szansę zrewolucjonizować współczesną medycynę. Naukowcy z Białegostoku i Krakowa wspólnie poszukają odpowiedzi na to, jak wykryć rozwijające się w głębi tkanek stany zapalne i inne procesy patologiczne, zanim dadzą one jakiekolwiek widoczne objawy.

Naukowy networking i synergia kompetencji

Sukces tak skomplikowanego przedsięwzięcia wymaga ścisłej współpracy specjalistów z różnych dziedzin. Projekt jest przykładem międzyuczelnianego networkingu oraz zacieśniających się relacji naukowych między Białymstokiem a Krakowem.

Kierownikiem całego projektu jest dr Gloria Lesly Jimenez Miranda, pracownik Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie. Z kolei pracami zespołu badawczego w Politechnice Białostockiej pokieruje dr inż. Agata Baranowska z Zakładu Biomateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych na Wydziale Mechanicznym. W skład białostockiej ekipy wchodzą również specjaliści z Wydziału Elektrycznego: prof. dr hab. inż. Marcin Kochanowicz oraz mgr inż. Karolina Sadowska z Katedry Fotoniki, Elektroniki i Techniki Świetlnej.

– Połączyły nas wspólne zainteresowania badawcze. Dr Gloria Lesly Jimenez Miranda należy do zespołu prof. dr hab. Dominika Dorosza, naukowca od lat współpracującego z Politechniką Białostocką. Zadziałał więc międzyuczelniany networking – opowiada dr inż. Agata Baranowska. – Z kolei nasz białostocki zespół posiada unikalne, bardzo zaawansowane zaplecze do precyzyjnych badań optycznych i spektroskopowych. Ta synergia sprawia, że idealnie się uzupełniamy.

Współpracę i podział zadań w konsorcjum precyzuje prof. dr hab. inż. Marcin Kochanowicz: – Partnerzy z AGH odpowiadają za syntezę nanocząstek typu rdzeń-powłoka oraz ich zaawansowaną charakteryzację strukturalną, co wymaga specyficznych technologii chemicznych. Naszym zadaniem w Politechnice Białostockiej jest kompleksowe zbadanie i analiza właściwości spektroskopowych tych materiałów, a następnie ich aplikacja do jednoczesnego obrazowania i termometrii. Na obecnym etapie badań podstawowych analizy te będziemy przeprowadzać w warunkach zbliżonych do biologicznych, oceniając wpływ środowiska (rozpuszczalniki, pH, lepkość) oraz czynników biologicznych na dokładność optyczną obrazowania NIR i termometrii optycznej.

Wrota do nowej ery diagnostyki

U podstaw tego interdyscyplinarnego projektu, łączącego automatykę, elektronikę, technologie kosmiczne oraz inżynierię biomedyczną, leży stworzenie innowacyjnego dwufunkcjonalnego nanomateriału fotonicznego. Pozwoli on na wysokorozdzielcze obrazowanie oraz bezkontaktowy pomiar temperatury wewnątrz tkanek przy wykorzystaniu bezpiecznego dla człowieka promieniowania w zakresie średniej podczerwieni (NIR). Połączenie obu tych funkcji w jednej nanobiofotonicznej strukturze doprowadzi do powstania czułego, a przede wszystkim całkowicie nieinwazyjnego narzędzia diagnostycznego.

– Sercem tej technologii jest unikalna architektura nanocząstki typu core-shell (rdzeń-powłoka). Jej szklany rdzeń (G-core) powstanie ze specjalnego szkła o niskiej energii drgań sieci, syntezowanego w warunkach beztlenowych. To właśnie ono będzie odpowiadać za wydajną, jasną emisję w zakresie podczerwieni, przy stosunkowo niewielkiej gęstości mocy wzbudzenia, niezbędną do uzyskania kontrastowego obrazu o wysokiej rozdzielczości – wyjaśnia dr inż. Agata Baranowska. – Z kolei krystaliczna powłoka (C-shell), wytwarzana zaawansowaną metodą mikrofalową, będzie działać jak ultraprecyzyjny termometr optyczny. Oznacza to, że każda, nawet najmniejsza zmiana temperatury komórek wywoła mierzalną i natychmiastową zmianę w świeceniu cząsteczki. Co najważniejsze, cały proces aktywujemy całkowicie bezpiecznym dla człowieka promieniowaniem podczerwonym, którego długość fali wnika głęboko w tkanki i pozwali uzyskać precyzyjne informacje bez użycia skalpela.

Dlaczego pomiar temperatury wewnątrz komórek jest tak ważny? Lokalny monitoring nawet minimalnych wahań ciepła – poniżej 1°C – pozwala wykryć anomalie w aktywności komórkowej. To klucz do diagnozowania m.in. wczesnych stadiów nowotworów czy ukrytych ognisk zapalnych, które charakteryzują się podwyższoną temperaturą.

Laboratorium z mikroskopowym doposażeniem

Realizacja projektu SONATA 21 pozwoli nie tylko na stworzenie przełomowego materiału, ale również umożliwi doposażenie laboratoriów Politechniki Białostockiej. Uczelnia już teraz dysponuje światowej klasy spektrofluorymetrem luminescencyjnym FLS 1000, który pozwala na zbadanie widm w szerokim zakresie – od światła widzialnego aż po średnią podczerwień.

W ramach przyznanego grantu Politechnika Białostocka zakupi nowoczesny, wysokospecjalistyczny mikroskop fluorescencyjny sprzężony ze spektrometrem, a także specjalny uchwyt do próbek z precyzyjną kontrolą temperatury do badań środowiskowych.

– Już nie mogę się doczekać tego etapu – przyznaje z entuzjazmem dr inż. Agata Baranowska. – Zakup tego mikroskopu pozwoli rozszerzyć nasze badania w skali mikro. Będziemy mogli punkt po punkcie, mikrometr po mikrometrze, przeanalizować jak lokalnie zmieniają się właściwości optyczne i spektralne syntezowanego materiału pod wpływem promieniowania wzbudzającego. Zamierzamy zbadać m.in. czasy życia luminescencji, czyli sprawdzić jak długo i jak efektywnie badany szklany rdzeń świeci w konkretnych mikroobszarach. To kluczowe dla optymalizacji całego systemu sensorycznego.

Cel: ratować ludzkie życie

Choć projekt SONATA 21 koncentruje się na badaniach podstawowych, naukowcy nie kryją, że ich długofalowym marzeniem i celem jest realne wdrożenie opracowanej technologii do medycyny klinicznej.

– Moim wielkim marzeniem jest, aby ten projekt przyczynił się do stworzenia szybkiej, nieinwazyjnej i w pełni bezpiecznej metody wczesnego wykrywania schorzeń nowotworowych oraz groźnych stanów zapalnych – podsumowuje dr inż. Agata Baranowska. – Chcemy dać lekarzom narzędzie, które pozwoli na profilaktyczną, niemal natychmiastową kontrolę stanu zdrowia pacjenta podczas rutynowej wizyty. Droga do badań klinicznych jest długa i skomplikowana, ale ten projekt to duży krok, który kładzie trwałe fundamenty pod diagnostykę medyczną nowej generacji.

———————————-

Projekt pt. „Hybrydowa platforma Glass@Nanocrystal (rdzeń–powłoka) do jednoczesnego obrazowania i termometrii” uzyskał finansowanie w wysokości ponad 2 milionów złotych (dokładnie 2 034 350 zł) w ramach konkursu SONATA 21, rozstrzyganego przez Narodowe Centrum Nauki. Budżet przypadający na Politechnikę Białostocką to 903 532 złotych.

Okres realizacji: do marca 2029 roku.

Wyniki 21. edycji konkursu SONATA zostały ogłoszone przez Narodowe Centrum Nauki (NCN) 11 czerwca 2026 roku. Na 1348 złożonych wniosków do finansowania zakwalifikowano 243 projekty, na łączną kwotę ponad 340 mln złotych.

Informacja o wynikach konkursu dostępna jest na stronie NCN