Tematy statutowe

Obecnie w Instytucie prowadzonych jest osiem tematów statutowych: 

1. Mikrobiosystemy do diagnostyki i terapii spersonalizowanej

Kierownik: Prof. Dorota G. Pijanowska

Najnowsze badania nad doborem terapii opierają się na analizie lekowrażliwości /oporności określonych komórek. In vitro komórki wątrobowe, a w szczególności hepatocyty, szybko odróżnicowują, tracąc swoje specyficzne funkcje. Prowadzimy badania nad (1) przywróceniem utraconych funkcji komórkowych z wykorzystaniem m.in. metod inżynierii genetycznej, (2) oceną zmian morfologicznych i behawioralnych komórek oraz (3) metodami oznaczeń wybranych markerów aktywności komórek pochodzenia wątrobowego np. detoksykacji amoniaku z wykorzystaniem mikroukładów typu lab-on-a chip do oznaczeń mocznika i bioczujników do oceny aktywności enzymatycznej arginazy I. Ponadto prowadzimy prace nad analizą i rozpoznawaniem obrazów komórek i barwionych preparatów tkankowych dla celów wspomagania patomorfologów.

Realizowany przez pracownie:

2. Polimerowe nośniki do konstrukcji rusztowań komórkowych i systemów dostarczania środków biologicznie aktywnych

Kierownik: Dr hab. inż. Dorota Lewińska, prof. Instytutu

Ponieważ chrząstka stawowa nie ulega samoistnej regeneracji najbardziej obiecujące terapie wykorzystują polimerowe rusztowania komórkowe do zasiedlania i namnażania się własnych komórek chrząstki pacjenta. Naszym celem jest zatem opracowywanie innowacyjnych skafoldów, wspierających hodowlę chondrocytów, umożliwiając regenerację uszkodzonej chrząstki. Opracowane przez nas rusztowania zostały przebadane na zwierzętach.
Drugi kierunek badawczy obejmuje rozwój nowych metod enkapsulacji związków biologicznie aktywnych, funkcyjnych białek oraz żywych komórek. Techniki z którymi pracujemy to elektrostatyczne wytwarzanie mikro- i nanokapsułek,  elektroprzędzenie włóknin polimerowych oraz biodruk 3D.

Realizowany w Pracowni Elektrostatycznych Metod Bioenkapsulacji
Kierownik: dr hab. inż. Dorota Lewińska, prof. inst. 

3. Metody optoelektroniczne w badaniach ukrwienia i utlenowania tkanek

Kierownik: Dr hab. inż. Piotr Sawosz, prof. instytutu, dr inż. Stanisław Wojtkiewicz

W ramach tematu statutowego realizowane są dwa zadania:

  1. Rozwój metod teoretycznych do opisu propagacji światła w tkankach.
  2. Nowe metody pomiarowe do oceny ukrwienia i utlenowania tkanek. 

Prowadzone badania mają na celu opracowanie nowych metod i optoelektronicznych urządzeń pomiarowych pozwalających na ocenę utlenowania i ukrwienia tkanek, w tym obszarów mózgu poddawanych stymulacji funkcjonalnej. Opracowywane metody znajdują zastosowanie w:

  • Nieinwazyjnej diagnostyce udarów, krwawień wewnątrzczaszkowych, śródoperacyjnym monitorowaniu utlenowania mózgu (np. zabieg udrażniania tętnicy szyjnej), detekcji śmierci mózgowej, etc.. 
  • Nieinwazyjnym obrazowaniu aktywności kory mózgowej podczas wykonywania ruchu czy oglądania bodźców wzrokowych, także w warunkach niedoboru tlenu czy wysokich przeciążeń.
  • Nieinwazyjnym monitorowaniu utlenowania mięśni podczas wysiłku.
  • Bezkontaktowym, nieinwazyjnym monitorowaniu gojenia ran techniką korelacyjnego obrazowania pól speklowych.
  • Nieinwazyjnym monitorowaniu przepływów mózgowych techniką spektroskopii korelacyjnej.
  • Optycznym pomiarze skurczowego i rozkurczowego ciśnienia krwi.
  • Narzędziach do modelowania propagacji światłą w tkankach, które zastosowane w metodzie pomiarowej pozwalają na uzyskanie informacji o utlenowaniu czy ukrwieniu tkanki.

Realizowany w Pracowni Optyki Biomedycznej 

Kierownik: dr inż. Stanisław Wojtkiewicz

4. Nanobiosystemy do regulacji procesów biologicznych dla celów terapeutycznych 

Kierownik: Prof. Ludomira Granicka

Leczenie ran stanowi poważny problem w nowoczesnych społeczeństwach, który pogłębiają współistniejące choroby cywilizacyjne. Techniki inżynierii nanobiomateriałowej znajdują zastosowanie w systemach regulacji procesów biologicznych, służąc np. do celów wspomagania i regeneracji funkcji tkanek. Prowadzone badania mają m.in. na celu opracowanie wielowarstwowych układów nanokompozytowych z funkcją wspomagającą regenerację tkanki i/lub przeciwdrobnoustrojową, służących do wspomagania gojenia na granicy skóra-kość.

Realizowany w Pracowni Inżynierii Nanohybrydowych Biosystemów Regulacji
Kierownik: prof. dr. hab. inż. Ludomira Granicka

5. Systemy do diagnostyki, wspomagania lub zastępowania funkcji serca i układu oddechowego

Kierownik: Dr Krzysztof Zieliński,  Prof. Marek Darowski

Zgony spowodowane chorobami serca i płuc od lat są w czołówce śmiertelności zarówno w Polsce jak i na świecie. Choroby te powodują poważne problemy zarówno społeczne jak i gospodarcze. Istotnym rodzajem ich leczenia jest wspomaganie funkcji płuc i serca, ze szczególnym uwzględnieniem interakcji krążeniowo-oddechowej. Prowadzone badania symulacyjne dotyczące tych układów mają na celu zarówno lepsze zrozumienie ich działania, optymalizację terapii mechanicznego wspomagania czy podnoszenia kompetencji personelu medycznego poprzez treningi i szkolenia.

Realizowany w Pracowni Wspomagania Diagnostyki i Terapii Układu Krążeniowo-Oddechowego
Kierownik: dr inż. Krzysztof Zieliński

6. Diagnostyka i wspomaganie terapii chorób metabolicznych 

Kierownik: Prof. Piotr Ładyżyński

Opracowujemy i stosujemy systemy ICT i sztucznej inteligencji, biopomiary, metabolomikę, modelowanie matematyczne i in vitro, a także metody hybrydowe łączące sztuczne systemy z żywymi komórkami i tkankami. Narzędzia te służą do:

  1. Projektowania i badania systemów eZdrowia oraz systemów wspomagania decyzji, wspierających diagnostykę i leczenie przewlekłych chorób metabolicznych, takich jak cukrzyca i jej powikłania.
  2. Badania mechanizmów patofizjologicznych zaburzeń metabolicznych powiązanych np., z chorobami neurodegeneracyjnymi.

Realizowany w Pracowni Wspomagania Diagnostyki i Terapii Chorób Metabolicznych

Kierownik: dr hab. inż. Piotr Foltyński, prof. inst.

7. Zastosowania modelowania matematycznego w fizjologii i badaniach klinicznych

Kierownik: Dr hab. Joanna Stachowska-Piętka

Wspomaganie badań i terapeutycznej regulacji zaburzonych procesów fizjologicznych modelowaniem matematycznym przyczynia się do skutecznej optymalizacji terapii i poprawnej interpretacji towarzyszących jej powikłań. Szczególnym zainteresowaniem obejmujemy terapię dializacyjną (sztuczną nerkę), układ sercowo-naczyniowy, w szczególności badania tętniczej fali pulsu. Procesy transportu substancji, mechanizmy regulacji ciśnienia krwi, kwasowości płynów ustrojowych oraz metabolizm mineralny u pacjentów poddawanych hemodializie, czy badanie zmian w transporcie tkankowym u pacjentów na dializie otrzewnowej, to przykłady naszych aktualnych prac.

Realizowany w Pracowni Modelowania Matematycznego Procesów Fizjologicznych 
Kierownik: dr hab. Joanna Stachowska-Piętka, prof. inst.

8. Ilościowe metody badań biomedycznych z wykorzystaniem techniki jądrowego rezonansu magnetycznego 

Kierownik: Prof. Piotr Bogorodzki

CNSLab to interdyscyplinarny zespół naukowy specjalizujący się w badaniach strukturalnych i czynnościowych mózgu z wykorzystaniem technik rezonansu magnetycznego. W pracowni rozwijane są zaawansowane metody, takie jak: spektroskopia i obrazowanie jąder C13 i F19 w celu analizy metabolicznej i chemicznej tkanek, jednoczesne pomiary EEG-fMRI oraz obrazowanie dyfuzyjne (DWI) do oceny perfuzji i badań strukturalnych mózgu. CNSLab wyposażony jest w infrastrukturę umożliwiającą prowadzenie badań oraz eksperymentów klinicznych.

Realizowany w Środowiskowej Pracowni Nowych Zastosowań Diagnostycznych Jądrowego Rezonansu Magnetycznego

Kierownik: prof. dr. hab. inż. Piotr Bogorodzki