Kierownik tematu
Prof. nadzw. dr hab. inż. Dorota Pijanowska
Cel realizacji tematu
Celem nadrzędnym jest opracowanie elementów/podzespołów miniaturowych układów mikroanalitycznych: mikroczujniki elektrochemiczne, optyczne i mikroukłady detekcji optycznej, do oznaczeń bioanalitów (analitów biochemicznych) oraz elementy wykonawcze (aktuatory). W roku 2015: opracowanie bioczujników amperometryczych z różnymi bioreceptorami (DNA, przeciwciała) do oznaczeń wybranych substancji psychoaktywnych oraz markerów choroby niedokrwiennej serca, w tym odpowiednio chloropromazyny oraz białka C-reaktywnego (CRP) i sercowej troponiny I (cTnI) oraz opracowanie układów z detekcją optyczną, w tym przenośny cytometr mikroprzepływowy oraz enzymatyczne mikroreaktory.
Planowane efekty naukowe i praktyczne
Point-of-care – układy do badań analitycznych prowadzonych bezpośrednio w miejscu pobrania próbki, należą do nowoczesnych kierunków rozwoju biochemicznych analiz klinicznych. Mogą być stosowane do oceny stanu pacjenta w profilaktyce, diagnostyce – ze szczególnym uwzględnieniem wczesnego wykrywania określonej choroby oraz w terapii – monitorowanie przebiegu choroby. Istotną rolę w mikroukładach analitycznych tzw. mikroukładach całościowej analizy chemicznej (micro total analysis systems – μTAS), pełnią miniaturowe czujniki chemiczne i bioczujniki oraz mikrobioreaktory i układy mikrofluidyczne, wykonywane przy użyciu nowoczesnych metod i technologii fotolitograficznych i z zakresu inżynierii materiałowej, również na poziomie nano: technologia cienko- i grubowarstwowa, fotolitografia miękka (soft litography), metody unieruchamiania bioroceptorów i metody biochemiczne.
W obszarach aktywnych (bio)chemicznie, jako receptory biologiczne najczęściej stosuje się enzymy, przeciwciała, antygeny fragmenty DNA, również mikroorganizmy i komórki. Ważnym etapem przygotowania tego typu układów jest unieruchamianie receptorów biologicznych lub substancji aktywnych biologicznie w określonym obszarze bioczujników i bioreaktorów, w celu ich selektywnego uczulania (bio)chemicznego lub kontrolowanego uwalniania.
Prowadzone prace badawcze wymagają zastosowania zawansowanych technologii, które w zakresie modyfikacji powierzchni, unieruchamiania bioreceptorów oraz szybkiego prototypowania mikroukładów przepływowych i analitycznych rozwijane są w Instytucie. Planowanym efektem prac jest opracowanie modułowych mikrosystemów analitycznych opartych na układach mikroprzepływowych z wykorzystaniem tych bioczujników opartych na DNA i przeciwciał do zastosowań m.in. w diagnostyce medycznej. Ponadto rozszerzono prace nad mikroukładami z detekcją optyczną, opracowywany jest przenośny cytometr mikroprzepływowy oraz mikroprzepływowe reaktory enzymatyczne.
