Katedra Chemii Analitycznej Lista tematów prac dyplomowych w roku akademickim 2006/2007

Transkrypt

1 Katedra Chemii Analitycznej Lista tematów prac dyplomowych w roku akademickim 2006/ Badania nowych fluororeceptorów do oznaczania wybranych aminokwasów w miniaturowych układach Lab-on-Chip prof. dr hab. inż. Zbigniew Brzózka 2. Badania reakcji estryfikacji cukrów kwasami boronowymi w miniaturowych układach - prof. dr hab. inż. Zbigniew Brzózka 3. Potencjometryczna kontrola lizy komórki dla oceny terapii fotodynamicznej - prof. dr hab. inż. Zbigniew Brzózka 4. Mikrofalowa synteza kompleksów porfiryn z kationami metali i ich zastosowanie jako jonoforów dr hab. inż. Elżbieta Malinowska 5. Zastosowanie molekularnych warstw przewodzących w miniaturowych sensorach potencjometrycznych - dr hab. inż. Elżbieta Malinowska 6. Badania nad elektrochemicznym oznaczaniem dopaminy - dr hab. inż. Elżbieta Malinowska 7. Zastosowanie matrycy sensorów potencjometrycznych do klasyfikacji próbek biologicznych dr hab. inż. Wojciech Wróblewski 8. Badania miniaturowych sensorów potencjometrycznych z przetwornikami wykonanymi z kompozytu AgI-Ag 2 O-V 2 O 5 - dr hab. inż. Wojciech Wróblewski 9. Badania zjawisk przepływu i mieszania w mikrokanałach dr hab. inż. Artur Dybko 10. Kontrola parametrów naświetlania w terapii fotodynamicznej - dr hab. inż. Artur Dybko 11. Opracowanie biosensora jako elementu detekcyjnego w miniaturowym układzie analitycznym dr inż. Michał Chudy 12. Mapowanie wybranych peptydów w mikroukładzie Lab-on-a-Chip - dr inż. Michał Chudy 13. Chromatograficzna charakteryzacja ziół z numeryczną oceną danych dr inż. Norbert Obarski 14. Oznaczania substancji dodatkowych w żywności za pomocą HPLC dr inż. Norbert Obarski 15. Zastosowanie rozdzielania elektroforetycznego do wyznaczania słabych oddziaływań międzycząsteczkowych dr hab. inż. Sławomir Oszwałdowski 16. Zastosowanie metod instrumentalnych oraz modelowania molekularnego do wyznaczenia zmian określonych parametrów związku w rezultacie jego przyłączenia do układu złożonego dr hab. inż. Sławomir Oszwałdowski 17. Analiza specjacyjna kompleksów platyny z bioligandami syntezowanymi przez Arabidopsis thaliana dr inż. Katarzyna Pawlak 18. Badanie wpływu składników serum na kinetykę kompleksowania leków rutenowych przez białka transportujące prof. dr hab.. inż. Maciej Jarosz, dr inż. Katarzyna Połeć- Pawlak 19. Ekstrakcja substancji barwiących z tkanin: wpływ postępowania na efektywność identyfikacji prof. dr hab. inż. Maciej Jarosz

2 20. Analiza półproduktów stosowanych w produkcji kosmetyków z zastosowaniem elektroforezy kapilarnej dr inż. Iwona Głuch 21. Chromatograficzne metody rozdzielania w analizie próbek metali szlachetnych dr hab. inż. Maria Balcerzak 22. Oznaczanie ultra-śladowych ilości pierwiastków toksycznych w materiałach środowiskowych techniką indukcyjnie sprzężonej plazmy ze spektrometrią mas (ICP- MS) dr hab. inż. Maria Balcerzak i dr inż. Piotr Pasławski (Państwowy Instytut Geologiczny) 23. Zastosowanie techniki spektrofotometrii UV-VIS i techniki ICP-MS w badaniach jakości materiałów opakowaniowych dr hab. inż. Maria Balcerzak i mgr inż. Wiktoryna Kolado (Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Opakowań) 24. Oznaczanie pochodnych witamin C i E w kosmetykach metodą spektrofotometrii pochodnej dr inż. Elżbieta Święcicka-Füchsel 25. Spektrofotometryczne metody oznaczania substancji dodatkowych w żywności dr inż. Elżbieta Święcicka-Füchsel, dr inż. Stanisław Kuś 26. Spektrofotometryczne metody oznaczania inhibitorów korozji betonu dr inż. Stanisław Kuś 27. Charakterystyka urządzeń do rozpylania roztworów i ich zastosowanie w analizie spektrochemicznej dr hab. inż. Krzysztof Jankowski 28. Bezpośrednie oznaczanie metali ciężkich w glebach i pyłach metodą emisyjnej spektrometrii atomowej z plazmą mikrofalową dr hab. inż. Krzysztof Jankowski 29. Zastosowanie emisyjnej spektrometrii atomowej z plazmą mikrofalową do kontroli składu katalizatorów dr hab. inż. Krzysztof Jankowski 30. Spektrofotometryczne badanie reakcji wanadu z tiazoliloazozwiązkami prof. dr hab. inż. Krzysztof Kasiura 31. Sorpcja wanadu na węglach aktywnych prof. dr hab. inż. Krzysztof Kasiura 32. Oznaczanie białek metodami spektrometrii mas z jonizacją plazmową (ICP MS) i poprzez elektrorozpraszanie (electrospray MS/MS) prof. dr hab. inż. Ryszard Łobiński

3 Propozycje tematów prac dyplomowych w roku 2006/2007 Pracownia Miniaturowych Systemów Analitycznych Badania nowych fluororeceptorów do oznaczania wybranych aminokwasów w miniaturowych układach Lab-on-Chip Prof. dr hab. inż. Zbigniew Brzózka, mgr inż. Alicja Filipowicz Istotną rolę wśród biologicznie czynnych związków odgrywają aminokwasy. Utrzymanie ich zawartości na optymalnym poziomie wpływa na prawidłowe funkcjonowanie organizmów żywych. Obecnie stosowane techniki oznaczania aminokwasów stanowią połączenie skutecznej metody rozdziału i derywatyzacji. Jednakże jest to sposób dość skomplikowany i nie do końca selektywny. Dlatego też poszukuje się nowych bezpośrednich metod oznaczania aminokwasów. Jedną z możliwości jest wykorzystanie miniaturowego systemu z detekcją fluorescencyjną. Technika spektrofluorymetryczna jest stosowana w badaniach biochemicznych, analizach środków farmaceutycznych, analizach płynów fizjologicznych i innych związków biologicznie czynnych. Celem pracy jest zbadanie nowych fluororeceptorów selektywnych na wybrane aminokwasy pod kątem wykorzystania ich do bezpośrednich oznaczeń aminokwasów w miniaturowym układzie typu Lab-on-Chip. 1. Zapoznanie się z literaturą nt. fluororeceptorów aminokwasów 2. Badania fluorescencyjne oddziaływań fluororeceptora z aminokwasem. 3. Próby oznaczeń wybranych aminokwasów w miniaturowym układzie Lab-on-Chip z detekcją fluorescencyjną.

4 Badania reakcji estryfikacji cukrów kwasami boronowymi w miniaturowych układach Prof. dr hab. inż. Zbigniew Brzózka, mgr inż. Alicja Filipowicz Rozpoznanie i transport sacharydów w układach biologicznych jest jednym z kluczowych procesów biochemicznych warunkujących życie komórki. Zaburzenia w gospodarce cukrami są przyczyną poważnych chorób m.in. cukrzycy czy mukowiscydozy. Poza powszechnie stosowanymi pośrednimi metodami enzymatycznymi oznaczania glukozy i innych cukrów poszukuje się metod bezpośrednich. Jedną z obiecujących jest wykorzystanie odwracalnej reakcji cukrów z pochodnymi kwasów boronowych jako fluororeceptorów, np. ortopodstawione kwasy fenyloboronowe, które w obecności cis-diolu tworzą cykliczne estry. Celem pracy są badania reakcji wybranych cukrów z syntezowanymi pochodnymi kwasów boronowych w miniaturowym układzie z detekcją fluoroscencyjną, Praca dyplomowa będzie realizowana we współpracy z zespołem prof. Sporzyńskiego z Zakładu Chemii Fizycznej, który będzie syntezował pochodne kwasów boronowych. 1. Zapoznanie się z literaturą nt. fluororeceptorów cukrów. 2. Badania fluorescencyjne oddziaływań pochodnych kwasu fenyloboronowego z wybranymi cukrami. 3. Badania mechanizmu i kinetyki reakcji estryfikacji wybranego cukru pochodnymi kwasu fenyloboronowego w miniaturowym układzie mikroreaktora z detekcją fluorescencyjną

5 Potencjometryczna kontrola lizy komórki dla oceny terapii fotodynamicznej Prof. dr hab. inż. Zbigniew Brzózka Terapia fotodynamiczna jest metodą leczenia zmian nowotworowych opartą na selektywnym niszczeniu tkanki rozrostowej poprzez wzbudzane światłem substancje chemiczne zwane fotouczulaczami. Fotouczulacze selektywnie gromadzą się w tkance nowotworowej i po absorpcji energii pod postacią światła monochromatycznego przechodzą w aktywny stan wzbudzenia powodując niszczenie otaczających komórek i tkanek. Jedną z metod kontroli lizy komórki jest badanie poziomu jonów potasu i sodu zawartych w płynach wewnątrzkomórkowych. Stężenie jonów potasowych w płynie wewnątrzkomórkowym jest na poziomie 100 mm a jonów sodowych - jedynie kilku mm, w przeciwieństwie do płynu zewnątrzkomórkowego. Niszczenie błon komórkowych powoduje mi.in. zmiany stężenia jonów sodu i potasu w środowisku płynnym, w którym znajdują się komórki jako skutek wyrównania stężeń. Celem pracy są badania uwalniania jonów sodowych i potasowych po lizie komórek w homogenacie komórkowym za pomocą naświetlania. Do pomiarów jonów potasowych i sodowych będą opracowane miniaturowe elektrody potasowe i sodowe. 1. Zapoznanie się z literaturą nt. metod lizy komórki i elektrolitów komórkowych. 2. Potencjometryczne badania uwalniania jonów sodowych i potasowych po lizie komórek w homogenacie komórkowym. 3. Opracowanie metody określenia stopnia lizy komórek w badanym materiale biologicznym

6 Mikrofalowa synteza kompleksów porfiryn z kationami metali i ich zastosowanie jako jonoforów Dr hab. inż. Elżbieta Malinowska, mgr inż. Mariusz Pietrzak Metaloporfiryny stanowią grupę związków, znanych z selektywnego oddziaływania z anionami, a także cząsteczkami obojętnymi. Z tego powodu stosowane są z powodzeniem jako jonofory zarówno w polimerowych matrycach elektrod jonoselektywnych jak i czujników optycznych. Do tej pory procesy syntezy porfiryn i ich metalacja wymagały wysokich temperatur i były czasochłonne. Dopiero niedawno zaproponowano alternatywną metodę syntezy porfiryn poprzez kondensację piroli z pochodnymi benzaldehydu indukowaną mikrofalami. Metoda ta pozwala nie tylko na skrócenie czasu reakcji kondensacji do kilku minut, ale także na szybką i wydajną metalację pierścienia porfirynowego w obecności kationu metalu i aminy powodującej deprotonację pierścienia. Celem niniejszej pracy jest synteza kompleksów porfiryn z kationami La 3+ oraz Zr 4+ oraz zbadanie oddziaływań tych związków z różnymi analitami (zarówno jonowymi, jak i obojętnymi elektrycznie). Dla wybranego układu jonofor-analit opracowany zostanie sensor z odpowiednią membraną polimerową. (i) zapoznanie się z literaturą, metodami syntezy metaloporfiryn oraz ich wykorzystaniem jako jonoforów (ii) mikrofalową syntezę metaloporfiryn (iii) charakteryzację otrzymanych produktów (iv) badanie parametrów pracy sensorów z zastosowaniem wybranych związków

7 Zastosowanie molekularnych warstw przewodzących w miniaturowych sensorach potencjometrycznych dr hab. Elżbieta Malinowska, mgr inż. Ewa Grygołowicz-Pawlak Niezaprzeczalną zaletą potencjometrycznych elektrod jest fakt, że w przeciwieństwie do klasycznych metod analitycznych, pozwalają na szybki i tani pomiar elektrolitów w złożonych próbkach. Elektrody stwarzają również możliwość miniaturyzacji. Szczególnie duże znaczenie ma to w medycynie i farmacji, gdzie często obecny jest problem związany z uzyskaniem odpowiednio dużej objętości próbki. Poza tym układ taki mógłby znaleźć zastosowanie w innych dziedzinach, gdzie ilość emitowanych do środowiska ścieków może mieć kluczowe znaczenie. Miniaturyzacja wiąże się z wyeliminowaniem ciekłego elektrolitu ze struktury sensora i zastąpieniem go stałą warstwą przejściową. W pracy badane będą sensory z warstwami przejściowymi w postaci samoorganizujących się monowarstw zakończonych grupami redoks-aktywnymi lub akrylanowymi. Warstwy te, posiadające przewodnictwo jonowo/elektronowe, zagwarantują dobre zdefiniowanie granic faz w sensorze. Ponadto, pozwolą dowiązać chemicznie membranę do powierzchni złotej elektrody i w ten sposób wyeliminować powstawanie cienkiej warstewki elektrolitu wodnego o zmiennym składzie między membraną a warstwą przejściową. W efekcie końcowym oczekiwana jest znaczna poprawa stabilności pracy sensorów. Celem pracy jest optymalizacja składu warstw przejściowych i zbadanie podstawowych parametrów pracy sensorów, takich jak: zmiany potencjału standardowego, nachylenia krzywych kalibracji oraz selektywność. (i) zapoznanie się z technikami przygotowania i badania monowarstw oraz miniaturowych sensorów jonoselektywnych; (ii) badania właściwości fizykochemicznych monowarstw otrzymanych na złocie; (iii) wykonanie zaprojektowanej partii sensorów i badanie stabilności ich parametrów w czasie.

8 Badania nad elektrochemicznym oznaczaniem dopaminy Dr hab. inż. Elżbieta Malinowska Metody elektrochemiczne dają możliwość prowadzenia badań in vivo, szczególnie ważnych ze względu na istniejące powiązania między prawidłowym funkcjonowaniem układu nerwowego kręgowców a poziomem stężeń odpowiednich neuroprzekaźników, których reprezentantem jest dopamina. W płynach ustrojowych dopamina występuje w obecności wysokich stężeń kwasu askorbinowego. Ze względu na przeszkadzający wpływ tego kwasu na oznaczanie dopaminy z zastosowaniem istniejących obecnie metod, istnieje wyraźne zapotrzebowanie na sensory elektrochemiczne na dopaminę o poprawionej selektywności właśnie wobec kwasu askorbinowego. Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie sensorów, w których powierzchnia elektrody modyfikowana jest związkami, zdolnymi do tworzenia układów charakteryzujących się dużą trwałością oraz szybką dynamiką transportu ładunku. Wbudowanie w te warstwy receptorów zdolnych do rozróżniania analitu pod względem kształtu, rozmiaru czy chemicznej struktury daje właśnie szansę na jego selektywną detekcję. Interesującym rozwiązaniem wydaje się zastosowanie Celem pracy jest zastosowanie do konstrukcji sensorów samoorganizujących się na złocie monowarstw tiolowych z makrocyklicznymi ligandami wiążącymi dopaminę, jakimi są cyklodekstryny. (i) zapoznanie się z literaturą i metodami nanoszenia warstw samoorganizujących (SAM) się na złocie (ii) projekt i wykonanie mikrosensorów modyfikowanych wybranymi warstwami SAM (iii) badania nad zastosowaniem opracowanych sensorów do oznaczania dopaminy w obecności kwasu askorbinowgo

9 Zastosowanie matrycy sensorów potencjometrycznych do klasyfikacji próbek biologicznych Dr hab. inż. Wojciech Wróblewski We współczesnej analityce chemicznej obok klasycznych technik instrumentalnych, łączących procesy rozdzielania z układem detekcyjnym, wykorzystywane są sensory chemiczne. Sensory chemiczne charakteryzują się wieloma zaletami, takimi jak: wysoka selektywność i czułość, ponadto umożliwiają wykonanie oznaczeń w próbce złożonej bez konieczności rozdzielania jej składników. Nie zawsze jednak dysponujemy sensorami o dostatecznej selektywności w stosunku do określonego składnika próbki i nie zawsze również konieczne jest dokładne oznaczenie stężenia analitu w badanej próbce. W takiej sytuacji możliwe jest wykorzystanie układu składającego się z wielu sensorów chemicznych matrycy czujników. Urządzenia tego typu, określane jako elektroniczny język czy też sensor smaku wymagają odpowiedniej interpretacji sygnałów matrycy sensorów. Umożliwiają to odpowiednie metody numeryczne, takie jak np. Sztuczne Sieci Neuronowe. Celem pracy będzie próba zastosowania matrycy sensorów potencjometrycznych klasycznych oraz zminiaturyzowanych elektrod jonoselektywnych do klasyfikacji wybranych próbek biologicznych. Realizacja celu wymagać będzie przeprowadzenia analizy odpowiedzi matrycy sensorów za pomocą wybranych metod numerycznych. 1. Przygotowanie matrycy sensorów potencjometrycznych, składającej się z kilkunastu elektrod jonoselektywnych lub miniaturowych elektrod na stałym podłożu, 2. Określenie parametrów pracy opracowanych sensorów, 3. Zastosowanie matrycy sensorów potencjometrycznych do klasyfikacji wybranych próbek biologicznych (roślinnych) przy wykorzystaniu metod chemometrycznych (środowisko MATLAB).

10 Badania miniaturowych sensorów potencjometrycznych z przetwornikami wykonanymi z kompozytu AgI-Ag 2 O-V 2 O 5 Dr hab. inż. Wojciech Wróblewski Tendencja do miniaturyzacji systemów analitycznych wymusza konieczność wytwarzania miniaturowych sensorów chemicznych, charakteryzującymi się parametrami pracy zbliżonymi do ich makroskopowych odpowiedników. Opracowanie miniaturowych sensorów potencjometrycznych na stałym podłożu wymaga jednak nałożenia odpowiedniej warstwy pośredniej pomiędzy jonoczułą membraną a przetwornikiem, pełniącej rolę elektrolitu wewnętrznego i zapewniającej poprawne działanie przetwornika. Celem pracy będą badania dotyczące charakteryzacji miniaturowych sensorów na stałym podłożu z przetwornikami wykonanymi z kompozytu AgI-Ag 2 O-V 2 O 5. Kompozyt taki wykazuje przewodnictwo jonowo-elektronowe co umożliwia właściwe przekształcanie sygnału jonowego jonoselektywnej membrany na wyjściowy sygnał elektronowy sensora. Dzięki temu możliwe jest wyeliminowanie roztworu elektrolitu wewnętrznego z konstrukcji sensorów, co wiąże się z uproszczeniem ich budowy konstrukcji oraz poprawą ich stabilności długoterminowej. 1. Zapoznanie się z literaturą dotyczącą miniaturowych sensorów potencjometrycznych, 2. Zastosowanie kompozytu AgI-Ag 2 O-V 2 O 5 jako przetwornika miniaturowych sensorów na stałym podłożu przystosowanych do analizy przepływowej, 3. Wyznaczenie parametrów pracy wytworzonych sensorów na stałym podłożu.

11 Badania zjawisk przepływu i mieszania w mikrokanałach Dr hab. inż. Artur Dybko, mgr inż. Marcin Juchniewicz Obecnie jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin chemii jest miniaturyzacja układów analitycznych. Gotowe mikrosystemy analityczne pozwalają na analizę próbek o bardzo małych objętościach. Taka analiza może być wykonana przy użyciu jednego układu łączącego w sobie elementy pozwalające na pobranie i dozowanie próbki, przeprowadzenie reakcji analitycznej, rozdzielenie składników i oczywiście detekcję. Zasadniczym elementem prawie każdego mikrosystemu analitycznego jest mikrokanał. Od architektury mikrokanałów zależy funkcjonalność urządzenia. Za typowy przekrój mikrokanału można uznać wymiary 100x100 µm, co wymusza przepływ laminarny. Przy przepływie tego typu wykonanie tak prostej operacji jak dokładne wymieszanie reagentów staje się problemem. Aby ten proces był wydajny konieczne jest dokładne projektowanie układu mikrokanałów z wykorzystaniem symulacji komputerowych przepływów i badań praktycznych. Celem pracy jest zbadanie przepływów i stopnia wymieszania reagentów w szeregu mikroukładów o różnej architekturze mikrokanałów. Zasadniczym etapem pracy będzie wykorzystanie uzyskanych wyników przy projektowaniu mikroukładów. (i) zapoznanie się z literaturą i technologiami wykorzystywanymi do opracowywania mikroukładów analitycznych (ii) projekt i wykonanie mikrostruktur o różnej geometrii mikrokanałów (iii) badania zjawisk przepływu i mieszania cieczy w mikrokanałach i mikroreaktorach

12 Kontrola parametrów naświetlania w terapii fotodynamicznej Dr hab. inż. Artur Dybko Terapia fotodynamiczna jest metodą leczenia zmian nowotworowych, przed-nowotworowych oraz ostatnio stanów zapalnych, opartą na selektywnym niszczeniu tkanki rozrostowej poprzez wzbudzane światłem substancje chemiczne zwane fotouczulaczami. Substancje te mogą być podawane bezpośrednio pacjentowi, lub na skutek podania innego leku gromadzić się selektywnie tylko w niektórych rodzajach komórek. Po zapoczątkowaniu akcji fotodynamicznej (przez kontrolowane naświetlenie miejsc zmienionych) niszczone są komórki, zawierające fotouczulacz, w drodze szeregu mechanizmów, między innymi w wyniku bezpośredniego działania na błony komórkowe i subkomórkowe. Precyzyjne wyznaczenie parametrów promieniowania stosowanego w terapii fotodynamicznej (moc optyczna, czas naświetlania, odległość źródła światła od miejsca naświetlania, czas naświetlania po podaniu fotouczulacza) w warunkach laboratoryjnych pozwoli ośrodkom medycznym wykonywać zabiegi z szerszym zapleczem teoretycznym. Zasadniczym etapem pracy będzie więc zaprojektowanie stanowiska pomiarowego umożliwiającego określenie wyżej wymienionych parametrów oraz ich wyznaczenie dla różnych materiałów biologicznych. (i) zapoznanie się z literaturą dotyczącą badań laboratoryjnych z zakresu terapii fotodynamicznej (ii) zestawienie stanowiska pomiarowego (w dyspozycji m.in. mikroskop fluorescencyjny, oświetlacz kliniczny 635 nm) (iii) badanie parametrów naświetlania w zależności od typu materiału biologicznego. Opracowanie biosensora jako elementu detekcyjnego w miniaturowym układzie analitycznym Dr inż. Michał Chudy, mgr inż. Ilona Grabowska Atrakcyjność stosowania biosensorów wynika głównie z tego, że pozwalają one w sposób prosty i szybki oznaczyć interesujący nas składnik najczęściej w bardzo złożonej, kompleksowej mieszaninie. Są one wykorzystywane m.in. w badaniach środowiska, analityce medycznej i kontroli procesów technologicznych. Wykonanie biosensora polega na wiązaniu biologicznie aktywnych składników żywych organizmów na odpowiednim stałym nośniku. Elementem biologicznym biosensora może być enzym, przeciwciała, żywe mikroorganizmy, tkanki roślinne lub zwierzęce. Zasadniczym etapem pracy będzie wykonanie miniaturowego biosensora z zaimmobilizowaną warstwą enzymu, oraz dostosowanie jego konstrukcji lub sposobu montażu w miniaturowych układach analitycznych. (i) zapoznanie się z literaturą i sposobami immobilizacji enzymów (ii) immobilizowanie enzymów, w różnych warstwach receptorowych sensorów (iii) optymalizację metody immobilizacji, (iv) analizę wybranego analitu z wykorzystaniem przygotowanego bioczujnika.

13 Mapowanie wybranych peptydów w mikroukładzie Lab-on-a-Chip Dr inż. Michał Chudy, mgr inż. Natalia Lewandowska Zgodnie z koncepcją zwaną lab-on-a-chip, dąży się do umożliwienia przeprowadzenia każdej, nawet wieloetapowej analizy przy pomocy jednego mikrourządzenia. Urządzenie takie składa się ze zintegrowanych pod względem funkcjonalnym i maksymalnie upakowanych w małej przestrzeni elementów, odpowiedzialnych za kolejne etapy przeprowadzanego procesu, oraz transport próbki i odczynników. Postulowana jest również uniwersalność poszczególnych elementów, tak, aby dzięki zmiennemu ich zestawieniu, możliwe było otrzymywanie urządzeń o różnej funkcjonalności. Idealny mikroukład stanowi więc mozaikę niezależnych ale kompatybilnych elementów. Praca dyplomowa stanowić będzie część projektu, mającego na celu stworzenie mikroukładu o szerokich możliwościach aplikacji w dziedzinie peptydomiki, w oparciu o rozbudowę podstawowego układu do mikroelektroforezy kapilarnej poprzez łączenie go z innymi, samodzielnie zaprojektowanymi i wykonanymi elementami umożliwiającymi przeprowadzenie wszystkich etapów wybranej analizy. Wśród pozostałych, wchodzących w skład układu, modułów wyróżnić można: mikroreaktor enzymatyczny do hydrolizy peptydów oraz mikromieszalnik, w którym będzie miało miejsce znakowanie fluorescencyjne składników analizowanej próbki. (i) zapoznanie się z literaturą i technologiami wykorzystywanymi do opracowywania mikroukładów chemicznych (ii) projekt i wykonanie modułu (iii) optymalizacja etapu analizy przeprowadzanego w tym module

14 Pracownia Metod Rozdzielania Analiza półproduktów stosowanych w produkcji kosmetyków z zastosowaniem elektroforezy kapilarnej Promotor: dr inż. Iwona Głuch Półprodukty stosowane do produkcji kosmetyków zawierają szereg związków chemicznych (m.in. aminokwasy, peptydy, flawonoidy, hydroksykwasy, witaminy i in.), które pełnią funkcje składników nawilżających, kondycjonujących skórę, stabilizatorów emulsji lub są substancjami czynnymi. Ze względu na aktywność biologiczną tych substancji, istnieje konieczność kontroli składu półproduktów. Analiza takich preparatów, ze względu na ich złożony skład, wymaga zastosowania efektywnej techniki rozdzielania, jaką jest elektroforeza kapilarna. Opracowana metoda może zostać wykorzystana w badaniach efektywności przenikania składników produktów kosmetycznych przez warstwę rogową naskórka. Projektowana praca obejmuje: Opracowanie warunków rozdzielania mieszaniny wybranych związków za pomocą elektroforezy kapilarnej z detektorem UV/VIS Zastosowanie opracowanej metody do oznaczania składników półproduktów stosowanych w produkcji środków kosmetycznych Wykorzystanie opracowanej metody do wyznaczania przenikalności określonych substancji przez membrany modelujące warstwę rogową naskórka. Ekstrakcja substancji barwiących z tkanin: wpływ postępowania na efektywność identyfikacji Promotorzy: prof. dr hab. Maciej Jarosz, mgr inż. Maria Puchalska Do XIX wieku jedynymi barwnikami stosowanymi przez artystów były materiały pochodzenia naturalnego (otrzymywane z różnego rodzaju roślin i kilku gatunków owadów). Barwniki farbierskie ze względu na technikę farbowania dzieli się zwyczajowo na trzy grupy: zaprawowe (rezeda, kraplak) wymagające użycia odpowiednich bejc (zapraw) utrwalających barwę, bezpośrednie których składniki wnikają w strukturę włókien (szafran) i kadziowe (indygo) gdzie związki barwiące wymagają przekształcenia w formę rozpuszczalną w wodzie (np. leukoindygo), by następnie dzięki utlenieniu na powietrzu powrócić do oryginalnej. W procesach renowacji zabytkowych tkanin rekonstrukcję poprzedzają często analizy chemiczne pozwalające na identyfikację barwników i zapraw (sole różnych metali), jakich użyto do farbowania tkaniny. Prowadzi się ją zwykle z wykorzystaniem metod spektroskopowych lub/i ich połączeń z technikami rozdzielania np. z wysokosprawną chromatografią cieczową (HPLC) Przygotowanie próbek do analizy (ekstrakcja substancji barwiących z tkanin) jest ważnym etapem, który w znaczący sposób może wpłynąć na uzyskane wyniki. Projektowana praca obejmuje: Zebranie informacji o metodach ekstrakcji barwników z tkanin Optymalizację warunków ekstrakcji związków barwiących z zafarbowanych próbek wełny i lnu Porównanie efektywności ekstrakcji związków barwiących z użyciem HPLC-UV/VIS Identyfikację zapraw barwników zaprawowych metodą ICP-MS Identyfikację barwników naturalnych w próbce rzeczywistej.

15 Badanie wpływu składników serum na kinetykę kompleksowania leków rutenowych przez białka transportujące Promotorzy: prof. dr hab. Maciej Jarosz, dr inż. Katarzyna Połeć-Pawlak Rak jest nowotworem złośliwym wywodzącym się z tkanki nabłonkowej. Istnieją jego różnorodne odmiany: od mało złośliwych, nie dających przerzutów, do bardzo złośliwych, szybko rosnących. Chemioterapia jest jedną z najczęściej stosowanych metod leczenia raka, która wspiera leczenie chirurgiczne nowotworów. Najczęściej stosowanymi lekami są sulfonamidy antybiotyki i cytostatyki. Te ostatnie należą do leków syntetycznych odpowiedzialnych za hamowanie procesu podziału komórek, co można sklasyfikować jako działanie toksyczne. Stąd wiele niekorzystnych objawów ubocznych jest obserwowanych podczas leczenia antymitotycznego. Praca obejmuje wykonanie badań charakteryzujących szkodliwość i skuteczność leków cytostatycznych w układzie modelowym w celu określenia wpływu składników serum na strukturę związku chemicznego i na jego aktywność biochemiczną. Do badań stosowane będą wysokorozdzielcza elektroforeza kapilarna i wysokoczuły spektrometr mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną połączone za pomocą aspirującego mikronebulizera. Projektowana praca obejmuje: Optymalizacja warunków elektroforetycznego oddzielania białek od syntetycznych leków i innych składników serum lub cytozolu, które mają wpływ na przebieg kompleksowania leku Badanie kinetyki powstawania kompleksów Oznaczanie białek metodami spektrometrii mas z jonizacją plazmową (ICP MS) i poprzez elektrorozpraszanie (ESI MS/MS) Promotor: prof. dr hab. Ryszard Łobiński Rozwój proteomiki, dziedziny zajmującej się kompleksową charakterystyką białek występujących w określonych komórkach i tkankach, wymaga opracowania nowych metod analitycznych opartych głównie na spektrometrii mas (z jonizacją przez elektrorozpraszanie lub desorpcję laserową, ang. electrospray lub MALDI). Metody te mają za zadanie identyfikację i ilościowe oznaczanie białek oraz badanie ich modyfikacji (np. fosforylacja, obecność kofaktorów metalicznych). Występowanie w strukturze białek heteropierwiastków takich jak n.p. selen lub metale (obecne w wielu enzymach) pozwala na zastosowanie detekcji specyficznej pierwiastka do wstępnej identyfikacji grup protein oraz do oznaczeń ilościowych protein i peptydów posiadających w swej strukturze dany pierwiastek. Dokonywane jest to poprzez połączenie on-line technik rozdzielania (cieczowej chromatografii kapilarnej lub elektroforezy żelowej) z niezwykle czułą techniką detekcji (ICP MS z komorą zderzeniową). Analiza strukturalna prowadzona jest poprzez kontrolowany rozkład enzymatyczny wstępnie rozdzielonych białek i sekwencjonowanie uzyskanych peptydów metodą spektrometrii tandemowej. Celem pracy magisterskiej jest realizacja projektu badawczego dotyczącego wydzielenia i charakterystyki kilku wybranych białek z matrycy biologicznej (osocza krwi lub tkanki mięśniowej) za pomocą nowoczesnych technik spektrometrii mas: ICP MS z komorą zderzeniową, electrospray Q- TOF oraz MALDI TOF MS sprzężonych z chromatografią cieczową. Część doświadczalna pracy (6 miesięcy) wykonywana będzie w laboratorium Francuskiego Centrum Badań Naukowych w Pau (pobyt finansowany z programu Socrates)

16 Oznaczanie substancji dodatkowych w żywności za pomocą HPLC Promotor: dr inż. Norbert Obarski Żywność dostępna obecnie na rynku zawiera w swoim składzie wiele substancji dodatkowych jak konserwanty, przeciwutleniacze, słodziki, stabilizatory kwasowości, emulgatory, zagęszczacze, barwniki itd. Celem tych substancji jest wydłużenie okresu przydatności do spożycia żywności w czasie jej przechowywania czyli zabezpieczenie jej przed działaniem mikroorganizmów, nadanie żywności określonego smaku czy też poprawę atrakcyjności wyrobu poprzez zmianę jej barwy. Substancje dodatkowe nie są całkowicie obojętne dla organizmu człowieka. Dlatego też ich stosowanie jest uregulowane prawnie w postaci wykazu substancji dodatkowych dozwolonych do stosowania w żywności. Jednocześnie producenci są zobowiązani do umieszczania stosownej informacji o obecności takich substancji w wyrobie. By móc kontrolować rzetelność takich informacji należy dysponować metodami analitycznymi umożliwiającymi wykrywanie i ilościowe oznaczanie substancji dodatkowych. Istniejące obecnie metody są w większości przypadków metodami oznaczania jednej substancji, sporadycznie kilku. Zastosowanie metod chromatografii cieczowej jak HPLC, umożliwiłoby w prosty i szybki sposób, w trakcie jednej analizy wykrycie i oznaczenie wielu substancji dodatkowych. Projektowana praca obejmuje: Określenie i scharakteryzowanie substancji dodatkowych w żywności. Badanie właściwości fizykochemicznych wybranych substancji dodatkowych pod kątem ich oznaczania za pomocą HPLC z detekcją spektrofotometryczną. Opracowanie metod HPLC oznaczania wybranych substancji dodatkowych w różnych produktach. Oznaczenie wybranych substancji dodatkowych w różnych produktach. Chromatograficzna charakteryzacja ziół z numeryczną oceną danych Promotor: dr inż. Norbert Obarski Porównywanie produktów pochodzenia naturalnego jak zioła, owoce, itd. stwarza wiele problemów ze względu na ich znaczne zróżnicowanie wynikające ze środowiska w jakim rosną, klimatu, nasłonecznienia, gleby itp. Zioła, by można je skutecznie i powtarzalnie stosować jako leki z wyboru, powinny spełniać określony standard. Ten warunek wymusza poznanie i opisanie składu preparatu zielarskiego, ale także dysponowanie skuteczną analityczną metodą kontroli jakości takiego preparatu. Z badań farmakologicznych wynika, że główna zaletą ziół jest miedzy innymi wzajemne oddziaływanie zawartych w nich związków co wpływa na formę związku przyjmowanego przez człowieka. Obecnie istnieje wiele metod umożliwiających oznaczanie poszczególnych związków czynnych zawartych w ziołach, lecz nie rozpatrują one zioła jako całości. Opracowanie metody umożliwiającej stwierdzenie z jakim ziołem mamy do czynienie i porównywanie jakości ziół będzie celem pracy dyplomowej. Wykorzystane zostaną metody chromatograficzne np. HPLC i/lub TLC oraz numeryczne metody analizy wielowymiarowej. Projektowana praca obejmuje: Charakterystykę składu chemicznego wybranych ziół. Optymalizację otrzymywania próbki. Optymalizację metody chromatograficznej. Opracowanie procedury otrzymywania chromatogramów. Wybór i zastosowanie algorytmu numerycznego charakteryzującego chromatogramy.

17 Zastosowanie rozdzielania elektroforetycznego do wyznaczania słabych oddziaływań międzycząsteczkowych Promotor: dr hab. Sławomir Oszwałdowski Metody instrumentalne oprócz zastosowań do celów analitycznych (oznaczanie) pozwalają na wyznaczanie szeregu interesujących danych eksperymentalnych. Takie wielkości jak: stała kompleksowania, stopień tworzenia się par jonowych, są możliwe do wyznaczenia za pomocą tych metod w modelowych układach, jak i w obecności układów (np. micela, faza stała) mogących wpływać na te wielkości. Fakt ten pozwala na wyznaczenie określonych oddziaływań międzycząsteczkowych w nieobecności lub obecności układów posiadających, np. powierzchnie międzyfazowe. Dodatkowo zebrane dane eksperymentalne mogą wyjaśnić niektóre zjawiska związane z mechanizmem rozdzielania elektroforetycznego. W obecnej pracy słabe oddziaływania międzycząsteczkowe (np. fenol/anion halogenowca) będą obserwowane za pomocą elektroforezy kapilarnej. Parametrem obserwowanym jest migracja, która dla danego układu będzie zależna od stopnia oddziaływania związku z substancjami mogącymi tworzyć słabe oddziaływania. Projektowana praca obejmuje: Zapoznanie się z techniką elektroforezy kapilarnej Zapoznanie się z innymi technikami instrumentalnymi stosowanymi w praktyce analitycznej Wykorzystanie rozdzielania związków testowych do wyznaczania słabych oddziaływań Zastosowanie metod instrumentalnych oraz modelowania molekularnego do wyznaczenia zmian określonych parametrów związku w rezultacie jej przyłączenia do układu złożonego Promotor: dr hab. Sławomir Oszwałdowski Cząsteczka będąc w obszarze międzyfazowym ulega reorganizacji. W rezultacie niektóre wielkości (kinetyka, kompleksowanie) ulegają zmianie. Fakt ten ma zasadnicze znaczenie w biochemii, gdzie przyłączenie związku do membrany jest pierwszym etapem jej biochemicznego przekształcania. Obecna praca jest kontynuacją prac przeprowadzonych w latach ubiegłych. Na obecnym etapie oprócz metod instrumentalnych zostanie wykorzystane nowe narzędzie badań modelowanie molekularne, pozwalające na weryfikację postawionych założeń już na wstępnym etapie. Celem pracy będzie przeanalizowanie niektórych faktów obserwowanych eksperymentalnie, które dotyczą możliwych zmian w parametrach cząsteczki (geometria, ładunki) w efekcie jej przyłączenia do układu micelarnego. Projektowana praca obejmuje: Zapoznanie się z metodami instrumentalnymi stosowanymi w chemii analitycznej Wykorzystanie technik instrumentalnych do oszacowania wielkości oddziaływań pomiędzy molekułą testową a układem złożonym Wyznaczenie możliwych zmian struktury oraz parametrów związku testowego za pomocą modelowania molekularnego

18 Analiza specjacyjna kompleksów platyny z bioligandami syntezowanymi przez Arabidopsis thaliana Promotorzy: dr inż. Katarzyna Pawlak, mgr inż. Rafał Ruzik Obecność roślin wyższych na terenach skażonych metalami ciężkimi pokazuje, że wykształciły one mechanizmy dezaktywacji i akumulacji toksycznych metali. Ich zdolności adaptacyjne w skażonym środowisku mogą być wykorzystane na szeroką skalę do: a) fitostabilizacji, czyli zagospodarowania skażonych gleb na terenach przemysłowych charakteryzujących się dużą zawartością metali toksycznych - ołowiu (na południu Polski), a także stworzenia naturalnej bariery powstrzymującej ich przemieszczanie się w postaci pyłów w powietrzu oraz aktywnych jonów w wodach gruntowych, b) fitoekstrakcji, czyli wydobywania metali za pomocą roślin ze skażonych gleb, które mogłyby być ponownie zagospodarowane do celów rolniczych lub mieszkalnych. Określenie przydatności roślin do fitoremediacji wymaga znajomości postaci, w jakich metal jest akumulowany przez roślinę jak i trwałości powstałych związków. Identyfikacja kompleksów metali będzie prowadzona w tkankach roślin uprawianych hydroponicznie w wodzie skażonej jonami platyny. Całkowite zawartości metali w poszczególnych organach rośliny będą oznaczane za pomocą spektrometru mas z jonizacją w plazmie indukcyjnie sprzężonej (ICP MS). Wydzielone i oczyszczone kompleksy metali zostaną zidentyfikowane za pomocą spektrometrii mas z jonizacją elektrorozpraszającą (ES MS). Projektowana praca obejmuje: Oznaczanie całkowitej zawartości platyny w tkankach roślin Identyfikacja wyizolowanych i oczyszczonych kompleksów platyny z tkanki mającej na celu ich identyfikację