Temat 4. BADANIA INTERDYSCYPLINARNE I STOSOWANE

Temat 4. BADANIA INTERDYSCYPLINARNE I STOSOWANE Główne prace teoretyczne prowadzone były w Zakładzie NZ44 a prace eksperymentalne i teoretyczne prowadzone były w Zakładach: NZ52, NZ53, NZ54, NZ56, NZ57, NZ59, NZ61, NZ63, MZ64, Samodzielnej Pracowni NZ62 oraz w Laboratoriach NLW, NLD, NLR i NLP. Prace techniczne w Dziale DCP. Wyniki badań w tym temacie zaowocowały w 2016 r. 114 publikacjami w czasopismach objętych wykazem Journal Citation Reports (JCR). Zakład NZ44 zadanie 1. Interdyscyplinarne aspekty fizyki układów złożonych 1. Identyfikacja uniwersalnych charakterystyk złożoności: krzyżowe korelacje multifraktalne w procesach stochastycznych, struktura i dynamika sieci społecznych w relacji do teorii sieci złożonych, korelacje wieloskalowe w dynamice zmienności liczby plam na Słońcu, zjawiska krytyczne i efekty synchronizacji w dynamice finansów, modele oddziałujących agentów, zagadnienia lingwistyki ilościowej, wieloskalowa organizacja utworów muzycznych 2. Dynamika nieliniowa i chaos klasyczny. Rozwinięty wcześniej algorytm ilościowego ujmowania multifraktalnych korelacji krzyżowych z powodzeniem zastosowano do badania topologii sieci złożonych. W ten sposób odkryto na przykład, że sieci białek wykazują równocześnie własności typu małego świata oraz bezskalowości. Stosując zaawansowane metody analizy szeregów czasowych, przeprowadzono nowatorskie badania korelacji w tekstach narracyjnych. Zaproponowano model agentowy dla rynków towarowych oraz przebadano jego implikacje praktyczne. Zbadano efekty korelacji na rynkach finansowych świata w kontekście dyskretnej niezmienniczości skalowania. Odkrycie, że dynamika zmienności długości zdań w tekstach narracyjnych wykazuje długozasięgowe korelacje o charakterze bezskalowym, co odzwierciedla fraktalną organizację języka naturalnego. W utworach należących do stylu literackiego, zwanego strumieniem świadomości, tego typu długozasięgowe korelacje okazują się mieć także składową nieliniową, czego konsekwencją jest multifraktalny charakter dynamiki zmienności długości zdań. Informację o tych wynikach zamieściło wiele wiodących gazet na świecie. W roku 2016 opublikowano łącznie 7 prac w czasopismach wyróżnionych w JCR. Zakład NZ54 zadanie 2. Badania oddziaływania promieniowania jądrowego z różnymi ośrodkami 1. Koncepcja budowy akceleratorowego źródła neutronowego DONES (Demo Oriented Neutron Source) (współpraca: EUROfusion) 2. Badanie aktywacji rzeczywistych materiałów ITERa (współpraca: EUROfusion; NCBJ Świerk) 28

3. Modelowanie pól promieniowania generowanych przez aparaturowe źródła neutronowe oraz odpowiedzi detektorów neutronowych z uwzględnieniem wpływu otoczenia i innych zaburzających źródeł promieniowania (współpraca: EFDA Garching, Niemcy, F4E Fusion for Energy). 4. Rozwój metod numerycznych i interpretacyjnych dla jądrowej geofizyki otworowej w oparciu o modelowania złożonych pól promieniowania jądrowego metodą Monte Carlo (współpraca: WGGOŚ AGH, Kraków). Ad 1. Laboratorium DONES do badań nad materiałami o wysokiej wytrzymałości na uszkodzenia radiacyjne (jego prototyp IFMIF/EVEDA budowany jest w Japonii) ma składać się z akceleratora cząstek, przyspieszającego wiązkę deuteronów o prądzie 125 ma do energii 40 MeV, zespołu tarczowego z wymuszonym przepływem ciekłego litu oraz układu do naświetlania próbek. W ramach zadania przygotowano założenia do budowy modułu testowego STUMM (Start-Up Monitoring Module), który zostanie wykorzystany do pomiarów rozkładów przestrzennych i energetycznych neutronów generowanych w tarczy litowej urządzenia DONES. Przedstawiono wstępną wersję układu detekcji zdolnego do rejestracji strumieni neutronów do wartości 10 15 n/cm 2 /s i poziomu uszkodzeń materiałowych do 5 dpa. Celem modelowań numerycznych jest uzyskanie map przestrzennych rozkładów dawek promieniowania od neutronów i kwantów gamma wokół tarczy litowej oraz modułu do naświetlania próbek. Analizowane były wyniki obliczeń bez uwzględnienia oraz z uwzględnieniem metod redukcji wariancji. Ad 2. Przy użyciu pakietu obliczeniowego FISPACT-II wykonano obliczenia spodziewanych aktywności izotopów promieniotwórczych, powstających w metalach takich jak Fe, Co, Ni, Ti, Sc i Ta pod wpływem strumienia neutronów z reakcji syntezy deuter-deuter w tokamaku JET. Oszacowana została aktywność całkowita po zakończeniu kampanii DD. Wyselekcjonowane folie dozymetryczne napromienione zostały również wewnątrz reaktora MARIA w zasobniku litowo-deuterowego konwertera neutronów termicznych na neutrony prędkie i obliczone zostały częstości zarejestrowanych reakcji. Na tej podstawie możliwe jest odtworzenie lokalnego widma neutronów przy użyciu algorytmów dekonwolucyjnych, takich jak np. SAND-II. Ad 3. Kontynuowano prace związane z projektem spektrometru neutronów o wysokiej rozdzielczości (HRNS) dla tokamaka ITER. Wykonano serie obliczeń symulacyjnych (MCNP) transportu neutronów w obszarze projektowanego spektrometru w celu optymalizacji osłon dla HRNS oraz wyznaczenia rozkładów strumieni fotonów i rozproszonych neutronów w wybranych detektorach. Wyznaczono intensywności i rozkłady strumieni fotonów i neutronów przechodzących przez wewnętrzne i zewnętrzne powierzchnie pierwszej komory HRNS oraz przenikających na zewnątrz osłon. Rozkłady te posłużą do obliczenia dawek promieniowania w otoczeniu HRNS. Ad 4. Prace prowadzone w ścisłej współpracy z Katedrą Geofizyki (WGGOŚ) AGH dotyczyły projektu badawczego Blue Gas. Utworzono zbiory wejściowe MCNP dla sond neutronowych, tj. NNTE, N2TE i NNTK, sondy gęstościowej gamma-gamma i sondy spektrometrycznej spng. Model cyfrowy sondy spng został następnie przetestowany w utworzonych specjalnie dla tego celu modelowych ośrodkach skalnych. Napisany został także program umożliwiający bezpośrednie profilowanie koncentracji wiodących pierwiastków (H, Al, Si, Ca, Fe) w ośrodku skalnym na podstawie symulowanych bądź mierzonych odczytów sondy spng. Wykonanie numerycznych symulacji wpływu niejednorodności przestrzennych na wskazania 5 typów geofizycznych sond otworowych. 29

Opublikowano 1 pracę w czasopiśmie wyróżnionym w JCR [Computat. Geosci., 20 (2016) 1155-1167] Zakład NZ54 zadanie 3. Diagnostyka plazmy wysokotemperaturowej 3A. Diagnostyka plazmy wysokotemperaturowej D-D i D-T metodami fizyki jądrowej pod kątem badań dla programu ITER 1. Wykorzystanie detektorów diamentowych do pomiaru neutronów i prędkich jonów z emisji w plazmie termojądrowej (współpraca: EUROfusion; COMPASS Inst. Fizyki Plazmy, Praha, Czechy). 2. Badanie zjawisk towarzyszących szybkim impulsom plazmowym generowanym w układzie Plasma-Focus PF-24 IFJ. 3. Opracowanie nowych metod obrazowania rentgenowskiego plazmy w urządzeniach fuzyjnych (współpraca: CEA Cadarache). Ad 1. Kontynuowano badania spektrometrycznej odpowiedzi detektorów diamentowych, pracujących w warunkach porównywalnych z warunkami przewidywanymi w porcie diagnostycznym tokamaka ITER, związane z bezpośrednią detekcją neutronów prędkich o energiach poniżej 6 MeV i wpływem temperatury na dystrybucję nośników ładunków w detektorze diamentowym. Ad. 2. Wykonano serie wyładowań w PF-24 dla deuteru jako gazu roboczego pod ciśnieniem 1.5-3.0 mbar. Do rejestracji neutronów powstających podczas impulsu plazmowego zastosowano berylowy licznik aktywacyjny oraz miniaturowe detektory scyntylacyjne (BCF- 12). Wyznaczono optymalne ciśnienie (2.1(1) mbar) deuteru w komorze PF-24 dla uzyskania maksymalnej emisji neutronów rzędu 10 9 n/wyładowanie przy napięciu ładowania 16 kv. Dla otrzymanych wyników eksperymentalnych wykonano symulacje z wykorzystaniem 5- fazowego modelu Lee, uzyskując bardzo dobrą zgodność wyników. Ad 3. Opracowano metodę tomograficznej rekonstrukcji emisyjności plazmy w zakresie miękkiego promieniowania rentgenowskiego. Metoda została zaimplementowana z zastosowaniem nowoczesnych języków programowania. Opracowaną metodę porównano pod względem precyzji rekonstrukcji i wydajności z metodą rekonstrukcji opartą o teorię informacji Fishera. Opracowana metoda tomograficznej rekonstrukcji emisyjności plazmy w zakresie miękkiego promieniowania rentgenowskiego posłużyła do analizy danych zebranych w ostatniej sesji eksperymentalnej na tokamaku JET (listopad/grudzień 2016) przy użyciu kamery neutronowej KN3. Wykorzystanie wyników Wyniki badań opublikowano w 1 pracy w czasopiśmie z wykazu Journal Citation Reports (JCR) [Nucl. Fusion, 56 (2016) 026009] 3B. Diagnostyka plazmy wysokotemperaturowej w zamkniętych pułapkach magnetycznych typu stellarator w odniesieniu do układu W7-X 1. Studium na temat obecności elektronów nadtermicznych w stellaratorze W7-X. 2. Opracowanie metodyki pomiarów SXR i HXR do badania plazmy w urządzeniach fuzyjnych (W7-X, WEST) (współpraca: IPP Greifswald, Niemcy; CEA Cadarache, Francja). 30

Ad 1. Wykonano studium dotyczące obecności elektronów nadtermicznych w urządzeniach typu stellarator oraz możliwości ich eksperymentalnej obserwacji. Pomiary elektronów nadtermicznych w stellaratorze W7-X pozwoliłyby na zdobycie nowej wiedzy na temat wpływu ich dynamiki na wydajność i stabilność pracy urządzenia. W ramach zadania zaproponowano koncepcję monitora twardego promieniowania rentgenowskiego. Dokonano wyboru energetycznego zakresu promieniowania rejestrowanego przez układ (20-200 kev). Określono wymagania dotyczące parametrów technicznych układu takich jak: przestrzenna, czasowa oraz energetyczna zdolność rozdzielcza. Przeanalizowano kilka możliwości zastosowania różnego typu detektorów scyntylacyjnych i półprzewodnikowych. Analiza obejmowała takie parametry jak: energetyczna i czasowa zdolność rozdzielcza detektora, wpływ temperatury na układ detekcji, wymagania na osłony przed polem magnetycznym, wydajność detekcji i inne. Ad 2. Opracowano koncepcję monitora jednocześnie rejestrującego miękkie promieniowanie rentgenowskie (SXR) w zakresie 1-5 kev oraz twarde promieniowanie rentgenowskie (HXR) w zakresie powyżej 20 kev, w oparciu o zasadę camera obscura. Przedstawiono sposób przetestowania układu 3 kamer przy urządzeniu plasma focus PF-24. Opracowano techniki inwersji dedykowane do tomograficznej rekonstrukcji emisyjności plazmy w zakresie SXR i HXR. Opracowano metodę tomograficznej rekonstrukcji emisyjności miękkiego promieniowania rentgenowskiego z plazmy termojądrowej. Wykorzystanie wyników Wyniki badań w tym zadaniu zaowocowały w 2016 r. 3 publikacjami w czasopismach objętych wykazem Journal Citation Reports (JCR). Zakład NZ52 zadanie 4. Biologia radiacyjna; retrospektywna dozymetria biologiczna badanie wrażliwości osobniczej i wydajności naprawy DNA z wykorzystaniem metod cytogenetycznych i molekularnych 1. Ocena skuteczności biologicznej i zależności dawka-skutek dla wiązek promieniowania jonizującego. Wpływ genotypu na odpowiedź komórkową po zastosowaniu różnych typów i dawek promieniowania jonizującego. 2. Badania cytotoksyczności i gentoksyczności w funkcji ekspozycji diagnostycznej, terapeutycznej lub wypadkowej. Przeprowadzono badania uszkodzeń radiacyjnych, biorąc pod uwagę zróżnicowanie międzyosobnicze oraz typ promieniowania. Prace realizowano w zakresie wielorakich dawek promieniowania jonizującego. W ramach realizacji zadania, kontynuowano prace dotyczące skutków biologicznych działania różnych typów promieniowania oraz charakterystyki uszkodzeń radiacyjnych. Określono różnice w odpowiedzi poszczególnych dawców na typy promieniowania oraz możliwości zastosowania testu MN (mikrojądrowego) w celu szybkiej dozymetrii biologicznej. Rezultaty badań mogą być wykorzystane w optymalizacji terapii z wykorzystaniem promieniowania. Uzyskane rezultaty mogą mieć zastosowanie w przypadku niekontrolowanych zdarzeń radiacyjnych czy też na potrzeby optymalizacji terapii z zastosowaniem promieniowania. W roku 2016 opublikowano 4 prace w czasopismach wyróżnionych w JCR. 31

Zakład NZ56 zadanie 5. Obrazowanie i zlokalizowana spektroskopia magnetycznego rezonansu w badaniach biomedycznych Rozwój oraz zastosowanie metod obrazowania i spektroskopii zlokalizowanej magnetycznego rezonansu (MRI/MRS) do badań biomedycznych in vivo i ex vivo z wykorzystaniem modeli zwierzęcych chorób, badań obiektów biologicznych oraz do badań materiałowych. 1. Badanie struktury i procesów fizjologicznych tkanek i narządów w stanach normalnych lub patologicznych w warunkach in vivo i ex vivo metodami MRI/MRS: we współpracy z Jagiellońskim Centrum Rozwoju Leków kontynuowano prace związane z badaniem uszkodzeń wątroby na dwóch modelach mysich: ostrym zapaleniu indukowanym konkanawaliną oraz postępującym stłuszczeniu wątroby wywołanym dietą, we współpracy z Instytutem Zoologii UJ kontynuowano badania stanów patologicznych ośrodkowego układu nerwowego technikami obrazowania tensora dyfuzji (DTI) oraz spektroskopii zlokalizowanej (MRS). W szczególności charakteryzowano od strony parametrów MRI (czas relaksacji T1) model demielinizacji w mózgu myszy, a także badano zmiany strukturalne i zmiany poziomu metabolitów w mózgach szczurów poddanych działaniu diety ketogenicznej, we współpracy z Instytutem Farmakologii PAN rozpoczęto prace związane z wykorzystaniem metod spektroskopii zlokalizowanej magnetycznego rezonansu (1H MRS) w warunkach in vivo do określenia zmian poziomu metabolitów w mózgu na zwierzęcym modelu schizofrenii. 2. Zastosowanie obrazowania MR do badań własności nośników leków, nowoczesnych środków kontrastowych i materiałów porowatych we współpracy z UP w Krakowie oraz Katedrą Farmacji CMUJ kontynuowano badania obrazowe MR własności hydratacyjnych nośników leków o kontrolowanym tempie uwalniania substancji leczniczych, we współpracy z Uniwersytetem Calgary w Kanadzie kontynuowano badania mające na celu poprawienie możliwości diagnostyki nowotworów mózgu (glejaka) przy pomocy MRI, poprzez rozwój i testowanie nowych środków kontrastowych opartych na tlenkach żelaza, na modelu mysim glejaka mózgu, we współpracy z Instytutem Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN kontynuowano prace związane ze znakowaniem nanokapsułek/nośników leków środkami kontrastowymi opartymi na tlenkach żelaza w celu umożliwienia śledzenia ich dystrybucji przy pomocy obrazowania MR. 3. Rozwój metod i oprzyrządowania do obrazowania i spektroskopii zlokalizowanej MR we współpracy z Wydziałem Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH, opracowano protokoły pomiarowe umożliwiające obrazowanie przestrzenne skał porowatych o niskim uwodnieniu, oparte o metody ZTE i UTE w wysokim polu magnetycznym, które wykorzystano do pilotowych pomiarów skał węglanowych i piaskowcowych, we współpracy z Uniwersytetem Toronto w Kanadzie opracowano metodykę obrazowania oraz analizy danych przy wykorzystaniu techniki CEST (Chemical Exchange Saturation Transfer), którą wykorzystano do pilotowych pomiarów efektów naświetlania modelu zwierzęcego guza, przy pomocy wiązki protonowej. 1. W obydwu modelach uszkodzeń wątroby stwierdzono znaczące zmiany wartości perfuzji, skorelowane z poziomem uszkodzenia tkanek. Przy wykorzystaniu multikompartmentowego modelu mikrokrążenia uzyskano spójny opis zmian transportu środka kontrastowego związanych z uszkodzeniem tkanek wątroby. 32

2. Stwierdzono, że oprócz obrazowania ważonego podatnością magnetyczną, najbardziej obiecującą z punktu widzenia wizualizacji guza mózgu jest sekwencja oparta na echu gradientowym z kompensacją przepływu. 3. W modelu kuprizonowym stwierdzono zmiany w zawartości mieliny w spoidle wielkim oraz móżdżku. Znacznie subtelniejsze zmiany stwierdzono w korze mózgowej. Wyniki skorelowano z badaniami histologicznymi, co potwierdziło obecność zmian zawartości mieliny. W roku 2016 opublikowano 12 prac w czasopismach wyróżnionych w JCR. Trzy osoby uzyskały doktoraty. Zakład NZ52 zadanie 6. Badanie zmienności układów biologicznych i środowiskowych oraz innych układów złożonych 1. Badanie zmian chemicznych, zachodzących w układach biologicznych na poziomie komórkowym i molekularnym z wykorzystaniem technik synchrotronowych. 2. Obrazowanie mikrostruktur w układach złożonych spektroskopowymi metodami komplementarnymi i mikrotomografią komputerową oraz określenie składu pierwiastkowego metodami spektroskopowymi, wykorzystującymi promieniowanie rentgenowskie, synchrotronowe oraz wiązki jonów z akceleratora typu Van de Graaffa. Badania układów biologicznych technikami spektroskopowymi promieniowania X realizowano w ośrodkach synchrotronowych, współpracując z badaczami ze Szwajcarii (PSI), Anglii (DIAMOND) oraz Niemiec (DESY). Przeprowadzone eksperymenty umożliwiły wykazanie istotnych różnic w badanych próbkach biologicznych, obejmujących układy patologiczne na poziomie molekularnym. Zastosowanie spektroskopii absorpcyjnej (XAS) i emisyjnej (XES) promieniowania X oraz techniki RXES (z ang. Resonant X-Ray Emission Spectroscopy), będącej kombinacją tych dwóch metod, pozwoliło na uzyskanie cennych informacji o strukturze elektronowej wokół badanego atomu, a tym samym o jego otoczeniu chemicznym. Określenie rozkładów pierwiastków śladowych na powierzchni próbek zarówno środowiskowych, biologicznych jak i dzieł sztuki przeprowadzono wykorzystując wiązki jonowe z akceleratora Van de Graaffa. Linia pomiarowa dla mikrotomografii promieniowania X pozwoliła na rekonstrukcję mikrostruktury wewnętrznej próbek geologicznych ze zdolnością rozdzielczą ok. 3 mikrometrów. Ewidentnym osiągnięciem było wykonanie kompleksowej charakterystyki form chemicznych siarki w liniach komórkowych i tkance nowotworu prostaty, pozwalającej na określenie udziału związków zawierających siarkę w powstawaniu i rozwoju tego nowotworu. Ponadto przeprowadzono analizy zmian w stopniu utlenienia żelaza w stenotycznych zastawkach aortalnych. Badania wykonano wykorzystując zaawansowaną technikę spektroskopii oscylacyjnej jak i absorpcyjnej promieniowania X (XAS) z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego. Na potrzeby realizacji projektów badawczych Muzeum Narodowego w Krakowie Naukowe opracowanie zespołu najstarszych monet polskich oraz programu MNiSW Narodowy Program Rozwoju Humanistyki określono metodą PIXE zawartości pierwiastków w kolekcji monet piastowskich. Z powyższego zadania w roku 2016 opublikowano łącznie 16 prac w czasopismach 33

wyróżnionych w JCR. Zakład NZ52 zadanie 7. Obrazowanie spektroskopowe dla potrzeb radiobiologii, terapii i badań układów złożonych 1. Badanie zmienności układów biologicznych na poziomie komórkowym i molekularnym z wykorzystaniem spektroskopii oscylacyjnej i mikroskopii sił atomowych. 2. Badania wpływu promieniowania jonizującego na organizmy żywe. Prowadzono badania zmian składu i struktury ludzkich soczewek. Obiektem prowadzonych badań były soczewki ludzkie, usuwane operacyjnie w wyniku postępującego procesu chorobowego, jakim jest zaćma. Kontynuowano badania wpływu promieniowania jonizującego na organizmy żywe. Analizowano metodami spektroskopii oscylacyjnej tj. FTIR i Ramana naświetlane komórki. Zmiany w widmach korelowano z wielkością dawki promieniowania, ze szczególnym uwzględnieniem zakresu widmowego ilustrującego DNA, wykorzystując analizę głównych składników PCA. Po raz pierwszy wykorzystano w analizach spektroskopowych rozdrobniony materiał pooperacyjny, który standardowo jest utylizowany. Zdefiniowano markery spektroskopowe ilustrujące stany chorobowe zdegradowanych ludzkich soczewek. Otrzymane wyniki badań pogłębiły wiedzę na temat zmian strukturalnych powstających w soczewce oka ludzkiego w wyniku rozwoju zaćmy. Ważnym osiągnięciem było również zastosowanie nanospektroskopii w zakresie podczerwieni oraz nanospektroskopii ramanowskiej, pozwalając na molekularną charakterystykę DNA pod kątem badania uszkodzeń radiacyjnych i naprawy. Z powyższego zadania w roku 2016 opublikowano łącznie 7 prac w czasopismach wyróżnionych w JCR. Zakład NZ59 zadanie 8. Rozwój i zastosowanie chromatograficznych metod pomiaru substancji śladowych dla zagadnień fizyki środowiska, hydrogeologii i medycyny Chromatografię gazową charakteryzują: niska granica wykrywalności, wysoka rozdzielczość, krótki czas analizy oraz mała ilość próbki niezbędnej do wykonania analizy. Niskie poziomy wykrywalności substancji lotnych powodują, że chromatografia gazowa ma zastosowanie w wielu obszarach badań, w tym w ochronie atmosfery i klimatu Ziemi, w badaniach hydrogeologicznych do oceny wieku wód podziemnych czy w medycynie do zagadnień diagnostyki medycznej. Rodzaje zadań: 1. Pomiary stężeń związków chlorowcowych CFCs i SF6 w powietrzu aglomeracji krakowskiej na tle pomiarów prowadzonych w ramach globalnego programu AGAGE oraz europejskiego grantu InGOS. 2. Rozwój metody jednoczesnego oznaczania stężenia gazów szlachetnych He, Ar i Ne oraz freonów (F-11, F-12) i SF6 w wodach podziemnych dla potrzeb hydrogeologii. 3. Próba korelacji wybranych związków wykrywanych w wydychanym powietrzu z parametrami obrony antyoksydacyjnej mierzonymi we krwi w przewlekłej chorobie nerek i cukrzycy. Określenie różnic w profilu zapachowym skóry w zależności od płci, 34

wieku osoby badanej i miejsca pobierania próbki lotnych związków poprzez wykorzystanie chromatografii gazowej. Ad 1. Kontynuowano pomiary śladowych stężeń związków chlorowcowych, aktywnych w niszczeniu ziemskiej warstwy ozonowej i w efekcie cieplarnianym: SF6, CFCs dla aglomeracji Krakowa oraz nawiązanej w ramach europejskiego grantu InGOS współpracy z Uniwersytetem w Bristolu i stacją pomiarową Mace Head (Irlandia). Rekalibracja głównego gazowego wzorca laboratorium dla związków CFCs i SF6. Ad 2. Usprawnienie metody oznaczania stężenia neonu i argonu w próbkach wody pozwoliło na dokładniejsze i bardziej precyzyjne określenie temperatury zasilania i nadmiaru powietrza w wodach podziemnych, a co za tym idzie dokładniejsze określenie odporności wód podziemnych na zagrożenia antropogeniczne. Ad 3. Określono przydatność diagnostyczną związków siarkowych, węglowodorów i związków egzogennych, oznaczanych w wydychanym powietrzu, w diagnostyce schorzeń, którym towarzyszy wzrost reaktywnych form tlenu. Podjęto próbę korelacji z parametrami obrony antyoksydacyjnej mierzonymi we krwi. Przebadano grupy pacjentów z przewlekłą chorobą nerek i współistniejącą cukrzycą. W badaniach nad opracowaniem profilu lotnych związków ze skóry określono wpływ płci, wieku oraz miejsca pobierania próbki na wyniki analizy lotnych związków z powierzchni skóry w grupie osób zdrowych. Ad 1. Przeprowadzono szczegółową korektę dotychczas zebranego materiału badawczego z okresu 19 lat, po uwzględnieniu wszystkich awarii układu pomiarowego w tym czasie. Przebudowano też i przetestowano zestaw do pobierania próbek powietrza spoza laboratorium oraz usprawniono układ pomiarowy pod kątem ich analizy. Ad 2. Zastosowano dwa układy chromatograficzne do pomiaru stężenia He, Ne, Ar, N2 oraz SF6, F-11, F-12, He, Ne i Ar w wodach podziemnych z rejonu Krzeszowic, Nowego Targu, Buska-Zdrój, Nałęczowa oraz Częstochowy. Otrzymane wyniki pozwoliły wyliczyć wiek wód podziemnych, a co za tym idzie ocenić ich odporność na zanieczyszczenia antropogeniczne. Dla wód podziemnych z rejonu Częstochowy, oprócz określenia wieku wody, wyznaczono stężenia azotu pochodzącego z procesów denitryfikacji. Ad 3. Chromatograficzna analiza próbek wydychanego powietrza pobieranego od zdrowych ochotników oraz osób chorych na schorzenia nerek z dodatkowo zdiagnozowaną cukrzycą lub nietolerancją glukozy, wykazały statystycznie istotne korelacje związków siarkowych z parametrami dysfunkcji wątroby oraz całkowitym glutationem oznaczanymi we krwi. Opublikowano 1 pracę w czasopiśmie wyróżnionym w JCR. Zakład 57 zadanie 9. Radiochemiczne i instrumentalne metody analizy i syntezy sztucznych pierwiastków promieniotwórczych w zastosowaniu do radioekologii i radiofarmaceutyków 1. Rozwój metodyki badań skażeń promieniotwórczych środowiska: doskonalenie metod wydzielania pierwiastków promieniotwórczych i preparatyki źródeł dla potrzeb monitoringu emiterów alfa i beta w środowisku naturalnym. Prace nad metodyką oznaczania trytu ze wzbogaceniem elektrochemicznym, wykorzystanie spektrometrii masowej w pomiarach radioaktywności środowiska (współpraca z ING PAN), wykorzystanie pomiarów spektrometrycznych stężeń emiterów alfa, beta i gamma w badaniach środowiska i w badaniach czystości radiologicznej próbek materiałowych. 35

2. Badania nad obecnością śladowych pierwiastków w organizmie człowieka, w tym prowadzenie pomiarów zawartości substancji gamma-promieniotwórczych licznikiem całego ciała. 3. Opracowanie metod wydzielania radionuklidów z aktywowanych tarcz. 4. Prace rozwojowe nad cyfrowym, koincydencyjnym spektrometrem promieniowania gamma. Prowadzono pomiary radioaktywności próbek środowiskowych metodami spektrometrii promieniowania gamma oraz spektrometrią cząstek alfa i ciekłoscyntylacyjną spektrometrią promieniowania beta z wykorzystaniem metod radiochemicznego wydzielania i zatężania preparatów. Główny nurt prac dotyczył środowisk polarnych (Antarktyda i Arktyka) oraz badań związanych z narażeniem radiacyjnym pracowników szpitali i rodzin pacjentów poddawanych terapii i diagnostyce 131 I. 1. Zbadano narażenie radiacyjne personelu medycznego w medycynie nuklearnej przy diagnostyce i terapii z wykorzystaniem 131 I. W pracach wykorzystano Spektrometr Całego Ciała. U większości badanych osób stwierdzono obecność 131 I w tarczycy i oszacowano wynikające stąd dawki. Badania wykazały, że ochrona radiologiczna oparta wyłącznie na dawkomierzach mierzących zewnętrzne tło promieniowania nie jest wystarczająca w szpitalach stosujących metody medycyny nuklearnej. 2. Otrzymano patent zaproponowany wraz z AGH i NCBJ dotyczący sposobu zasilania awaryjnego układów bezpieczeństwa w elektrowni jądrowej, wykorzystujący energię pochodzącą z wypalonego paliwa jądrowego. Zaproponowane rozwiązanie zwiększa bezpieczeństwo bierne w energetyce jądrowej. Opublikowano 17 artykułów w czasopismach z listy JCR, prezentacja wyników na konferencjach międzynarodowych. Laboratorium NLR zadanie 10. Izotopy promieniotwórcze w fizyce środowiska i ochronie radiologicznej 1. Badanie stężeń radonu w różnych komponentach środowiska, doskonalenie technik pomiarowych (współpraca z National Radiation Protection Institute, Chiba, Japan; Ojcowski Park Narodowy, Wydział Geografii UJ). 2. Badanie poziomów stężeń radonu w przedszkolach w celu określenia dawki dla dzieci i pracowników (współpraca z Comenius University, Bratislava, Slovak Republic University of Pannonia, Veszprém, Hungary, Radon v.o.s., Praha, Czech Republic) dofinansowanie z grantu z Funduszy Wyszehradzkich na 2015-2016. 3. Badanie stężeń radonu, toronu i ich pochodnych we frakcjach wolnej i związanej. 4. Pomiary stężeń izotopów promieniotwórczych w próbkach środowiskowych (współpraca m.in. z Politechniką Wrocławską, AGH, CLOR i GIG). We współpracy z Wydziałem Edukacji Urzędu Miasta Krakowa kontynuowano pomiary stężeń izotopu radonu (Rn-222) w wybranych przedszkolach krakowskich (samorządowych i prywatnych). Pomiary prowadzone były w ramach grantu naukowego, koordynowanego przez LER IFJ PAN i współfinansowanego przez Międzynarodowy Fundusz Wyszehradzki (International Visegrad Fund IVF). Wyniki pomiarów posłużą do oceny zagrożenia radonowego dzieci i personelu przedszkoli. Na zlecenie Muzeum Historycznego Miasta Krakowa wykonano opracowanie: K. Kozak, J. Mazur, D. Grządziel, M. Mroczek, Raport z pomiarów stężenia radonu (Rn-222) i ocena 36

zagrożenia radiologicznego w pomieszczeniach obiektu Podziemia Rynku Muzeum Historyczne Miasta Krakowa. Laboratorium Ekspertyz Radiometrycznych IFJ PAN uzyskało od Powiatowego Inspektora Sanitarnego w Krakowie zatwierdzenie na rok 2016 stosowanego w LER Systemu Jakości, w zakresie oznaczeń stężeń radonu (Rn-222) w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi jako pozostającego w zgodzie z wymaganiami zawartymi w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z 13 listopada 2015. Z powyższego zadania w roku 2016 opublikowano łącznie 6 prac w czasopismach wyróżnionych w JCR. Zakład NZ63/Laboratorium NLD zadanie 11. Dozymetria luminescencyjna w pomiarach promieniowania jonizującego 1. Opracowanie i rozwój metod dozymetrycznych w oparciu o detektory luminescencyjne do pomiaru dawek promieniowania jonizującego. Prowadzone będą prace zmierzające do wytworzenia nowych materiałów luminescencyjnych, w tym w postaci kryształów otrzymywanych metodami Micro-Pulling Down (MPD) i Czochralskiego oraz badanie ich właściwości dozymetrycznych. Kontynuowane będą prace nad rozwojem metod pomiaru ultra-wysokich dawek przy użyciu detektorów termoluminescencyjnych na bazie LiF, jak również nad wykorzystaniem fotoluminescencji kryształów LiF do mikroobrazowania rozkładów dawki. Prowadzone będą badania nad wykorzystaniem elementów elektronicznych i innych materiałów powszechnego użytku w awaryjnej dozymetrii retrospektywnej oraz pomiary dawek promieniowania kosmicznego. 2. Rozwój metod pomiarowych w termoluminescencyjnej dozymetrii indywidualnej, środowiskowej oraz ochronie radiologicznej pacjenta. a. Ocena narażenia osób pracujących w narażeniu na promieniowanie jonizujące w Polsce. W oparciu o prowadzone pomiary dawek indywidualnych i środowiskowych, w ramach działalności Laboratorium Dozymetrii Indywidualnej i Środowiskowej (LADIS), powstaje szeroka baza do analizy narażenia osób pracujących w polu promieniowania jonizującego - zarówno w medycynie, jak i przemyśle. Celem zadania jest m.in. opracowanie i rozwój nowych technik i metod dozymetrycznych, dostosowanych do potrzeb indywidualnej dozymetrii termoluminescencyjnej. Rozwój badań związanych z możliwością powtórnego odczytu dawki oraz dozymetrii soczewek oczu i zakresu wykorzystania dawek w miejscu pracy do szacowania narażenia personelu. b. Rozwój dozymetrycznych metod termoluminescencyjnych w medycynie. c. Rozwój metod dozymetrycznych związanych z dozymetrią pacjenta. Testowanie możliwości zastosowania dwuwymiarowych detektorów termoluminescencyjnych w pomiarach w radiologii interwencyjnej i radioterapii oraz możliwości zastosowania standardowych detektorów termoluminescencyjnych w pomiarach dawek w radiologii (cel wieloletni). Ad 1. Kontynuowano badania własności dozymetrycznych nowoopracowanych luminoforów na bazie domieszkowanego LiMgPO4, zarówno w postaci proszków jak i kryształów otrzymanych metodami Micro-Pulling Down i Czochralskiego. Prowadzono prace nad wytwarzaniem kryształów granatów i ortokrzemianów, pod kątem ich wykorzystania jako scyntylatory. Metodą Czochralskiego wytworzono monokryształy fluorku litu o wysokiej jakości optycznej. Były one następnie wykorzystywane do badań nad fluorescencyjnym obrazowaniem śladów cząstek jądrowych. Przeprowadzono badania nad wykorzystaniem 37

luminescencji układów scalonych oraz banknotów do wyznaczenia dawek promieniowania w sytuacji awaryjnej. Ad 2. Kontynuowano pomiary do oceny narażenia osób pracujących z promieniowaniem jonizującym. Wyniki pomiarów są regularnie prezentowane na konferencjach krajowych i zagranicznych. Badano związek dawek otrzymywanych przez personel w radiologii zawodowej z dawkami otrzymywanymi przez pacjentów. Opracowano metodę powtórnego odczytu dawki w dozymetrii termoluminescencyjnej z wykorzystaniem zjawiska PTTL, badano wpływ dawki resztkowej na wyniki otrzymane przy powtórnym odczycie dawki. Wyznaczono również liniowe współczynniki kalibracyjne, zależne od szarży detektorów, niezbędne do poprawnego oszacowania dawki przy powtórnym odczycie. Ad 1. Wykorzystując wysokoczuły mikroskop fluorescencyjny, zobrazowano ślady pojedynczych cząstek alfa w monokryształach fluorku litu. Fotoluminescencja generowana jest pod wpływem ekscytacji światłem niebieskim w centrach barwnych wytwarzanych przez promieniowanie jonizujące. Z powyższego zadania w roku 2016 opublikowano łącznie 18 prac w czasopismach wyróżnionych w JCR. Zakład NZ53 zadanie 12. Inżynieria cienkich warstw, powłok i nanomateriałów Badania struktury, własności magnetycznych, magnetotransportowych, termoluminescencyjnych i biokompatybilności układów o obniżonej wymiarowości dla określenia zależności pomiędzy wymienionymi własnościami a rozmiarem nanostruktur. 1. Modyfikacja struktury cienkowarstwowych stopów i nanomateriałów o prostopadłej anizotropii magnetycznej poprzez domieszkowanie surfaktantami i obróbkę termiczną. Nanostrukturyzacja układów cienkowarstwowych wiązkami jonowymi i wiązką lasera (współpraca MNiSW-DAAD z Uniwersytetem w Augsburgu, Instytutem Technologicznym w Karlsruhe, Centrum Helmholtza Drezno-Rosendorf i Uniwersytetem w Mińsku). 2. Otrzymywanie metodą elektrodepozycji magnetycznych nanodrutów oraz analiza ich morfologii, własności strukturalnych, magnetycznych i magnetotransportowych. 3. Synteza nanokompozytowych cząstek magnetycznych metodą naświetlania laserem impulsowym (nanosekundowym i pikosekundowym) oraz badanie ich własności strukturalnych, optycznych i magnetycznych (współpraca z Instytutem Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego). 4. Wytwarzanie bioceramicznych powłok na tytanie i jego stopach metodą hydrotermalną (współpraca z Katedrą Biomateriałów AGH). 5. Synteza powłok diamentowych i badanie ich struktury oraz własności dozymetrycznych. 6. Otrzymywanie metodami jonowymi, laserowymi i plazmowymi złożonych wielopierwiastkowych, wielowarstwowych powłok węglowych i badanie ich własności chemicznych, strukturalnych i mechanicznych (Centrum Doskonałości IONMED), (współpraca z Politechniką Świętokrzyską oraz z Centrum Onkologii). Ad 1. Cienkie warstwy kobaltu naświetlono poprzez maskę nanocząstek polistyrenowych wiązką jonów tlenu. Uzyskano nanostrukturyzowany Co/CoO z wymienną anizotropią, wykazujący efekt exchange bias. W podobny sposób naświetlono wiązką jonów neonu cienkowarstwowy uporządkowany stop FeAl. Otrzymano nanostrukturyzowany periodyczny układ, w którym ferromagnetyczne wyspy sprzężone są ze sobą poprzez paramagnetyczne otoczenie. 38

Ad 2. Otrzymano nanodruty Fe o średnicach 50-200 nm i długościach 6-10 µm, z osią łatwą magnetyzacji wzdłuż nanodrutów i polem koercji 100-400 Oe. Optymalnymi parametrami procesu elektrodepozycji są temperatury poniżej 20 o C, napięcia ok. -1.2 i ph = 3. Ad 3. Zsyntetyzowano kompozyty tlenków MxOy (M=Fe, Co, Ni). Zbadano wpływ długości fali światła, rozpuszczalników organicznych i obecności tlenu na rozmiar i skład otrzymanych cząstek. Wyniki porównano z termodynamicznymi obliczeniami ilości energii niezbędnej do stopienia i dekompozycji naświetlanych materiałów. Ad 4. Wytworzono powłoki hydroksyaptytowe na nanostrukturyzowanych podłożach TiO2 oraz Al2O3. Badano różnice morfologii wytwarzanych kryształów HAp oraz szybkość wzrostu powłok w zależności od substratu. Wyniki pokazują wpływ morfologii i struktury powierzchni substratu na własności wytworzonego materiału bioceramicznego. Ad 5. Zbadano strukturę i morfologię powłok diamentowych na podłożach krzemowych. Zmierzono ich charakterystyki prądowo-napięciowe oraz odpowiedź na promieniowanie jonizujące. Podobne pomiary wykonano dla detektora diamentowego zbudowanego z diamentu komercyjnego. Ad 6. Zbadano procesy formowania amorficznych niestechiometrycznych powłok typu TiNX:Ag na powierzchni płaskich próbek wykonanych z UHMWPE jako przygotowanie do formowania powłok na powierzchni elementów protez laryngologicznych. Stwierdzono, że powłoki tego typu blokują rozwój grzybów na powierzchni. Metodami jonowymi formowano amorficzne powłoki węglowe domieszkowane Ag, Cu i Ti oraz badano ich bioaktywność. : Badano zmianę mechanizmu przemagnesowania matrycy kropek i antykropek Co/Pd o prostopadłej anizotropii magnetycznej. Pokazano, że pole koercji ma wartość maksymalną dla matrycy antykropek o odległości porównywalnej z szerokością ścian domenowych, antykropki są pojedynczymi domenami przemagnesowanymi niezależnie. Dla antykropek o dużych rozmiarach zaobserwowano, że przemagnesowanie odbywa się poprzez ruch ścian domenowych silnie zakotwiczonych na defektach. : Z powyższego zadania w roku 2016 opublikowano 10 prac w czasopismach wyróżnionych w JCR. Zakłady NZ61 i NZ63, Samodzielna Pracownia NZ62 oraz Dział DCP zadanie 13. Wykorzystanie wiązek protonowych cyklotronu Proteus C-235 do badań w dziedzinie fizyki radiacyjnej, radiobiologii oraz do radioterapii protonowej 1. Dostarczanie wiązek protonowych o energiach 70-230 MeV z cyklotronu C-235 do pomieszczeń: hali terapii oka, stanowiska gantry i hali eksperymentów fizycznych i radiobiologicznych. 2. Rozwój metod dozymetrii względnej i absolutnej na potrzeby radioterapii protonowej (cel wieloletni). 3. Rozwój metod pomiarowych w radioterapii protonowej oka oraz prowadzenie radioterapii protonowej nowotworów oka z wykorzystaniem cyklotronów AIC-144 i C230 (cel wieloletni). 4. Opracowanie modeli radiobiologicznych RBE i modeli transportu wiązek protonowych i węglowych, mających zastosowanie w interpretacji eksperymentów radiobiologicznych oraz dla rozwoju systemów planowania leczenia w radioterapii (cel wieloletni). 5. Opracowanie nowych metod pomiaru dawki dla wiązek protonowych z zastosowaniem detektorów luminescencyjnych, nowoopracowanych w IFJ PAN detektorów scyntylacyjnych i detektorów wolnych rodników (alaninowych), (cel wieloletni). 39

6. Wykorzystanie stanowisk gantry z wiązką skanującą oraz aparatury towarzyszącej do prac badawczych i terapeutycznych (cel wieloletni). 7. Opracowanie metod napromieniania próbek materiałowych, materiałów elektronicznych i radiobiologicznych na cyklotronie Proteus C-235. Wykorzystano system dwuwymiarowej dozymetrii termoluminescencyjnej, opracowany w IFJ PAN oraz system dozymetrii opartej o detektory alaninowe do oceny parametrów wiązki protonowej pod kątem ich zastosowań w radioterapii, eksperymentach fizycznych i biologicznych. Rozwijano model scyntylacyjny dozymetrii względnej i zastosowano go do kontroli jakości wiązki w radioterapii protonowej oka. Rozwijano model radiobiologiczny do oceny skuteczności biologicznej radioterapii protonowej w oparciu o Teorię Struktury Śladu i oprogramowanie do implementacji tego modelu. Wyznaczono charakterystyki dawkowe i energetyczne detektorów termoluminescencyjnych oraz Optycznie Stymulowanej Luminescencji opracowanych w IFJ PAN. Prowadzono prace koncepcyjne i eksperymentalne, dotyczące metod napromieniania materiału biologicznego, detektorów oraz układów elektronicznych przy pomocy wiązek protonowych pasywnych i skanujących. Przygotowano metody napromienia próbek materiału biologicznego, w tym krwi, hodowli komórkowych oraz zwierząt na wiązce formowanej pasywnie oraz w polach formowanych wiązką skanującą na stanowiskach gantry. Opracowane metody zostały wykorzystane w praktyce na potrzeby różnych eksperymentów. Ukończono budowę, zakończono testy akceptacyjne i rozpoczęto napromieniania pacjentów okulistycznych na stanowisku do radioterapii protonowej nowotworów oka, które współpracuje z cyklotronem Proteus C-235. W roku 2016 stanowisko radioterapii protonowej nowotworów oka zbudowane w IFJ PAN uzyskało deklarację zgodności (CE medical certificate) z Dyrektywą Rady Europejskiej 93/42 (numer certyfikatu: LRQ0960676), jako urządzenie klasy IIb (European Union Medical Device Directive, 93/42/EEC). W 2016 roku prowadzono na nowym stanowisku terapeutycznym przy cyklotronie Proteus C-235 napromieniania pacjentów z guzami nowotworowymi oka w ramach procedury medycznej prowadzonej przez Szpital Uniwersytecki w Krakowie. Przeprowadzono zabiegi napromieniania dla 30. pacjentów okulistycznych. Leczenie chorych finansowane było przez Narodowy Fundusz Zdrowia. Dwa stanowiska terapeutyczne, tzw. gantry przy cyklotronie Proteus C-235, od listopada 2016 roku były wykorzystywane przez lekarzy z Centrum Onkologii Oddział w Krakowie do napromieniania guzów nowotworowych umiejscowionych poza narządem wzroku. Leczenie chorych finansowane było przez Narodowy Fundusz Zdrowia. Z powyższego zadania w roku 2016 opublikowano 6 prac w czasopismach wyróżnionych w JCR. NZ61 i Samodzielna Pracownia NZ62 zadanie 14. Wykorzystanie wiązek protonowych cyklotronu AIC-144 do badań w dziedzinie fizyki materiałowej, radiochemii i radiobiologii Celem zadania są badania poznawcze i aplikacyjne w obszarze fizyki, chemii i biologii na unikatowej w Polsce wiązce protonów o energii 60 MeV. 40

1. Badanie materiałów luminescencyjnych z wykorzystaniem wiązki protonowej dla dozymetrii promieniowania kosmicznego i radioterapii protonowej. 2. Opracowanie metod otrzymywania i wydzielania radionuklidów z wykorzystaniem cyklotronu AIC-144. 3. Opracowanie metod napromieniania materiałów biologicznych, systemów elektronicznych i próbek materiałowych na wiązce protonowej. W roku 2016 prowadzono prace badawcze, dotyczące wyznaczenia parametrów dozymetrycznych nowych materiałów termoluminescencyjnych. Przeprowadzono naświetlania próbek krystalicznych z fluorku litu w ramach badań nad opracowaniem śladowych detektorów fluorescencyjnych. Rozwijano i doskonalono metody produkcji następujących izotopów promieniotwórczych z wykorzystaniem wiązki protonowej, wyprowadzonej do hali eksperymentalnej cyklotronu AIC-144: 56 Co, 85 Sr, 18 F, 46,47,48 Sc. Prowadzono produkcję izotopów promieniotwórczych z wykorzystaniem opracowanych metod na potrzeby badań prowadzonych w IFJ PAN, jak i w ramach współpracy z krajowymi jednostkami naukowymi. Opracowano i wykorzystano w praktyce metodę napromieniania półprzewodnikowych układów elektronicznych CMOS przy pomocy wiązki protonów o energii 50MeV i w szerokim zakresie fluencji. Prowadzono badania własności dozymetrycznych detektorów żelowych w wiązce protonowej o energii do 60 MeV. Doskonalono metody napromieniania materiału biologicznego przy pomocy wiązek protonów. Opracowano metody napromieniania materiałów biologicznych oraz systemów elektronicznych w wiązce protonów o dużej intensywności. W ramach prac zbudowano i przetestowano prototyp układu rozpraszania wiązki protonowej na stanowisku w hali eksperymentalnej przy cyklotronie AIC-144. Opracowano metody pozwalające na kontrolę parametrów wiązki na tym stanowisku. Zoptymalizowano układ rozpraszania wiązki na stanowisku oraz wyznaczono parametry pola promieniowania, jakie mogą być dostępne na przygotowywanym stanowisku. Wykonano napromieniania wiązką protonów zarówno materiału biologicznego, układów elektronicznych oraz materiałów do przygotowania i produkcji różnego typu detektorów, w tym detektorów TLD oraz detektorów żelowych. Po raz pierwszy zastosowano wiązki o dużej intensywności, pozwalające na uzyskiwanie mocy dawki powyżej 10 Gy/s. Z powyższego zadania w roku 2016 opublikowano 2 prace w czasopismach wyróżnionych w JCR. Zakład NZ55 zadanie 15. Badanie mikroukładów biofizycznych Badanie własności mechanicznych (elastyczność, adhezja) tkanek i komórek z użyciem mikroskopu sił atomowych (AFM). W roku 2016 realizowano pomiary związane z badaniami dotyczącymi: korelacji pomiędzy własnościami powierzchniowymi a elastycznością komórek czerniaka (projekt NCN Preludium, współpraca z Instytutem Fizyki UJ), oddziaływania integryn i syndekanów w układach modelowych i komórkach raka pęcherza moczowego (projekt NCN OPUS, współpraca z Katedrą Biochemii Lekarskiej CMUJ), zachowania się komórek na dedykowanych podłożach polimerowych o różnych własnościach chemicznych (współpraca z Instytutem Fizyki UJ), 41

badania zmienności własności tkanek płuc u osób chorujących na astmę (współpraca ze Szpitalem Uniwersyteckim, CMUJ). W 2016 roku prowadzono badania dotyczące zależności własności elastycznych pojedynczych komórek z ich własnościami powierzchniowymi. Celem badań było określenie, w jaki sposób elastyczność komórki jest związana z budową biochemiczną jej powierzchni oraz czy zachodzące zmiany są skorelowane ze stopniem progresji nowotworowej. W badaniach tych wykorzystano szereg metod, z których najważniejszymi były mikroskopia sił atomowych (AFM) i spektrometria mas jonów wtórnych z detektorem czasu przelotu (ToF SIMS). Uzyskane wyniki wskazały na związek pomiędzy deformowalnością pojedynczej komórki a jej własnościami powierzchniowymi. Tym samym potwierdzają tezę, że progresja nowotworowa wprowadza różnice w morfologii i własnościach mechanicznych komórek, które są związane ze zmianami w budowie biochemicznej ich powierzchni. Wyniki zawarte są w wyróżnionej rozprawie doktorskiej (J. Bobrowska) oraz opublikowane w dwóch pracach w prestiżowych czasopismach naukowych [Analyst, 141 (2016) 6217-6225] i [BioNanoScience, 6 (2016) 65-80]. Z powyższego zadania w roku 2016 opublikowano 3 prace w czasopismach wyróżnionych w JCR oraz 2 w innych czasopismach. 42