Heterogeniczne diamentowe nanoarchitektury biosensoryczne

Nasz projekt badawczy to innowacja w dziedzinie nanomateriałów węglowych. Nanostruktury są geometrycznymi, skomplikowanymi, często periodycznymi powierzchniami o rozmiarach nanometrycznych czyli ok. 1/100 grubości ludzkiego włosa. W projekcie skupiamy się na tworzeniu nanostruktur z diamentu o periodycznej strukturze, które mają nadzwyczajne właściwości optyczne oraz elektroniczne i są trudne lub wręcz niemożliwe do wytworzenia za pomocą konwencjonalnych technologii. Co więcej, używamy syntetycznego diamentu, co sprawia, że uzyskujemy materiał o wyjątkowej stabilności chemicznej i biokompatybilności.

Diament jest znanym materiałem o niezwykłej twardości, przez co jego nanostrukturyzowanie, czyli kształtowanie powierzchni w skali nano za pomocą atomów, jest wyjątkowo trudne. Jednak dzięki zaawansowanym technologiom stosowanym w przemyśle półprzewodnikowym, jesteśmy w stanie osadzać syntetyczny diament na matrycach o określonym kształcie, tworząc trójwymiarowe nanostruktury. Innym podejściem jest tworzenie trójwymiarowych nanostruktur z kompozytów diamentowych, które indukują periodyczność w strukturze.

dr hab. inż. Robert Bogdanowicz, fot. Michał Łepecki Projekt ma na celu wytworzenie i zbadanie nowych trójwymiarowych nanostruktur diamentowych, zoptymalizowanych pod kątem potrzeb medycyny i produkcji bioczujników. Tym co sprawia, że nasze struktury są wyjątkowe, jest możliwość jednoczesnego odczytu sygnałów optycznych i elektrochemicznych, co redukuje ryzyko błędów i skraca czas pomiaru w porównaniu do tradycyjnych czujników. Dane elektrochemiczne w połączeniu z odczytem optycznym są niezwykle wiarygodne i umożliwiają wczesną diagnostykę. To pozwala na wykrywanie materiałów biologicznych, np. wirusów, komórek rakowych, bakterii, markerów chorobowych, w sposób wysoce selektywny i czuły. Bioczujniki, czyli biosensory, to platformy detekcyjne, które wykorzystują biologiczne receptory, na przykład przeciwciała, do wykrywania różnych materiałów biologicznych. Aby uzyskać selektywność w wykrywaniu określonych materiałów biologicznych konieczne jest biofunkcjonalizowanie powierzchni czujnika, polegające na uczulaniu powierzchni na konkretne i specyficzne oddziaływania biologiczne poprzez specyficzne oddziaływanie białek. Do tego celu używamy białek antygenów.

Kluczowym elementem projektu jest współpraca polskich i czeskich naukowców. Naukowcy z Pragi specjalizują się w tworzeniu i diagnozowaniu periodycznych struktur diamentowych, badacze z Gdańska zajmują się modyfikacją ich parametrów elektrochemicznych, a grupa z Warszawy to optoelektronicy specjalizujący się w biosensoryce. Synergia kompetencji i doświadczeń pozwoli na zrozumienie i rozwinięcie potencjału tych fascynujących nanostruktur.