Bioaktywne nanomateriały o strukturze 2D kryształu

Opracowanie metod wytwarzania oraz charakteryzacja innowacyjnych nanomateriałów o strukturze 2D kryształu:

• opracowanie efektywnych metod delaminacji innowacyjnych nanomateriałów o strukturze 2D kryształu oraz metod wydzielania frakcji nanokoloidalnej,
• optymalizacja stężenia reagentów, warunków przebiegu reakcji oraz morfologii i właściwości fizykochemicznych produktu końcowego pod kątem osiągnięcia najlepszej bioaktywności i selektywności opracowanych nanomateriałów 2D,
• charakteryzacja morfologiczna i strukturalna wytworzonych nanomateriałów 2D - mikroskopowa charakteryzacja morfologii, analiza sposobu i efektywności dyspersji nanocząstek metalu na powierzchni lub w objętości cząstki ceramicznej.
• charakteryzacja fizykochemiczna wytworzonych nanomateriałów 2D - badania powierzchni właściwej, objętości i średnicy porów, badania gęstości piknometrycznej, analiza składu pierwiastkowego oraz stanu chemicznego powierzchni (stanu walencyjnego atomów),
• charakteryzacja mikrobiologiczna wytworzonych materiałów - badania właściwości antybakteryjnych i przeciwgrzybiczych w stosunku do wybranych szczepów bakteryjnych,
• mikroskopowa analiza preferencyjnych miejsc dla adsorpcji badanych mikroorganizmów, wraz z oceną efektywności adsorpcji bakterii,
• badania powierzchniowego ładunku elektrostatycznego - potencjału zeta w czasie rzeczywistym trwania adsorpcji i szerokim zakresie pH, analiza wpływu powierzchniowego ładunku elektrycznego sorbentów i bakterii, ich morfologii, struktury i fizykochemii powierzchni na zjawisko sorpcji bakterii oraz oddziaływania elektrostatyczne pomiędzy sorbentem a bakterią,
• badania nanomateriałów z wykorzystaniem spektroskopii FTIR oraz UV-VIS
• analiza oddziaływania w stosunku do środowiska naturalnego (glonów, dobroczynnych mikroorganizmów wyizolowanych ze środowiska naturalnego, roślin wyższych i prostych organizmów wodnych np. skorupiaków),
• porównanie właściwości różnych nanomateriałów 2D wytworzonych opracowanymi metodami oraz ocena walorów aplikacyjnych.
   

Tematyki badawcze

• Badania właściwości bioaktywnych i przeciwnowotworowych opracowanych nanomateriałów 2D oraz mechanizmów oddziaływania w odniesieniu do składu, morfologii i struktury.
• Opracowanie metod modyfikacji powierzchni opracowanych nanomateriałów 2D  makrocząsteczkami organicznymi oraz badanie wpływu modyfikacji na walory aplikacyjne.
• Opracowanie metod modyfikacji powierzchni opracowanych nanomateriałów 2D nanocząstkami ceramicznymi i metalicznymi oraz badanie wpływu modyfikacji na walory aplikacyjne.
• Opracowanie efektywnych metod delaminacji faz MXenes do płatków 2D oraz metod wydzielania frakcji nanokoloidalnej.
• Badania wpływu morfologii, struktury i właściwości fizykochemicznych grafenu modyfikowanego cząstkami nanokompozytowymi  na ich aktywność biologiczną i skuteczność przeciwdrobnoustrojową.
• Wytwarzanie nanomateriałów z wykorzystaniem metod zol-żel oraz hydro- i solwotermalną.
• Modyfikacja właściwości bioaktywnych i fotokatalitycznych nanocząstek tlenku tytanu, z wykorzystaniem procesów dotowania jonami i modyfikacji nanocząstkami metali.
• Opracowanie bioaktywnych nanosorbentów - modyfikowanych nanometalami szlachetnymi, do zastosowania jako filtry wody pitnej.
   

Oferta badawcza

• Synteza nanomateriałów i modyfikacja z wykorzystaniem metody hydro- i solwotermalnej
• Badania adsorpcji mikroorganizmów na powierzchni materiałów metodą skaningowej mikroskopii elektronowej oraz analiza in situ z wykorzystaniem analizy potencjału zeta
• Badania stabilności układów nano-koloidalnych - badania potencjału zeta
• Badania wielości cząstek układów nano-koloidalnych metodą DLS
• Badania powierzchni właściwej i porowatości proszków metodą sorpcji fizycznej azotu
• Analiza toksyczności
• Analiza składu chemicznego powierzchni nanomateriałów z wykorzystaniem spektrometrii w podczerwieni
• Analiza nanokoloidów i stężenia związków chemicznych z wykorzystaniem spektroskopii UV-VIS
   

Infrastruktura badawcza

• Analizator wielkości cząstek oraz potencjału zeta Zetasizer Nano-ZS firmy Malvern Instruments, zaopatrzony w automatyczny titrator oraz degazer mediów titracyjnych
• Aparatura do charakteryzacji powierzchni właściwej i porowatości Quadrasorb SI firmy Quantachrome, zaopatrzona w degazer Flo Vac
• Homogenizator ultradźwiękowy SONICS VCX 750
• Wirówka laboratoryjna Rotina 420 firmy Hettich Zentrifugen
• Układ reakcyjny do syntezy nanoproszków kompozytowych metodą zol-żel wraz z dygestorium
• Suszarka laboratoryjna próżniowa firmy Binder do 200°C
• Inkubator Orbital Shaker-Incubator ES-80 firmy Grant Instruments Ltd., 50 do 250 obr./min, cyfrowa kontrola czasu, temperatury i prędkości wytrząsania, zakres temperatury od +25 do + 80ºC.
• Dwuwiązkowy spektrometr UV-VIS Evolution 210 Thermo Scientific, lampa ksenonowa, zakres 190-1100 nm zaopatrzony z układ reflektancyjny do pomiarów próbek stałych
• Spektrometr FTIR, Nicolet iS5, Thermo Scientific, zaopatrzony w przystawki DRIFT, ATR (kryształ diamentowy i germanowy)
• Liofilizator Alpha 2-4 LD Plus, Martin Christ, do -85°C, naczynia płaskie o Ø max. 300 mm, wydajność 4 kg lodu/24h, dodatkowy manifold z 8 odpornymi chemicznie zaworami gumowymi, pokrywa szklana, zawór do regulacji ciśnienia, naczynia kolbowe do liofilizacji max. poj. 75 ml
• Reaktor mikrofalowy Ertec MAGNUM v2, o mocy 600 W, 2.45 GHz, poj. 110 mL z automatycznym systemem kontroli, naczynia ciśnieniowe 110 ml o wytrzymałości bezpiecznika 110 barów wykonane z izostatycznie prasowanego Hostaflenu-1500.
• Dwie wagi analityczne firmy Radwag oraz wago suszarka (Radwag) o mocy 450 W, zaopatrzona w promiennik halogenowy, max. temp. Szuszenia 250 °C , wymiar szalki ø 90 mm, wysokość szalki 8 mm, max. wysokość próbki litej 20 mm, dokładność odczytu wilgotności 0,001%.
• Lodówka laboratoryjna o pojemności 130 L do przechowywania próbek
• Zamrażarka laboratoryjna do przechowywania i zamrażania próbek do liofilizacji o 201 L, temp. od -10 °C do -45 °C.
• System oczyszczania wody Thermo Scientific, z lampą UV, MicroPure UV, do otrzymywania wody ultra czystej klasy ASTM typ I, wg PN-EN ISO 3696 stopień czystości 1, o parametrach 0,055 µS/cm = 18,2 MΩxcm i TOC 1 - 5 ppb, wydajność 15 L/dzień, pompa recyrkulacyjna zapobiegającą wzrostowi mikroorganizmów podczas dłuższych przestojów, do takich aplikacji jak analizy śladowe, HPLC, ICP-MS, IC. Prędkość poboru nie mniej niż 1 L/min.
• Rotacyjna wyparka laboratoryjna HEIDOLPH, Hei-VAP Precision; G3, wyposażona w chłodnicę pionową, wyświetlacz LCD, możliwość pełnej kontroli próżni, programy do automatycznego usuwania rozpuszczalnika, max. obj. 5 L, temp. pracy łaźni 20-210°C.
   

Projekty

• Badania właściwości przeciwnowotworowych nano-kryształów 2D karbidków i azotków tytanu – faz MXenes, okres realizacji: 2018- 2022
• Badania właściwości bio-aktywnych nowych dwuwymiarowych struktur karbidków lekkich metali przejściowych, okres realizacji: 2016–2019
• Zaawansowane techniki badania in situ zjawiska sorpcji bakterii na powierzchni nowych nanohybrydowych sorbentów grafenowych w układach wodnych, okres realizacji: 2014-2017

Współpraca krajowa

• Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski
• Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
• Instytut Wysokich Ciśnień UNIPRESS, Polska Akademia Nauk, Warszawa
• Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
• Wydział Lekarski, Pomorski Uniwersytet Medyczny w Szczecinie
• Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Poligraficznego w Warszawie
• Fabryka Kart Trefl-Kraków Sp. z o.o.
• Amii Sp. z o.o.
• Paper Cups Factory Sp. z o.o.
• Linegal Chemicals Sp. z o.o.
• UST-M Sp. z o.o.
• NANONET
• Kancelaria Doradztwa Gospodarczego Milczarek i Maciąg S.C.
   

Współpraca międzynarodowa

• Tulane University, Faculty of Physics, USA
• ICA Research and Development SRL, Rumunia
• Technical University of Cluj Napoca, North Universitary Center of Baia Mare, Rumunia
• Babes-Bolyai University of Cluj Napoca, Rumunia
   

Kontakt

dr hab. inż. Agnieszka Jastrzębska, prof. uczelni
22 234 74 49
agnieszka.jastrzebska@pw.edu.pl