Nasza grupa realizuje projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu OPUS o tytule Właściwości nieliniowe układów organometalicznych dla zastosowań w biofotonice

Data zawarcia umowy: 2020-07-09
Data rozpoczęcia realizacji projektu: 2020-07-09
Data zakończenia realizacji projektu: 2023-07-08 (przedłużony do 2024-07)
Okres realizacji projektu: 36
Jednostka realizująca: Politechnika Wrocławska
Kierownik projektu: dr hab. inż. Katarzyna Magdalena Matczyszyn

Projekt koncentruje się na badaniach nowych materiałów wykazujących nieliniowe właściwości optyczne (NLO), które charakteryzują się zwiększoną absorpcją nieliniową, ponieważ to konkretne zjawisko NLO znalazło jak dotąd najwięcej zastosowań. W szczególności skupiamy się na nieliniowych właściwościach optycznych nowych struktur metaloorganicznych nanoklatek i ich interakcjach z DNA. Badamy nieliniowe właściwości optyczne zespołów kanonicznych i niekanonicznych form DNA z cząsteczkami metaloorganicznymi, również w kontekście poszukiwania najlepszych interkalatorów kwadrupleksów-G.

W ramach projektu modelowane są cząsteczki metaloorganiczne ułożone w nanozespoły o właściwościach fizycznych dobranych tak, aby uzyskać ich optymalną kombinację dla danego zastosowania (medycznego lub fotonicznego). Naszym celem jest manipulowanie stosunkiem struktura-właściwości, który jest szczególnie ważny dla układów molekularnych i materiałów molekularnych lub nanomateriałów. 

Podstawą idei projektu jest fakt, że z punktu widzenia inżynierii materiałowej, DNA można uznać za doskonały nanomateriał, co częściowo wynika z faktu, że może ono przyjmować dobrze zdefiniowane, przestrzenne struktury helikalne na poziomie makro- i supramolekularnym. W rzeczywistości spiralny układ może służyć jako doskonałe rusztowanie, np. do układania chromoforów lub nanocząstek, z możliwym zastosowaniem jako programowalne systemy fotoreaktywne. Oprócz fundamentalnej roli genomowego ds-DNA w przechowywaniu, ekspresji, replikacji i transmisji informacji genetycznych, istnieje coraz więcej dowodów na to, że inne niekanoniczne formy struktur DNA odgrywają również ważną rolę regulacyjną w cyklu życia komórki i jej metabolizmie. Dlatego też potrzeba znalezienia cząsteczek skutecznie oddziałujących z takimi strukturami, które mogłyby zatrzymać błędne replikacje DNA i stabilizować powstałe kwadrupleksy-G, jest jak najbardziej zasadna, ponieważ skrócenie DNA indukowane replikacją jest odpowiedzialne za regulację śmierci komórek.

W ramach projektu współpracujemy z laboratorium w Neuchatel (Szwajcaria), z udziałem studentów i pracowników z Wrocławia, gdzie zostanie zsyntetyzowany będzie szereg różnych cząsteczek metaloorganicznych o obiecujących właściwościach nieliniowych, których charakterystyka NLO zostanie przeprowadzona we Wrocławiu. Synergia współpracujących grup zostanie wykorzystana poprzez intensywną wymianę personelu, zwłaszcza młodych naukowców. Cele projektu obejmują również rzetelne określenie właściwości nowo otrzymanych materiałów, a także demonstrację ich przydatności do proponowanych zastosowań w fotonice, biofotonice i  w medycynie.

Więcej szczegółów można znaleźć na stronie NCN.