
Główne kierunki badań
Profil badawczy Zespołu Chemii Biomateriałów skoncentrowany jest wokół 5 obszarów tematycznych:
- Chemia hybrydowych związków krzemu na bazie silseskwioksanów typu double-decker (DDSQ) i o architekturze klatki (POSS).
- Biopolimery i chemia koordynacyjna biometali.
- Jednocząsteczkowe magnetyki molekularne (SMM) i materiały magnetyczne.
- Chemia środowiska.
- Chemia bionieorganiczna.

Pracownicy
prof. dr hab. Łukasz John
prof. dr hab. Jolanta Ejfler
dr hab. Maria Jerzykiewicz
dr hab. Radosław Starosta, prof. UWr
dr Julia Kłak
dr Aleksandra Marszałek-Harych
mgr Weronika Forysiak-Płoszka
mgr Kamila Fuchs
mgr Marta Madej-Gajewska
dr Edyta Nizioł
mgr Magdalena Stępień
mgr Danuta Trybuła
dr Patrycja Wytrych
dr Anna Władyczyn
Osiągnięcia badawcze
- Opracowanie efektywnego rozdziału izomerów geometrycznych cis i trans hydroksyalkilo-podstawionych silseskwioksanów typu double-decker W pracy opublikowanej na łamach Inorganic Chemistry Frontiers, opisano modelową procedurę sekwencyjnej krystalizacji dwóch izomerów geometrycznych silseskwioksanów typu DDSQ sfunkcjonalizowanych hydroksyalkilowymi grupami bocznymi zlokalizowanymi na przyczółkowych atomach krzemu. Odkrycie to może skutkować wytworzeniem nowych nano-bloków budulcowych dla materiałów i polimerów o dobrze zdefiniowanych właściwościach, w tym biomateriałów dla medycyny regeneracyjnej. Wartością dodaną tych badań jest określenie struktur krystalicznych dla izomerów cis, które w przypadku pochodnych alkilowych nigdy nie były opisane w literaturze naukowej.

Więcej informacji w publikacji: Inorganic Chemistry Frontiers 2022, 9, 3999-4008 (praca wyróżniona okładką typu Outside Front Cover). Link do artykułu: https://doi.org/10.1039/D2QI00577H
- N-aktywacja monomeru 1,3-benzoksazyny jako kluczowy czynnik w syntezie polibenzoksazyn W badaniach zaproponowano nowatorskie i efektywne zastosowanie reakcji zamykania pierścienia aminofenoli w kierunku tworzenia nowego typu pochodnych jonowych 1,3-benzoksazyn. Przeprowadzono optymalizację warunków syntezy i przedstawiono szczegółowe obliczenia w kierunku oceny stabilności pierścienia heterocyklicznego i jego dalszej transformacji, co jest kluczowe w procesie polimeryzacji. Nowe benzoksazyny przechodzą intrygującą reakcję termiczną prowadzącą do powstania klasycznych benzoksazyn i chloroalkanów, co jest pierwszym i niezwykle ważnym etapem transformacji przed polimeryzacją.

Więcej informacji w publikacji: Macromolecules 2020, 53, 8202–8215. Link do artykułu: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.0c02036
- Strategie otrzymywania jednocząsteczkowych magnetyków molekularnych (SMM) na bazie bimetalicznych związków ZnII-LnII Otrzymano serię bimetalicznych związków ZnII-LnIII o ogólnym wzorze [LnZn(L)3(NO3)2]·2CH3OH (LnIII = DyIII (1), TbIII (2), GdIII (3)) w reakcji ligandu LH = ((E)-2-((pirydyn-2-ylmetyleno)amino)fenol) z Ln(NO3)3 i Zn(NO3)3 w obecności trietyloaminy jako zasady. Analiza strukturalna kompleksów 1–3 wykazała, że rdzeń jest utworzony przez oba jony metali podwójnie mostkowane przez fenolanowy atom tlenu w pełni zdeprotonowanego liganda. Badania magnetyczne przewidują właściwości jednocząsteczkowego magnesu (SMM) z barierą energetyczną Ueff = 200 K dla 1 w polu DC o wartości 0,1 T, podczas gdy związek koordynacyjny 2 nie wykazuje zachowania SMM.


Więcej informacji w publikacji: Applied Organometallic Chemistry 2022, 36, e6914/1-e6914/12. Link do artykułu: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aoc.6914
- Określenie wpływu różnych czynników antropologicznych na strukturę i stężenie rodników w glebach i jej frakcjach Znalezienie zrównoważonej strategii wykorzystania różnych produktów ubocznych produkcji bioenergii jest pilną potrzebą w aspekcie gospodarki rolnej przyjaznej dla środowiska. Wynika to z faktu, że produkty te są używane jako dodatki do gleby lub nawozy. Stąd pytanie jak zmienia się materia organiczna gleby po zastosowaniu biowęgla, kompostu i pofermentu jest w pełni uzasadnione. Przeprowadzono badania zmian strukturalnych zachodzących w Naturalnej Materii Organicznej (NOM) gleby pod wpływem wymienionych dodatków. Z wykorzystaniem spektroskopii EPR badano stężenie rodników, g-parametry rodników oraz w jakiej formie wbudowane są jony metali paramagnetycznych. Inne metody analityczne (np. FTIR, ICP, OES) pomogły w ustaleniu zmian ilościowych grup funkcyjnych oraz zawartości jonów metali. Efekt zastosowanego materiału zależy głównie od jego właściwości chemicznych oraz rodzaju gleby.

Więcej informacji w publikacji: Environmental Research 2020, 187, 109663/1-109663/5. Link do artykułu: 10.1016/j.envres.2020.109663
- Nowe fosfiny jako wydajne markery fluorescencyjne związków koordynacyjnych metali przejściowych Nowa fosfina oparta na motywie NBD (7-nitro-4-(4-(difenylofosfinometylo-piperazyno-1-ylo)-2,1,3-benzoksadiazol) charakteryzuje się wydajną fluorescencją w środowiskach niewodnych lub bardziej kwaśnych. W komórkach HEK293T wybarwia fragmenty o obniżonym pH (endosomy/lizosomy), natomiast w komórkach grzybowych Candida albicans znakuje błony lipidowe. Niska selektywność i nietoksyczność związku sprawiają, że jest to doskonały ligand, który może być stosowany jako marker fluorescencyjny kompleksów metali przejściowych, będący zamiennikiem PPh3 lub innych, analogicznych fosfin.

Więcej informacji w publikacji: Dyes Pigments 2021, 184, 108771. Link do artykułu: https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2020.108771
Projekty badawcze
- Soil management effects on soil organic matter properties and carbon sequestration (NCBiR, 2022-2026)
- Silseskwioksany jako multifunkcjonalne ligandy w chemii koordynacyjnej i nano-bloki budulcowe dla materiałów hybrydowych (NCN, 2021-2025)
- Biokompatybilne poliestry z precyzyjnie zakodowanymi sekwencjami: projektowanie, funkcjonalizacja i zastosowania (NCN, 2018-2022)
- Właściwości spektroskopowe i chemiczne glebowej frakcji humin w odniesieniu do ich wzajemnych interakcji z pestycydami (NCN konsorcjum, 2019-2022)
- Projektowanie kowalencyjnych organiczno-nieorganicznych struktur oraz niekowalencyjnych sieci supramolekularnych na bazie funkcjonalizowanych klatkowych silseskwioksanów w kierunku nowej grupy materiałów porowatych (NCN, 2017-2021)
- Trójwymiarowe biomateriały hybrydowe domieszkowane nanocząstkami magnetycznymi do celów termicznej apoptozy komórek nowotworowych kości oraz z przyłączonym czynnikiem wzrostu dla osteoblastów (NCN, 2014-2017)
- Zol-żelowe organiczno-nieorganiczne biokompozyty porowate dla inżynierii tkankowej kości o określonych właściwościach mechanicznych i przyjaznej dla osteoblastów topografii (NCN, 2012-2015)
- Chiralne inicjatory do syntezy biodegradowalnych materiałów polimerowych (MNiSW, 2011-2015)
Tematy prac dyplomowych
W Zespole Chemii Biomateriałów studenci mogą realizować prace licencjackie, jak i magisterskie. Do współpracy zapraszamy studentów wszystkich lat w przekonaniu, że im szybciej – tym lepiej. Prace dyplomowe realizowane są w następujących obszarach tematycznych:
- Chemia związków krzemu w kontekście zastosowań w inżynierii (bio)materiałowej i chemii koordynacyjnej. Szczególny obszar eksploracji to silseskwioksany typu double-decker (DDSQ) i wielościenne oligomeryczne silseskwioksany (POSS) o strukturze klatek;
- (Bio)polimery i chemia koordynacyjna biometali, ze szczególnym naciskiem na syntezę biodegradowalnych polimerów stosowanych w medycynie i farmacji oraz projektowaniem nowych monomerów i makromonomerów do kontrolowanych reakcji polimeryzacji i kopolimeryzacji;
- Magnetyczne materiały molekularne w kierunku poszukiwania nanomagnetyków molekularnych, związków koordynacyjnych metali d- i f-elektronowych o znaczeniu biologicznym i o właściwościach magnesów molekularnych o potencjalnym zastosowaniu w nowoczesnych technologiach i medycynie;
- Związki koordynacyjne jako potencjalne leki oraz materiały transportujące substancje farmakologicznie czynne oraz materiały do obrazowania komórek i śledzenia transportu substancji aktywnych;
- Chemia środowiska w kierunku określenia struktur naturalnej materii organicznej różnego pochodzenia (substancje huminowe, melaniny) oraz badania reakcji rodnikowych.
Przykładowe tematy prac magisterskich i licencjackich:
- Synteza biomateriałów hybrydowych do sterowanej inżynierii tkankowej.
- Chemia koordynacyjna wybranych metali z ligandami typu DDSQ i POSS.
- Nanokatalizatory magnetyczne stosowane w syntezie farmaceutyków.
- Kompleksy sodu w polimeryzacji jonowych pochodnych benzoksazyn.
- Funkcjonalne materiały polimerowe: od bioinspiracji do niekonwencjonalnych aplikacji.
- Różnice strukturalne biowęgli różnego pochodzenia.
- Określenie wpływu jonów Cu(II) na strukturę substancji huminowych różnego pochodzenia.
- Właściwości fizykochemiczne związków i materiałów stosowanych jako filtry UV w kosmetykach.
- Właściwości liposomów opartych na syntetycznych polimerach.
- Korelacja struktury i właściwości magnetycznych związków koordynacyjnych wybranych metali d- i f-elektronowych.
- Jony magnetyczne w farmacji, medycynie i diagnostyce medycznej.