Aktualności

O Instytucie

Misja i Władze

Akty prawne

Historia

Dla mediów

Studia doktoranckie

Stopnie naukowe

Działalność naukowa

Oferta Instytutu

MCB

Wydawnictwa

Centrum Konferencyjne

Biblioteka

Użyteczne linki

BIP

Pracownicy

Galeria

Kontakt

Pomoc

Stopnie naukowe
  • Main-Slider-PL-14
  • Main-Slider-PL-07
  • Main-Slider-PL-13
  • Main-Slider-PL-01
  • Main-Slider-PL-19
  • Main-Slider-PL-04
  • Main-Slider-PL-10
  • Main-Slider-PL-03
  • Main-Slider-PL-18
  • Main-Slider-PL-15
  • Main-Slider-PL-08
  • Main-Slider-PL-02
  • Main-Slider-PL-20
  • Main-Slider-PL-12
  • Main-Slider-PL-05
  • Main-Slider-PL-09
  • Main-Slider-PL-16
  • Main-Slider-PL-06
home 001 24px kontakt 001 24px  mail 004 24px bip text   

Pracownia Bioczujników i Mikrosystemów Analitycznych - Informacje ogólne

           informacje ogólnewyposażenieprojekty i współpracazespół

 

TEMATYKA BADAWCZA

Bioczujniki i mikroukłady do wieloparametrowej analizy biochemicznej

Konieczność usprawniania diagnostyki medycznej w zakresie analizy: krwi, osocza czy moczu pacjentów hospitalizowanych bądź leczonych w warunkach domowych powoduje, że wciąż rośnie zapotrzebowanie na opracowywanie i wytwarzanie miniaturowych urządzeń analitycznych takich jak: bioczujniki czy przepływowe mikrosystemy analityczne. Bioczujniki są stosowane do oznaczeń pojedynczych substancji i/lub ciągłego monitorowania ich stężenia, bądź mogą być łączone w matryce do oznaczeń wieloparametrowych. Natomiast przepływowe mikrosystemy analityczne służą do jednoczesnych oznaczeń kilku substancji biochemicznych, które mogą być stosowane do badań 'przy łóżku pacjenta' (point-of-care). Bioczujniki mogą być wykorzystywane zarówno do oznaczeń substancji występujących w płynach ustrojowych, takich jak: glukoza, elektrolity (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-), także substancji pochodzenia endogennego, np.: białek (w tym: enzymów, hormonów) oraz różnego rodzaju metabolitów (np. mocznika, kreatyniny, mleczanów etc.), jak również substancji przyjmowanych przez pacjentów w trakcie terapii – np. leków przeciwnowotworowych, przeciwdepresyjnych. Ponadto bioczujniki mogą być zaprojektowane i stosowane do selektywnych oznaczeń różnego rodzaju toksyn, m.in. pestycydów, herbicydów, jonów metali ciężkich. Bardzo ważnymi zaletami bioczujników są: krótki czas odpowiedzi, niezawodność działania, niski koszt wytworzenia co przekłada się na niski koszt pojedynczego oznaczenia oraz możliwość wykonania pomiaru w próbce o małej objętości. Ważnymi parametrami wpływającymi na jakość oznaczeń wykonanych z użyciem bioczujników są: czułość, selektywność, stabilność i trwałość.

W Pracowni Bioczujników i Mikrosystemów Analitycznych zajmujemy się opracowywaniem bioczujników i przepływowych mikrosystemów analitycznych z detekcją optyczną jak i elektrochemiczną.

Historia Pracowni sięga roku 1980, kiedy to prof. W. Torbicz wprowadził tematykę jonoczułych tranzystorów polowych (ISFET) do IBIB PAN. Zależnie od właściwości chemoczułego materiału membrany naniesionego na bramkę tranzystora, można uzyskać czujniki czułe na różne jony. Prowadzone badania były ukierunkowane na opracowanie:
(1) metod chemicznej i enzymatycznej modyfikacji ISFETów, odpowiednio ChemFETów i EnFETów,
(2) membran jonoczułych na jony K+, Na+, NH4+, H+, Cl-,
(3) membran enzymatycznych z ureazą, kinazą kreatyninową oraz
(4) matryc czujników opartych na ISFETach typu p-well.

Dotychczasowe badania w zakresie bioczujników dotyczyły opracowania struktur czujników (modyfikacji powierzchni chemoczułych, unieruchamiania bioreceptorów) do detekcji trójcyklicznych leków przeciwdepresyjnych, immunoczujników do oznaczeń ludzkiego białka C-reaktywnego (CRP) i troponiny I oraz czujników do detekcji substancji psychoaktywnych opartej na interkalacji do DNA, bioczujników enzymatycznych z dehydrogenazą mleczanową i NAD+ do oznaczania stężenia mleczanów.

folia czujnikiFolia z 96 czujnikami nadrukowanymi za pomoca robota mikrodozującego Ultra TT (EFD) oraz przykładowy woltamperogram cykliczny uzyskany w wyniku pomiarów w roztworze Fe(CN)64-.

Obecnie, opracowywane są bioczujniki oparte na polimerach przewodzących oraz grafenie przeznaczone do oznaczeń różnych analitów biochemicznych np.: mocznika, mleczanów, dopaminy, izatyny.

keyenceZdjęcia i pomiary wykonane przy użyciu mikroskopu VHX-6000 dzięki uprzejmości firmy Keyence International NV/SA.

 Bardzo ważną część badań stanowią prace dotyczące zintegrowanych mikrosystemów przepływowych zawierających: mikroreaktor enzymatyczny, mieszalnik i przepływową celkę pomiarową z detekcją optyczną. Układy te wytwarzane są z wykorzystaniem technologii niskotemperaturowego współwypalania (ang. low temperature co-fired ceramic, LTCC) lub mikromechaniki krzemu. Ponadto wykorzystywane są różne metody funkcjonalizacji powierzchni i unieruchamiania bioreceptorów na różnych podłożach (szkło, krzem, ceramika, polimery).

 mikrobioreaktory ceramiczneMikrobioreaktory ceraminczne

DOTYCHCZAS OBRONIONE DOKTORATY

  1. Joanna Jankowska-Śliwińska: „Electrochemical detection of psychoactive substances based on intercalation to DNA”. Promotor: dr hab. inż. Dorota Pijanowska prof. nadzw. (uzyskanie stopnia doktora nauk technicznych w dyscyplinie biocybernetyka i inżynieria biomedyczna, 2016)
  2. Rafał Szczypiński: „Moduł mikroprzepływowy do pomiarów cytometrycznych”. Promotor: dr hab. inż. Dorota Pijanowska prof. nadzw. (uzyskanie stopnia doktora nauk technicznych w dyscyplinie biocybernetyka i inżynieria biomedyczna, 2016)
  3. Beata Kazimierczak: „Amperometryczne immunoczujniki do oznaczeń wybranych markerów chorób układu krążenia”. Promotor: dr hab. inż. Dorota Pijanowska prof. nadzw. (uzyskanie stopnia doktora nauk technicznych w dyscyplinie biocybernetyka i inżynieria biomedyczna, 2015)

Wybrane publikacje:

  1. K. Dudziński, M. Dawgul, K. Pluta, B. Wawro, W. Torbicz, D.G. Pijanowska, Spiral concentric two electrode sensor fabricated by direct writing for skin impedance measurements, IEEE Sens. J., 2017, 17, 5306-5314.
  2. A. Paziewska-Nowak, J. Jankowska-Śliwińska, M. Dawgul, D.G. Pijanowska, Selective electrochemical detection of pirarubicin by means of DNA-modified graphite biosensors, Electroanalysis, 2017, 29, 1810-1819.
  3. J. Jankowska-Śliwińska, M. Dawgul, J. Kruk, D.G. Pijanowska, Comparison of electrochemical determination of purines and pyrimidines by means of carbon, graphite and gold electrodes, Int. J. Electrochem. Sc., 2017, 12, 2329-2343.
  4. B. Kazimierczak, D.G. Pijanowska, A. Baraniecka, M. Dawgul, J. Kruk, W. Torbicz, Immunosensors for human cardiac troponins and CRP, in particular amperometric cTnI immunosensor, Biocybern. Biomed. Eng., 2016, 36, 29-41.
  5. K. Malecha, E. Remiszewska, D.G. Pijanowska, Technology and application of the LTCC-based microfluidic module for urea determination, Microelectron. Int., 2015, 32, 126-132.
  6. K .Malecha, E. Remiszewska, D.G. Pijanowska, Surface modification of low and high temperature co-fired ceramics for enzymatic microreactor fabrication, Sensor. Actuat. B.-Chem., 2014, 190, 873-880.
  7. K. Malecha, M. Dawgul, D.G. Pijanowska, L.J. Golonka, LTCC microfluidic systems for biochemical diagnosis, Biocybern. Biomed. Eng., 2011, 31, 31-41.
  8. D.G. Pijanowska, A. Kossakowska, W. Torbicz, Electroconducting polymers in (bio)chemical sensors, Biocybern. Biomed. Eng., 2011, 31, 43-51.
  9. K Malecha, D.G. Pijanowska, L.J. Golonka, P. Kurek, Low temperature co-fired ceramic (LTCC)-based biosensor for continuous glucose monitoring,
    Sensor. Actuat. B.-Chem., 2011, 155, 923-929.
  10. K. Malecha, D.G. Pijanowska, L.J. Golonka, W. Torbicz, LTCC microreactor for urea determination in biological fluids, Sensor. Actuat. B.-Chem, 2009, 141, 301-308.

 

Patenty

  1. W.Y. Chung, T.T. Kuo, Y.H. Wang, D.G. Pijanowska, W. Torbicz: Signal readout circuit for amperometric sensor, US Patent Pending, 2008.
  2. W.Y. Chung, C.H. Yang, D.G. Pijanowska, P. Grabiec, B. Jaroszewicz, W. Torbicz: Electronic circuit for ion sensor with body effect reduction, US Patent, US 7,368,917 B2, 2008.
  3. J.M. Łysko, D.G. Pijanowska: Semiconductor-type ion-selective sensor (Półprzewodnikowy czujnik jonoselektywny), Patent Pending PL347141, 2007.
  4. J.M. Łysko, D.G. Pijanowska, E. Malinowska, J. Jaźwiński: Ion-selective silicon electrode (Krzemowa elektroda jonoselektywna), Polish Patent Pl193862, 2007.
  5. W.Y Jung, A. Krzysków, Y.T. Lin, D.G. Pijanowska, J.H. Yang: Ion-sensitive circuit, Taiwanese Patent, TW235236b, 2005.
  6. W.Y. Chung, A. Krzyśków, Y.T. Lin, D.G. Pijanowska, C.H. Yang, W. Torbicz: Electronic circuit for ion sensor, US Patent US 6,906,524 B2, 2005.
  7. A. Krzyśków, D.G. Pijanowska, J. Kruk: Controller of working point for chemical sensor of ion-sensitive field effect transistor ISFET type (Regulator punktu pracy czujnika chemicznego typu jonoczuły tranzystor polowy ISFET), Polish Patent Pl178242, 1996.

Słowa kluczowe: bioczujniki; bioczujniki enzymatyczne, immunoczujniki, bioczujniki DNA, ISFET, ChemFET, EnFET, mikroreaktory, modyfikacja powierzchni, immobilizacja bioreceptorów, systemy mikroanalityczne, lab-on-a-chip.

           informacje ogólnewyposażenieprojekty i współpracazespół

 

dr inż. Joanna Jankowska-Śliwińska - Kierownik Pracowni
prof. dr hab. inż. Władysław Torbicz
prof. dr hab. inż. Dorota G. Pijanowska
dr inż. Marek Dawgul
dr inż. Konrad Dudziński
mgr Elżbieta Remiszewska
mgr Anna Baraniecka
mgr inż. Agnieszka Paziewska-Nowak
inż. Anna Marczak
konstruktor Jerzy Kruk
Tomasz Raczyński

           informacje ogólnewyposażenieprojekty i współpracazespół

PROJEKTY ZAKOŃCZONE

Projekt NCBiR (DOBR/0053/ID1/2013/03): System zarządzanie profilami fizjologicznymi żołnierzy na podstawie oceny psychometrycznej za pomocą systemu „Health-chip”
Kierownik projektu ze strony IBIB PAN: dr hab. inż. Dorota Pijanowska, prof. nadzw.

Projekt NCN Preludium (UMO2012/07/N/ST4/01841): Elektrochemiczna detekcja substancji psychoaktywnych oparta na interkalacji z DNA

Kierownik projektu: dr inż. Joanna Jankowska-Śliwińska

Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka PO-IG (2009-2013)
Projekt: Mikro- i Nano-Systemy w Chemii i Diagnostyce Biomedycznej MNS DIAG
Podprojekty:

  1. Lab-on-a-chip z detekcją elektrochemiczną do analizy próbek śliny na zawartość substancji psychoaktywnych, E LoC
  2. Bio-mikroreaktory do hodowli komórkowych, µBioRK

Celem projektu było opracowanie mikro-bioreaktorów do hodowli in vitro wybranych typów komórek. Mikro-bioreaktory to niewielkie urządzenia, które, w porównaniu z tradycyjnymi hodowlami stacjonarnymi stosowanymi rutynowo w większości laboratoriów, pozwalają na zapewnienie komórkom środowiska bardziej zbliżonego do naturalnego, przez co reakcje komórek, i w konsekwencji wyniki badań mogą w mniejszym stopniu odbiegać od fizjologicznych. Mikroreaktory przepływowe zapewniają ciągły dopływ tlenu i składników odżywczych do komórek, oraz systematyczne usuwanie z ich otoczenia szkodliwych produktów przemiany materii. Umożliwiają również dostarczanie komórkom w kontrolowany sposób określonych bodźców biochemicznych oraz biofizycznych, takich jak siły hydrodynamiczne i naprężenia ścinające, co jest trudne do zrealizowania w warunkach tradycyjnej hodowli stacjonarnej.

Projekt badawczy zamawiany NCBIR
Zdalne wykrywanie i identyfikacja skażeń biologicznych z wykorzystaniem zaawansowanych metod optoelektronicznych
(2008 - 2012)

Celem projektu w części IBIB PAN, było opracowanie modułowego cytometru przepływowego z wymiennymi modułami detekcji optycznej i elektrochemicznej dla potrzeb szybkich badań przesiewowych na podstawie, których można określić występowanie określonego typu skażeń biologicznych w badanych próbkach oraz wykonanie demonstratora ww. przyrządu.

Projekt badawczy własny finansowany przez MNiSW
Metody oznaczania biochemicznych markerów choroby niedokrwiennej serca
i wybranego leku z grupy azotanów do zastosowań w systemach point-of-care
(2007 - 2010)

Celem projektu było opracowanie metod oznaczania wybranych biochemicznych markerów choroby niedokrwiennej serca (CNS) oraz leku z grupy azotanów do zastosowań w systemach przy łóżku pacjenta (point-of-care, POC). Metody te służyły do oznaczania swoistych markerów CNS, takich jak: frakcje sercowe dehydrogenazy mleczanowej (LDH1 i LDH2) i troponiny (cTnI i cTnT), niezbędnych w procesie diagnostyki i terapii tej choroby. Opracowane były również metody oznaczania często stosowanego leku uzupełniającego z grupy azotanów, rozszerzającego naczynia krwionośne - diazotanu izorobidu.

WSPÓŁPRACA NAUKOWA

1. Współpraca międzynarodowa na podstawie umowy dwustronnej zawartej pomiędzy IBIB PAN i Chrześcijańskim Uniwersytetem Chung-Yuan (Tajwan) i Uniwersytetem Chang-Gung (Tajwan)  National Scientific Council Taipei - Polska Akademia Nauk (od roku 2000 -)

Wieloparametrowe pomiary biochemiczne w układach typu µTAS

2. W zakresie technologii krzemowej istnieje ścisła współpraca z Instytutem Technologii Elektronowej (ITE) w Warszawie. 

3. W zakresie technologii LTCC istnieje współpraca z Wydziałem Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej.

           informacje ogólnewyposażenieprojekty i współpracazespół

 

WYPOSAŻENIE PRACOWNI

W ramach pracowni działają trzy laboratoria.

  1. Laboratorium technologiczne wyposażone jest w komorę plazmową (Harrick Plasma) oraz urządzenia do nanoszenia różnego rodzaju warstw i wytwarzania struktur czujników, takie jak: robot mikrodozujący Ultra TT (EFD) – metoda drukowania bezpośredniego oraz skonstruowana w IBIB PAN półautomatyczna sitodrukarka.
  2. W laboratorium analizy powierzchni znajduje się goniometr (DSA 25, KRŰSS), dwa mikroskopy stereoskopowe Olympus: SZX9 oraz SZ51 oraz spektrometr FTIR (Excalibur 3000, BioRAD) wyposażony w przystawkę ramanowską (Varian).
  3. Laboratorium analityczne natomiast wyposażone jest w: jednokanałowy spektrometr do pomiaru rezonansu plazmonów powierzchniowych Springle (KE Instruments) w zestawie z kuwetą elektrochemiczną, potencjostat stacjonarny (VMP2/Z, PAR BioLogic), kilka potencjostatów przenośnych (PalmSens, Palm Instruments BV), analizator do badań metodą spektroskopii impedancyjnej Solartron SI 1287 z przystawką elektrochemiczną SI 1260, spektrofotometry: płytkowy Synergy HT (BioTek) oraz spektrofotometr S.I. Photonics 440 UV-Vis z sondami: zanurzeniową, odbiciową i celką przepływową, wysokosprawny chromatograf cieczowy HPLC ProStar (Varian).

MENU

Nagrody naukowe


Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza PAN, ul. Ks. Trojdena 4, 02-109 Warszawa
E-mail:Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.; Telefon: (+48) 22 592 59 00; Fax: (+48) 22 659 70 30
Copyright(c) 2016 IBIB PAN
Wszelkie prawa zastrzeżone