Dyplom magisterski – Technologia Chemiczna (2017/18)

Otrzymywanie kopolimeru poli-L-laktydu i poli-L-lizyny

Praca dyplomowa dotyczyć będzie: otrzymywania kopolimeru poli-L-laktydu i poli-L-lizyny materiału o potencjalnych właściwościach mukoadhezyjnych.

Mukoadhezja jest złożonym zjawiskiem wielostopniowego łączenia się materiału (polimeru) i błony śluzowej. Jednym z czynników odpowiedzialnych za to zjawisko jest wytworzenie wiązań wodorowych pomiędzy resztami mucyny występującej w błonie śluzowej a grupami hydroksylowymi lub aminowymi materiału.

Materiały mukoadhezyjne (polimery zawierające liczne grupy –OH lub –NH2) mogą zostać wykorzystane do wytwarzania nośników leków o kontrolowanym czasie i miejscu uwalniania. Najczęściej miejscem ich aplikacji jest jama ustna.

Proponowana praca obejmuje:

  1. Wybór drogi syntezy kopolimeru polilaktydu i polilizyny.
  2. Optymalizację wytwarzania kopolimeru matematycznymi metodami planowania eksperymentów.
  3. Badania degradacji otrzymanego materiału

Otrzymywanie hydrożelowych rusztowań komórkowych

Praca dyplomowa dotyczyć będzie: otrzymywania hydrożelowych rusztowań komórkowych.

Inżynieria tkankowa jest interdyscyplinarną nauką łączącą wiedzę z zakresu nauk biologicznych, chemicznych, technicznych oraz inżynierii materiałowej. Jej głównym zadaniem jest poszukiwanie alternatywnych rozwiązań, wobec tradycyjnych metod leczenia (transplantacje, przeszczepy), pozwalających na szybką i wydajną regenerację uszkodzonych tkanek. Jednym z najnowszych rozwiązań inżynierii tkankowej są rusztowania komórkowe, nazywane także skafoldami (ang. Scaffolds – rusztowania). Są one przestrzennymi podłożami przeznaczonymi do hodowli komórkowych. Ich główną funkcją jest zastępowanie naturalnej macierzy zewnątrzkomórkowej (ang. ECM – extracellular matrix). ECM zapewnia miejsce przyczepu dla komórek, a także spaja tkankę i nadaje jej odpowiednie właściwości mechaniczne.

Do wytwarzania skafoldów stosuje się różne materiały, zarówno polimery naturalne i syntetyczne, jak i ceramikę czy metale. W przypadku hydrożelowych rusztowań komórkowych, ich strukturę tworzą polimery usieciowane fizycznie lub chemicznie. Główną zaletą hydrożelowych rusztowań jest zdolność pochłaniania dużej ilości wody oraz innych płynów biologicznych, co zapewnia odpowiednie warunki do wzrostu komórek. Wszystko to sprawia, że są one chętnie wykorzystywane zarówno w inżynierii tkankowej, jak i biofarmacji.

Proponowana praca obejmuje:

  1. Wybranie odpowiedniej metody otrzymywania rusztowań
  2. Wybranie odpowiedniego polimeru budującego rusztowanie
  3. Przeprowadzenie optymalizacji wybranej metody z wykorzystaniem matematycznych metod planowania doświadczeń
  4. Badanie morfologii otrzymanych skafoldów (skaningowa mikroskopia elektronowa) oraz ich właściwości mechanicznych (próby rozciągania)
  5. Charakterystyka otrzymanych skafoldów z wykorzystaniem wybranych metod analitycznych

Synteza nowych polimerowych czynników przeciwbakteryjnych

Praca dyplomowa dotyczyć będzie:

Polimery kationowe, dzięki posiadanemu ładunkowi mogą oddziaływać z komórkami bakteryjnymi, powodując degradacje błony komórkowej. Wprowadzenie do struktury hydrofobowych łańcuchów powoduje nadanie takiemu polikationowi charakteru amfifilowego, dzięki któremu efektywniej oddziałują z membraną komórkową. Związki tego typu są jednymi z potencjalnych rozwiązań problemu związanego z wzrastającą antybiotykoodpornością bakterii. Zachowanie odpowiednich proporcji ładunku polimeru do jego hydrofobowości umożliwia nadanie związkowi selektywności względem komórek bakteryjnych i obniżenie ich toksyczności.

Celem tego projektu badawczego będzie synteza makroinicjatorów do polimeryzacji a następnie polimerów o charakterze amfifilowym i zróżnicowanej budowie. W ramach pracy przeprowadzone zostaną również badania degradacji modelowej membrany komórkowej w postaci liposomów. Zsyntetyzowane związki zostaną wykorzystane do badań mikrobiologicznych.

Proponowana praca obejmuje:

  1. Badania literaturowe
  2. Synteza inicjatorów i polimerów
  3. Badania właściwości fizykochemicznych polimerów, badania mikrobiologiczne (opcjonalnie w zależności od postęp pracy)

Kierujący pracą: dr hab. inż. Dominik Jańczewski, prof. PW
Opiekun naukowy: mgr inż. Rafał Kopiasz

Aktywność biologiczna kationowych polimerów przeciwbakteryjnych o usztywnionym łańcuchu głównym

Praca dyplomowa dotyczyć będzie:

Antybiotykoodporność bakterii staje się coraz większym problemem dla współczesnej medycyny, tak zwana „złota era antybiotyków” zapoczątkowana odkryciem penicyliny powoli dobiega końca. W związku z tym niezwykle ważne jest znalezienie alternatywy dla obecnie stosowanych leków przeciwbakteryjnych zanim staniemy się bezradni w walce z groźnymi dla zdrowia infekcjami. Jedną z zachęcających klas związków są kationowe, amfifilowe polimery imitujące występujące naturalnie peptydy przeciwbakteryjne. Badania wykazały, iż skuteczność działania amfifilowych polimerów wobec komórek bakteryjnych zależy w dużej mierze od równowagi hydrofilo-lipofilowej (HLB). Polimery hydrofilowe nie są toksyczne zarówno wobec komórek ludzkich jak i bakteryjnych, natomiast zbyt lipofilowe wykazują działanie toksyczne wobec bakterii jak i komórek ludzkich.

Celem tego projektu badawczego będzie synteza hydrofobowych monomerów podstawionych grupami alkilowymi o różnej długości, a następnie poddanie ich kopolimeryzacji z diaminą DABCO co pozwoli na otrzymanie biblioteki kationowych polimerów o sztywnym łańcuchu głównym różniących się między sobą HLB. Polimery te zostaną następnie poddane badaniom mikrobiologicznych w celu ustalenia zależności pomiędzy ich lipofilowością, a aktywnością przeciwbakteryjną.

Proponowana praca obejmuje:

  1. Badania literaturowe
  2. Syntezę biblioteki merów różniących się hydrofobowością
  3. Kopolimeryzację otrzymanych merów z DABCO
  4. Opcjonalnie badania mikrobiologiczne

Kierujący pracą: dr inż. Paweł Ruśkowski
Opiekun naukowy: mgr inż. Agnieszka Sebai

Otrzymywanie cyklicznej pochodnej L-aminokwasów i kwasu mlekowego

Praca dyplomowa dotyczyć będzie: otrzymywania cyklicznych pochodnych L-aminokwasów i kwasu mlekowego poprzez cyklizację N-α-chloropropionylowej pochodnej aminokwasu.

Cykliczne pochodne α-hydroksykwasu i α-aminokwasu (depsipeptydy) stanowią cenny monomer, aktywny w polimeryzacji z otwarciem pierścienia. Produktem takiej polimeryzacji są polidepsipeptydy – polimery wzbogacone w jednostki aminokwasowe, uwalniane w trakcie biodegradacji.

Polidepsipeptydy wykorzystywane są w inżynierii tkankowej, ponieważ są biozgodne, a uwolnione aminokwasy stanowią składniki odżywcze dla komórek. Mogą być kopolimeryzowane z biodegradowalnymi poliestrami, takimi lak polilaktyd. Dodatkowo polidepsipeptydy są bardziej hydrofilowe, co wpływa na zwiększoną adhezję komórek do materiału.

Proponowana praca obejmuje:

  1. Synteza substratu – pochodnej N-α-chloropropionylowej aminokwasu – oraz cyklizacja w celu otrzymania pochodnej morfolino-2,5-dionu.
  2. Przygotowanie procedury laboratoryjnej syntezy pochodnej morfolino-2,5-dionu, pochodzących od różnych aminokwasów.

Kierujący pracą: dr inż. Paweł Ruśkowski
Opiekun naukowy: mgr inż. Agnieszka Sebai

Polikondensacja estrów L-seryny

Praca dyplomowa dotyczyć będzie: polikondensacji estrów L-seryny z wytworzeniem poliestru i/lub poliamidu.

polilizyna

Polimery otrzymywane w wyniku polikondensacji aminokwasów mogą być wykorzystywane jako materiały mukoadhezyjne. Mukoadhezja jest złożonym zjawiskiem wielostopniowego łączenia się materiału (polimeru) i błony śluzowej. Jednym z czynników odpowiedzialnych za to zjawisko jest wytworzenie wiązań wodorowych pomiędzy resztami mucyny występującej w błonie śluzowej a grupami hydroksylowymi lub aminowymi materiału. Materiały takie mogą zostać wykorzystane do wytwarzania nośników leków o kontrolowanym czasie i miejscu uwalniania.

Proponowana praca obejmuje:

  1. Polikondensację estrów L-seryny do poliestru lub/i poliamidu.
  2. Optymalizację otrzymywania wybranego produktu (poliestru lub poliamidu) z wykorzystaniem matematycznych metod planowania doświadczeń.
  3. Przygotowanie procedury laboratoryjnej polikondensacji estru metylowego L-seryny

Otrzymywanie pochodnych poli(δ-glukonolaktonu-co-L-laktydu) kopolimeru
o właściwościach mukoadhezyjnych

Praca dyplomowa dotyczyć będzie: otrzymywania polimerów o potencjalnych właściwościach mukoadhezyjnych.

Mukoadhezja jest złożonym zjawiskiem wielostopniowego łączenia się materiału i błony śluzowej. Jednym z czynników odpowiedzialnych za to zjawisko jest wytworzenie wiązań wodorowych pomiędzy resztami mucyny występującej w błonie śluzowej, a grupami hydroksylowymi lub aminowymi materiału. Materiały mukoadhezyjne (polimery zawierające liczne grupy –OH lub –NH2) mają zastosowanie do wytwarzania nośników leków o kontrolowanym czasie i miejscu uwalniania. Najczęściej miejscem ich aplikacji jest jama ustna.

Proponowana praca obejmuje:

  1. Otrzymanie kopolimeru zabezpieczonego glukonolaktonu i L-laktydu.
  2. Odbezpieczenie ww. kopolimeru.
  3. Otrzymanie pochodnych poli(δ-glukonolaktonu-co-L-laktydu).
  4. Analizę otrzymanego polimeru metodami chromatografii żelowej oraz magnetycznego rezonansu jądrowego

Kierujący pracą: prof. dr hab. inż. Ludwik Synoradzki
Opiekun naukowy: dr inż. Sławomir Safarzyński /ikorol Sp. z o.o./

Organiczne kompleksotwórcze inhibitory korozji – badanie kompleksów z metalami pochodnych oksymu aldehydu salicylowego

Praca dyplomowa dotyczyć będzie otrzymywania i badania właściwości nowych pochodnych oksymu aldehydu salicylowego i ich kompleksów z metalami.

Aromatyczne hydroksyoksymy, pochodne aldehydu salicylowego otrzymywane i badane w Laboratorium Procesów Technologicznych, dzięki obecności grup alkilofenolowej i oksymowej tworzą hydrofobowe kompleksy m.in. z miedzią, cynkiem, żelazem i glinem.

Związki te mają wielkie znaczenie praktyczne – są wykorzystywane jako składniki organicznych układów ekstrakcyjnych w hydrometalurgii oraz jako inhibitory korozji.

Tematem pracy będzie otrzymanie i zbadanie nowych związków z klasy hydroksyoksymów i ich kompleksów o potencjalnym zastosowaniu jako inhibitory korozji. Badania kompleksów oksymów z takimi metalami jak żelazo czy cynk pomogą zrozumieć mechanizm działania oksymów jako inhibitorów korozji.

Proponowana praca obejmuje:

  1. Badania literaturowe: kompleksy hydroksyoksymów – nowe doniesienia dotyczące metod syntezy i badań kompleksów pochodnych oksymu aldehydu salicylowego z metalami oraz ich struktur, nowe zastosowania tych kompleksów.
  2. Synteza i oczyszczanie oksymów – wybranych pochodnych aldehydu salicylowego metodą opracowaną w LPT, optymalizacja metody.
  3. Synteza kompleksów otrzymanych oksymów z wybranymi metalami.
  4. Badania właściwości i struktury otrzymanych związków.