Na Politechnice Gdańskiej działa jedyny w Polsce zespół, który prowadzi badania nad półprzewodnikowymi diamentami i możliwościami ich wykorzystania, m.in. przy walce z COVID-19, w diagnostyce medycznej nowej generacji czy utylizacji problematycznych związków w oczyszczalniach ścieków.
Naukowcy z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, pod kierunkiem dr. hab. inż. Roberta Bogdanowicza, prof. PG, zajmują się badaniami nad syntetycznym półprzewodnikowym diamentem (warstwami nanowęglowymi i diamentowanymi).
Przy typowym przewodnictwie metalicznym (np. grafen) w interakcjach biologicznych często dochodzi do lokalnego zniszczenia materii biologicznej. Powstaje wtedy pytanie: czy na przykład wirusa nie było, czy zniszczyliśmy go za pomocą układu, który miał go wykrywać? Dlatego dąży się do stosowania półprzewodników, takich jak wytwarzany przez nas diament, który tworzy specyficzną przewodzącą strukturę – tłumaczy dr hab. inż. Robert Bogdanowicz, zastępca kierownika Katery Metrologii i Optoelektroniki ETI PG.
Jego zespół jako jedyny w Polsce zajmuje się syntezą półprzewodnikowych struktur diamentowych. Współpracuje przy tym z naukowcami z USA, Chin, Niemiec, Wielkiej Brytanii, Francji i Włoch. Gdańscy badacze wraz z kolegami z California Institute of Technology, Instytutu Biotechnologii i Medycyny Molekularnej w Gdańsku oraz Uniwersytetu Jagiellońskiego, od kilku miesięcy pracują nad stworzeniem elektronicznej platformy analitycznej, wykorzystującej elektrody zbudowane z diamentów do analizy mechanizmów atakowania komórki przez wirusa SARS-CoV-2. Platforma ma służyć nie tylko do badania potencjalnych nowych leków na COVID-19, ale też do sprawdzania, które metody skutecznie inaktywują wirusa w ślinie i wymazach z nosa.
Proces wiązania wirusa do receptorów stanowi ważny, wczesny etap infekcji, na którym można zapobiec chorobie przy użyciu odpowiednio dobranych nowych leków. Właśnie udało nam się połączyć powierzchnię węglową z receptorem ACE2, a więc tym, który jest postrzegany jako główna droga dla wirusa do komórek. To są rzeczy, których nigdy nikt wcześniej nie robił. Równolegle do badania interakcji pomiędzy receptorem ACE2 a białkiem typu S prowadzimy badania nad interakcją białka N – czyli takiego, które nie mutuje, a więc w każdym wirusie jest takie samo – z przeciwciałem. Opieramy się o białka od innych wirusów, w tym HSV i grypy, bakterii i grzybów – relacjonuje prof. Bogdanowicz.
Równolegle kontynuowany jest projekt dotyczący testu grypowego wykorzystującego diamentowy bioczujnik, który wykrywa patogeny wywołujące grypę w ślinie pacjenta. Jeśli technologia sprawdzi się na tej platformie, będzie można ją w przyszłości profilować także pod kątem COVID-19.
Na Politechnice Gdańskiej powstaje także inteligentny system do usuwania szkodliwych zanieczyszczeń w wodzie, typu leki, antybiotyki, hormony czy dioksyny, które są obecne w wodach opadowych, ściekach gospodarczych. Będzie to niewielka instalacja wykorzystująca porowate elektrody diamentowe, która pozwoli utylizować problematyczne związki organiczne.
Półprzewodnikowe elektrody diamentowe przewodzą prąd elektryczny oraz są dobrym przewodnikiem ciepła odpornym na trudne warunki środowiskowe. Generują rodniki rozkładające związki organiczne, które nie mogą zostać zutylizowane w oczyszczalniach biologicznych czy innymi technikami. W ten sposób można z niemal stuprocentową skutecznością usuwać nie tylko związki organiczne, ale także wirusy i bakterie – zapewnia dr inż. Michał Sobaszek.
Naukowcy z ETI współpracują w tym projekcie z Instytutem Biotechnologii i Medycyny Molekularnej w Gdańsku oraz Norwegian Institute for Air Research. Partnerem przemysłowym jest firma SensDX.
Jeszcze innym pomysłem jest skonstruowanie szeregu urządzeń do ultraczułych pomiarów procesów elektrochemicznych w mikroobjętościach do zastosowania zarówno w laboratorium przemysłowym, jak i badawczym. Jak zapewniają badacze z PG takiego gotowego układu analitycznego jeszcze nie ma na rynku. Partnerami przy jego tworzeniu są: Sintef MinaLab z Norwegii, Instytut Chemii Fizycznej PAN i polski oddział Redox.me AB.
źródło: PG