Aktualności
Badania
14 Lutego
Fot. M. Kaźmierczak
Opublikowano: 2022-02-14

Jeszcze jeden laureat ERC Starting Grants

Nie osiem, lecz dziewięć grantów zdobyli naukowcy prowadzący swoje badania w Polsce w pierwszym rozstrzygniętym w tym roku konkursie European Research Council. Po uwzględnieniu projektów z listy rezerwowej laureatem został także dr hab. Piotr Garbacz z Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego.

To była rekordowa dla naszych badaczy edycja ERC Starting Grants. Prestiżowe granty zdobyło ośmioro naukowców pracujących w Polsce i kolejnych siedmioro prowadzących swoje badani w zagranicznych instytucjach. W wyniku aktualizacji listy beneficjentów do trzech laureatów konkursu z Uniwersytetu Warszawskiego (dr Paweł Nowakowski z Wydziału Historii, dr Dorota Skowron z Obserwatorium Astronomicznego na Wydziale Fizyki, dr hab. Michał Tomza z Wydziału Fizyki) dołączył dr hab. Piotr Garbacz, kierownik Pracowni Spektroskopii Jądrowego Rezonansu Magnetycznego. Jego projekt „Chirality-sensitive Nuclear Magnetoelectric Resonance” jest pierwszym w historii tego konkursu realizowanym na Wydziale Chemii UW. Zakłada m.in. powstanie nowej gałęzi spektroskopii molekularnej.

Cząsteczki biologiczne mogą występować w dwóch formach, tak jak np. nasze dłonie czy stopy. Prawej rękawiczki nie da się założyć na lewą rękę, a lewego buta na prawą nogę. Własność cząsteczki przejawiająca się w tym, że nie pasuje ona do swojego lustrzanego odbicia, nazywamy chiralnością – tłumaczy chemik, który, podobnie jak Alicja z powieści Lewisa Carrolla, zamierza zbadać świat „po drugiej stronie lustra”.

Potrzebne jest do tego odpowiednie narzędzie. Obecnie stosowane w warunkach biologicznych pozwalają wprawdzie rozróżnić enancjomery, jednak nie dostarczają informacji na temat ich kształtu z rozdzielczością atomową. Z kolei spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (Nuclear Magnetic Resonance, NMR) nie widzi chiralności, za to pozwala na poznanie struktury cząsteczek. Naukowiec z UW chce połączyć jedno i drugie. Planuje w taki sposób zmodyfikować spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego, by poza badaniem odległości między atomami i kątów pozwoliła określić też chiralność cząsteczek. 

Działanie zwykłego rezonansu magnetycznego polega na umieszczeniu jądra atomowego w bardzo silnym polu magnetycznym. Moim celem jest, by do tego pola magnetycznego dodać jeszcze pole elektryczne. Dzięki temu rezonans będzie mógł dostrzec chiralność – zapowiada badacz, który na co dzień zajmuje się oddziaływaniem jąder atomowych cząsteczek chiralnych z polem magnetycznym i elektrycznym.

W efekcie połączenia obu pól powstanie nowa gałąź spektroskopii molekularnej, jądrowego rezonansu magnetoelektrycznego (NMER), istotna m.in. ze względu na umożliwienie badania molekuł w naturalnych warunkach ich występowania. W przeciwieństwie do standardowych metod stosowanych w NMR, obserwacja efektów NMER nie wymaga modyfikacji chemicznej próbki. W związku z tym ma wiele obszarów zastosowań, począwszy od chemii analitycznej (oznaczanie czystości optycznej, rozdzielanie złożonych mieszanin substancji chiralnych), przez biochemię (badania interakcji między cząsteczkami chiralnymi), po farmację (obrazowanie diagnostyczne, badania leków).

Planuję np. sprawdzić za pomocą tego narzędzia, czy można byłoby wzbogacić obrazowanie medyczne metodą rezonansu magnetycznego w taki sposób, by podczas badania widoczne były też cząsteczki chiralne oraz ich rozłożenie w ciele człowieka – dodaje dr hab. Piotr Garbacz.

W odniesieniu do leków enancjomery cząsteczek mogą powodować różny efekt terapeutyczny. Badacz przywołuje najczęściej cytowany przykład talidomidu.

Jeden enancjomer tej substancji jest stosowany jako środek uspokajający dla kobiet w ciąży. Lustrzane odbicie tej cząsteczki powoduje natomiast genetyczne uszkodzenia płodu, zaburzając rozwój kończyn dziecka. Zanim odkryto tę różnicę, leki zawierające oba enancjomery były wypisywane kobietom w ciąży, by poprawić ich samopoczucie, bez świadomości, że drugi z enancjomerów jest teratogenem – zaznacza.

Badania nad chiralnością cząsteczek mogą więc mieć wpływ na klasyfikację różnych związków chemicznych, ocenę ich efektów terapeutycznych.

Inspiracją dla dr. hab. Piotra Garbacza była praca prof. A. Davida Buckinghama z Uniwersytetu w Cambridge, który wniósł fundamentalny wkład w zrozumienie właściwości optycznych, elektrycznych i magnetycznych cząsteczek.

W przypadku tzw. efektu Ramana pokazał, że można tak zmodyfikować eksperyment, by zamiast zwykłych widm ramanowskich zarejestrować widma zależne od chiralności cząsteczki. Chciałbym zrobić rzecz podobną. Magnetyczny rezonans jądrowy jest znany, ale chcę go udoskonalić, by widział chiralność cząsteczek – określa horyzont swoich badań.

Idea połączenia w rezonansie magnetycznym pola magnetycznego z elektrycznym została zaproponowana przez prof. A. Davida Buckinghama w artykule na łamach „The Journal of Chemical Physics”. W tym czasie Polak kończył doktorat i zastanawiał się nad stażem podoktorskim.

Napisałem do prof. Buckinghama, a on zaprosił mnie do swojego zespołu. Spędziłem około roku w Grenoble, gdzie znajduje się laboratorium wysokich pól magnetycznych – Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses. Opracowywałem wtedy koncepcję dołączenia do magnetycznego rezonansu jądrowego pola elektrycznego. Po powrocie na Wydział Chemii UW pracowałem nad opisaniem efektów magnetoelektrycznych, opublikowałem kilka prac na ten temat – wspomina.

Mniej więcej na pół roku przed złożeniem wniosku o grant ERC uświadomił sobie, że zbudowanie detektora magnetycznego i elektrycznego mogłoby pozwolić zaobserwować opisane wcześniej efekty.

By zrealizować ten cel, zdecydowałem się ubiegać o grant ERC. Przekonała mnie do tego również obietnica złożona – niestety nieżyjącemu już – prof. Buckinghamowi, zgodnie z którą moim celem jest zaobserwowanie efektów NMER – tłumaczy dr hab. Piotr Garbacz.

W 2012 roku chemik otrzymał Nagrodę im. Jacka Rychlewskiego, przyznawaną przez Polskie Towarzystwo Chemiczne. W 2018 roku był wśród laureatów konkursu o stypendia MNiSW dla młodych naukowców. Realizację grantu ERC rozpocznie jesienią tego roku. Na badania otrzymał 1,5 mln euro.

MK, źródło: UW

 

 

Dyskusja (0 komentarzy)