Laboratorium Chemii Supramolekularnej
Kierownik zespołu: dr hab. Michał Chmielewski, prof. ucz.
Adres e-mail Kierownika: mchmielewski@chem.uw.edu.pl
Krótki opis tematyki badawczej:
Chemia supramolekularna, czyli chemia „ponad cząsteczką”, to interdyscyplinarna dziedzina badań na styku chemii, biologii i fizyki. Zajmuje się zjawiskami, w których wiodącą rolę odgrywają oddziaływania międzycząsteczkowe, stanowiąc z jednej strony fundament biologii i medycyny, a z drugiej – nanotechnologii.
Specjalnością Laboratorium Chemii Supramolekularnej (LChS) jest synteza organiczna, którą wykorzystujemy w dwóch głównych obszarach:
– do konstruowania materiałów funkcjonalnych z rodziny tzw. MOF-ów (z ang. Metal-Organic Frameworks), czyli krystalicznych polimerów koordynacyjnych posiadających w swojej strukturze puste przestrzenie o rozmiarach molekularnych (luki, kanały, etc.), oraz
– do syntezy receptorów molekularnych zdolnych do selektywnego wiązania, detekcji i transportu anionów przez dwuwarstwy lipidowe.
MOF-y to nowa, fascynująca klasa materiałów, intensywnie badana w wiodących ośrodkach naukowych i przemysłowych na świecie. Są to krystaliczne, porowate polimery koordynacyjne, w których nieorganiczne bloki budulcowe połączone są ligandami organicznymi w trójwymiarowy szkielet. Znajdują one zastosowanie m.in. w magazynowaniu i rozdzielaniu gazów (zwł. wodoru, metanu i CO2), technologii sensorów, nośnikach leków, elektronice i katalizie. W LChS zajmujemy się m.in. immobilizacją katalizatorów wewnątrz nanoskopowych luk w strukturze krystalicznej MOF-ów. Tak zmodyfikowane materiały działają jak mikroreaktory, w których reakcje chemiczne zachodzą w ograniczonej przestrzeni. Dzięki temu procesy te cechują się większą selektywnością, a katalizatory zamknięte w strukturach MOF-ów są łatwiejsze do odzyskania i ponownego użycia.
Z kolei aniony odgrywają ważną rolę w wielu procesach biologicznych i chemicznych, a także w medycynie i w ochronie środowiska. Badania nad syntezą cząsteczek zdolnych do ich skutecznego wiązania, detekcji oraz transportu przez błony biologiczne stały się jednym z głównych nurtów chemii supramolekularnej. W LChS projektujemy i syntezujemy receptory selektywnie wiążące aniony w środowisku wodnym, zdolne do ich detekcji (np. kolorymetrycznej czy fluorescencyjnej), ekstrakcji lub transportu przez lipofilowe błony biologiczne. Takie receptory mogą znaleźć zastosowanie m.in. jako sensory monitorujące stężenie anionów w żywych komórkach albo w próbkach środowiskowych, a także – dzięki swojej aktywności biologicznej – jako antybiotyki nowej generacji, leki przeciwnowotworowe, lub substancje wspomagające terapię chorób spowodowanych dysfunkcją naturalnych transporterów anionów, takich jak np. mukowiscydoza.