Laboratorium Funkcjonalnych Materiałów Żelowych
Kierownik zespołu: dr hab. Marcin Karbarz, prof. ucz.
Adres e-mail Kierownika: karbarz@chem.uw.edu.pl
Krótki opis tematyki badawczej:
Zainteresowania badawcze grupy koncentrują się na projektowaniu i syntezie zaawansowanych, wielofunkcyjnych materiałów żelowych oraz ich praktycznych zastosowaniach. Celem jest modyfikacja żeli polimerowych w celu nadania im specyficznych właściwości, takich jak: uleganie objętościowemu przejściu fazowemu (odwracalnej zmianie objętości sięgającej nawet trzech rzędów wielkości) w ściśle określonych warunkach, uwalnianie substancji aktywnych w kontrolowany sposób, degradacja w określonych warunkach, samoorganizowanie, samonaprawa oraz sorpcja określonych związków chemicznych. Nasze badania są interdyscyplinarne gdyż obejmują chemię materiałów, chemię polimerów, chemię organiczną, elektrochemię, chemię analityczną, biologię, farmację, medycynę, ochronę środowiska oraz konserwację dzieł sztuki.
Jednym z kluczowych obszarów naszych badań jest rozwój materiałów żelowych reagujących na bodźce elektryczne, których rozmiar i kształt można kontrolować za pomocą impulsu elektrycznego. Materiały te są szczególnie interesujące w budowie miękkich aktuatorów i mogą służyć jako prototypy sztucznych mięśni. Syntezujemy również materiały żelowe służące jako interfejsy między organizmami żywymi a elektroniką. Badania te mają na celu opracowanie materiałów, które będą pełniły rolę nośników informacji pomiędzy systemami biologicznymi a urządzeniami elektronicznymi, co jest kluczowym aspektem w bioelektronice.
Nasze zainteresowania badawcze skupiają się także na mikro- i nanożelowych systemach do kontrolowanego uwalniania, które pod wpływem zmian temperatury, pH, stężenia glutationu lub glukozy uwalniają substancje czynne. Funkcjonalizujemy powierzchnie tych materiałów, na przykład witaminą B12, aby celować w komórki rakowe. Dodatkowo konstruujemy systemy, w których proces uwalniania kontrolowany jest za pomocą bodźca elektrycznego, co jest szczególnie użyteczne w przypadku systemów transdermalnych i implantów.
Interesują nas również materiały żelowe do selektywnego czyszczenia powierzchni, co jest szczególnie ważne w konserwacji dzieł sztuki. Opracowaliśmy nanokompozytowy organogel, który jest z powodzeniem stosowany przez konserwatorów do czyszczenia obrazów olejnych. Materiał ten charakteryzuje się wyjątkową wytrzymałością mechaniczną i jest zdolny do absorbowania oraz zatrzymywania specyficznych mieszanin rozpuszczalników, a jego przezroczystość pozwala na bezpośrednie monitorowanie procesu czyszczenia.
Opracowujemy materiały do zastosowania w epidermalnych czujnikach ruchu, umożliwiające monitorowanie ruchów ciała i rozpoznawanie mowy w czasie rzeczywistym. Projektujemy nowe hydrożele o określonych właściwościach mechanicznych i przewodnictwa, które zależy od zakresu wydłużenia/deformacji żelu oraz od jego zdolności do samonaprawy w przypadku uszkodzenia mechanicznego. Dodatkowo pracujemy nad opatrunkami hydrożelowymi na rany, które wspomagają proces gojenia.
Zajmujemy się również modyfikowaniem powierzchni przewodzących (elektrod) funkcjonalnymi filmami żelowymi, tworząc czujniki, biosensory i elektrody typu ON-OFF do detekcji i oznaczania związków takich jak nadtlenek wodoru, glukoza czy tlen.