Dla studentów

Promotor: prof. dr hab. Artur Bednarkiewicz
Promotor pomocniczy: dr Małgorzata Misiak

Dane kontaktowe:  ||  

Opis:

Dynamiczny rozwój diagnostyki molekularnej, biologii systemowej oraz medycyny precyzyjnej wymaga nowych klas czujników biologicznych i biochemicznych o ekstremalnie wysokiej czułości, zdolnych do detekcji pojedynczych zdarzeń molekularnych oraz bardzo niskich stężeń analitów. Jednym z najbardziej obiecujących kierunków jest wykorzystanie zjawisk nieliniowych w fotofizyce i fotonice, w szczególności lawinowej emisji fotonów oraz Försterowskiego Transferu Energii (FRET).

Celem pracy doktorskiej jest opracowanie i zbadanie nowych koncepcji ultraczułych czujników optycznych, w których sygnał detekcyjny wzmacniany jest poprzez lawinowe procesy emisji fotonów, sprzężone z mechanizmami bezpromienistego transferu energii typu FRET pomiędzy odpowiednio zaprojektowanymi donorami i akceptorami energii. Połączenie tych dwóch zjawisk stwarza możliwość znaczącego zwiększenia stosunku sygnał–szum, obniżenia granicy detekcji oraz uzyskania nowych funkcjonalności sensorycznych.

Zakres pracy doktorskiej obejmować będzie w szczególności:

• projektowanie i syntezę układów luminescencyjnych (materiałowych lub hybrydowych) wykazujących lawinową emisję fotonów,
• badania mechanizmów Försterowskiego Transferu Energii w układach zawierających znaczniki biologiczne, biomolekuły lub sondy chemiczne,
• sprzężenie procesów lawinowych z FRET w celu nieliniowego wzmocnienia sygnału detekcyjnego,
• charakterystykę optyczną, czasową i spektralną opracowanych układów,
• analizę czułości, selektywności i stabilności czujników w środowiskach biologicznych i biochemicznych,
• demonstrację działania czujników w modelowych zastosowaniach (np. detekcja białek, kwasów nukleinowych, metabolitów lub jonów).

W pracy wykorzystywane będą nowoczesne metody doświadczalne i analityczne, obejmujące m.in.:

• spektroskopię absorpcyjną i luminescencyjną (stacjonarną oraz czasowo‑rozdzielczą),
• techniki charakteryzacji procesów nieliniowych i zjawisk lawinowych,
• badania kinetyki i efektywności FRET,
• modelowanie procesów transferu energii i dynamiki wzbudzeń,
• podstawowe techniki biofunkcjonalizacji i przygotowania próbek biologicznych.

Rezultatem pracy będzie opracowanie nowej klasy ultraczułych czujników optycznych opartych na synergii lawinowej emisji fotonów i Försterowskiego Transferu Energii, a także pogłębione zrozumienie sprzężonych mechanizmów fotonicznych i biofizycznych odpowiedzialnych za ich działanie. Oczekuje się uzyskania wyników o wysokim potencjale publikacyjnym oraz aplikacyjnym w obszarze diagnostyki, biosensoryki i fotoniki biomedycznej.

Profil kandydata

Od kandydata oczekuje się:

• ukończonych studiów magisterskich z fizyki, fizyki technicznej, inżynierii materiałowej, biofizyki lub dziedzin pokrewnych (głównie inżynieryjno-techncznych),
• znajomość podstaw optyki, elektroniki i programowania (Matlab, LabView, Phyton)
• zainteresowania fotofizyką, nanomateriałami, biosensoryką lub optyką,
• gotowości do pracy eksperymentalnej oraz analizy danych,
• motywacji do prowadzenia badań interdyscyplinarnych.