Pracownia Technologii Organicznych Materiałów Funkcjonalnych

    Badania i nauka > Grupy badawcze > Pracownia Technologii Organicznych Materiałów Funkcjonalnych

PRACOWNIA TECHNOLOGII ORGANICZNYCH MATERIAŁÓW FUNKCJONALNYCH

Kierownik pracowni:

Dr hab. Grzegorz Litwinienko, prof. UW

Samodzielni pracownicy naukowi:

Dr hab. inż. Andrzej Kaim, prof. UW

Pozostali pracownicy:

pracownicy naukowi i naukowo-dydaktyczni:

  • Dr Jacek GrębowskI
  • Dr inż. Katarzyna Jodko-Piórecka
  • Dr Agnieszka Krogul-Sobczak
  • Dr Elżbieta Megiel
  • Dr Piotr Piotrowski
  • Dr inż. Jadwiga Skupińska
  • Dr Hanna Wilczura-Wachnik

pracownicy inżynieryjno-techniczni:

  • Tech. Artur Gajda,
  • Mgr Adam Myśliński

sekretariat: Barbara Grabowska

Doktoranci:

  • Mgr Jakub Cędrowski
  • Mgr Robert Czochara
  • Mgr Kaja Sitkowska
  • Mgr Ewelina van Wenum (Kowalewska)

Pełny adres własnego serwisu www:

http://beta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/nowy/zaklad.html

Tematyka badawcza:

Badania prowadzone w grupie naukowej dr hab. Grzegorza Litwinienko
– chemia rodników i antyoksydantów,
– analiza termiczna
– procesy reakcji karbonylowania z udziałem katalizatorów palladowych.

Badania prowadzone w grupie naukowej dr hab. inż. Andrzeja Kaima
– nanocząstki metaliczne stabilizowane rodnikami nitroksylowymi do zastosowań biomedycznych
– nanostruktury bimetaliczne jako katalizatory i aktywne nośniki dla organokatalizatorów
– kontrolowana polimeryzacja rodnikowa w syntezie inteligentnych materiałów polimerowych
– egzohedralna funkcjonalizacja fulerenów z użyciem reakcji cykloaddycji
– synteza nanocząstek metalicznych (Au, FexOy) o unikalnych właściwościach katalitycznych.

Najważniejsze tematy badawcze:
Badanie szybkości inicjowania peroksydacji lipidów. Kontrola procesu inicjowania reakcji łańcuchowej ma duże znaczenie w badaniach mechanizmu i kinetyki autooksydacji oraz działania antyoksydantów. Badania dotyczą układów emulsyjnych i zawiesin liposomów.

Aktywność antyoksydacyjna polifenoli w układach homo- i heterogenicznych. Określenie wpływu równowag kwasowo-zasadowych na aktywność antyoksydantów fenolowych, powiązanie struktury mono- i polifenoli z ich reaktywnością, określenie wpływu mikrootoczenia na aktywność antyoksydantów fenolowych i polifenolowych, oraz wyznaczenie efektów synergistycznych między antyoksydantami.

Badanie aktywności antyoksydacyjnej katecholamin. Choroby neurodegeneracyjne (jak choroba Alzheimera, Parkinsona i stwardnienie zanikowe boczne), charakteryzują się postępującym zanikiem komórek nerwowych, któremu towarzyszy nadmierne wytwarzanie reaktywnych form tlenu (stres oksydacyjny). Nasze badania mają na celu określenie potencjalnych właściwości ochronnych neuroprzekaźników katecholaminowych względem układów lipidowych, poddanych działaniu reaktywnych form tlenu.

Zastosowanie technik analizy termicznej do monitorowania szybkości utleniania lipidów. Prowadzone przez nas badania obejmują porównanie standardowych metod analitycznych (takich jak metoda Rancimat) z wynikami metod analizy termicznej (skaningowa kalorymetria różnicowa).

Badania procesów reakcji karbonylowania z udziałem katalizatorów palladowych. Karbonylowanie nitrozwiązków aromatycznych za pomocą tlenku węgla jest alternatywną bezodpadową i bezfosgenową metodą otrzymywania aromatycznych izocyjanianów, karbaminianów lub moczników. Karbaminiany oraz moczniki są szeroko stosowane jako środki ochrony roślin, jako półprodukt w produkcji poliuretanów. Wiele pochodnych moczników oraz karbaminianów wykazuje biologiczną aktywność i znajduje zastosowanie w medycynie. Nasze prace mają na celu opracowanie przyjaznych dla środowiska, selektywnych i wysoce aktywnych katalizatorów reakcji karbonylowania nitrozwiązków i amin.

Najważniejsze osiągnięcia:

Ważniejsze publikacje naukowe  (dziesięć najważniejszych):

grupa Prof. Litwinienko:

  1. Litwinienko, G., Ingold K. U.: Solvent effects on the rates and mechanisms of reaction of phenols with free radicals.
    Accounts of Chemical Research 2007, 40, 222-230.
  2. Musialik M, Kuźmicz R. Pawłowski T.S., Litwinienko, G.: Acidity Of Hydroxyl Groups: An Overlooked Influence On Anti-Radical Properties Of Flavonoids.
    Journal of Organic Chemistry 2009, 74, 2699-2709
  3. Litwinienko, G., Beckwith, A.L.J., Ingold, K.U. The frequently overlooked importance of solvent in free radical syntheses.
    Chemical Society Reviews 2011, 40, 2157-2163.
  4. Krogul, A., Cedrowski, J., Wiktorska, K., Ozimiński, W.P., Skupińska, J., Litwinienko, G. Crystal structure, electronic properties and cytotoxic activity of palladium chloride complexes with monosubstituted pyridines.
    Dalton Transactions 2012, 41, 658-666.
  5. Jodko-Piorecka, K., Litwinienko, G.: First experimental evidence of dopamine interactions with negatively charged model biomembranes.
    ACS Chemical Neuroscience 2013, 4, 1114-1122.
  6. Van Wenum, E., Jurczakowski, R., Litwinienko, G.:Media effects on the mechanism of antioxidant action of silybin and 2,3-dehydrosilybin: Role of the enol group.
    Journal of Organic Chemistry 2013, 78, 9102-9112.
  7. Jodko-Piórecka, K., Litwinienko, G.: Antioxidant activity of dopamine and L-DOPA in lipid micelles and their cooperation with an analogue of α-tocopherol.
    Free Radical Biology and Medicine 2015, 83, 1-11.
  8. Krogul, A., Litwinienko, G.: One pot synthesis of ureas and carbamates via oxidative carbonylation of aniline-type substrates by CO/O2 mixture catalyzed by Pd-complexes.
    Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2015, 407, 204-211.
  9. Czochara, R., Kusio, J., Symonowicz, M., Litwinienko, G.: Fullerene C60 Derivatives as High-Temperature Inhibitors of Oxidative Degradation of Saturated Hydrocarbons.
    Industrial & Engineering Chemistry Research, 2016, 55, 9887–9894.
  10. Cedrowski, J., Litwinienko,G., Baschieri, A., Amorati, R.: Hydroperoxyl Radical (HOO•): Vitamin E Regeneration and H-Bond Effects on Hydrogen Atom Transfer.
    Chemistry – A European Journal 2016, DOI: 10.1002/chem.201603722 .

Grupa prof. Kaima

  1. E. Megiel, A. Kaim, “Molecular geometry and electronic structure of molecules in free-radical copolymerization of styrene and methyl methacrylate derived from density functional calculations”, J. Polym. Sci. Part A. Polym. Chem. 39, 3761-3769, (2001).
  2. J. Szydłowska, K. Pietrasik , Ł. Głaz, A. Kaim, “An ESR study of biradicals formed from two 4-amino-TEMPOs linked by –(CH2)n–, (n = 2, 3, 4, 6)” , Chem. Phys. Lett 460, 245–252 (2008).
  3. E. Megiel, A. Kaim, M. K. Cyrański, “Theoretical and experimental studies on stability of the C-ON bond in new ketone functionalized N-alkoxyamines”, J. Phys. Org. Chem. 23, 1146–1154(2010).
  4. A. Uygun, A. Kaim, H. Wilczura-Wachnik, G. Yavuzb, M. Aldissic, ”Effects of surfactants on the characteristics and biosensing properties of polyaniline”, Polym. International, 59,1650–1659 (2010).
  5. O. Swiech, N. Hrynkiewicz-Sudnik, B. Palys, A. Kaim, R. Bilewicz,”Gold Nanoparticles Tethered to Gold Surfaces Using Nitroxyl Radicals”, J. Phys. Chem. C 115 7347–7354(2011).
  6. A. Kaim, J. Szydłowska, P. Piotrowski, E. Megiel, “One-pot synthesis of gold nanoparticles densely coated with nitroxide spins”, Polyhedron, 46, 119-123(2012).
  7. P. Piotrowski, J. Pawłowska, J. Pawłowski, A. Więckowska, R. Bilewicz, A. Kaim, “Nanostructured films of in situ deprotected thioacetyl-functionalized C60-fullerenes on a gold surface”, Journal of Materials Chemistry, 2, 2353-2362(2014).
  8. P. Piotrowski, K. Zarębska, M. Skompska, A. Kaim, “Electrodeposition and properties of donor-acceptor double-cable polythiophene with high content of pendant fulleropyrrolidine moieties”, Electrochimica Acta, 148, 145-152 (2014).
  9. M. Gozdziewska, G. Cichowicz, K. Markowska, K. Zawada, E. Megiel, “Nitroxide-coated silver nanoparticles: synthesis, surface physicochemistry and antibacterial activity”, RSC Advances, 5, 58403-58415 (2015).
  10. Piotrowski, P.; Pawlowska, J.; Bilewicz, R.; Kaim, A., Selective and reversible self-assembly of C60 fullerene on a 9,10-bis(S-acetylthiomethyl) anthracene modified gold surface, RSC Advances, 6, 53101-53106 (2016).

Patenty i zgłoszenia patentowe:

  1. T. Kasprzycka-Guttman, Z. Fijałek, G. Litwinienko, I. Misiewicz, J. Skupińska: Nowe związki, analogi sulforafanu i środek farmaceutyczny (zgłoszenie patentowe UP RP z dn. 29.05.2006, patent przyznany 30.09.2011, nr PL209623).
  2. P. Ziaja, R. Czochara, R. Kuźmicz, G. Litwinienko: Środek i sposób zwiększania stabilności oksydatywnej materiałów wrażliwych na utlenianie (zgłoszenie patentowe UP RP z dn. 13.08.2011, nr P395948 ).
  3. R. Czochara, G. Litwinienko, J. Kusio, M. Symonowicz: Środek zwiększający stabilność oksydatywną materiałów wrażliwych na utlenianie oraz sposób zwiększania stabilności oksydatywnej materiałów wrażliwych na utlenianie. (zgłoszenie patentowe UP RP z dn. 12.11.2015, nr P414754)
  4. E. Megiel, P. Krystosiak, K. Markowska „Nanokompozyt polimerowy o właściwościach bakteriobójczych oraz sposób jego syntezy.” zgłoszenie patentowe UP RP P.418272.

Monografie / książki:

  1. Litwinienko G.: Analysis of lipid oxidation by Differential Scanning Calorimetry.
    rozdział w monografii Analysis of Lipid Oxidation, Kamal-Eldin A., Pokorny J. Eds., JAOCS Press, Champaign, IL, 2005, pp. 152-193.
  2. Litwinienko G., Jodko-Piórecka K.: Recent Developments in DSC Analysis to Evaluate Thermooxidation and Efficacy of Antioxidants in Vegetable Oils
    rozdział w monografii Differential Scanning Calorimetry: Applications in Fat and Oil Technology, Ed.: E. Chiavaro, Taylor & Francis Group /CRC Press, Boca Raton. 2014, str. 49 – 74.
  3. Jodko-Piórecka K., Cędrowski J., Litwinienko G., Physico-chemical principles of antioxidant action – including solvent and matrix dependence and interfacial phenomena,
    rozdział napisany na zaproszenie, ukaże się w monografii Measurement of Antioxidant Activity & Capacity: Recent Trends and Applications, Ed.: F. Shahidi, Wiley- Blackwell. 2016, ok. 50 stron, w druku.

Przykładowe przewidywane tematy prac licencjackich i magisterskich:

możliwe jest realizowanie indywidualnego tematu zgłoszonego przez kandydata / kandydatkę i przedyskutowanego z przyszłym opiekunem.  Zakres tematyki realizowanej w Pracowni: chemia rodników, autooksydacja lipidów, antyoksydanty, flawonoidy, katecholaminy, kalorymetria, kontrolowana polimeryzacja rodnikowa, kompleksy palladu – aktywność katalityczna i przeciwnowotworowa.

  1. Badanie antyoksydacyjnych właściwości genisteiny (opiekun: dr hab. Grzegorz Litwinienko)
  2. Badanie kinetyki rekcji rezweratrolu z modelowymi rodnikami (dr hab. Grzegorz Litwinienko, prof. UW)
  3. Oddziaływania antyoksydantów z biomembranami  metodą Izotermicznego Miareczkowania Kalorymetrycznego (opiekun: dr hab. Grzegorz Litwinienko).
  4. Badanie oddziaływania nanocząsteczek z błonami lipidowymi  (opiekun: dr hab. Grzegorz Litwinienko).
  5. Wyznaczanie krytycznego stężenia micelizacji wybranych surfaktantów metodą  ITC i UV-vis. (opiekun: dr Hanna Wilczura-Wachnik)
  6. Otrzymywanie i fizykochemiczna charakterystyka mikroemulsji zawierających związki biologicznie czynne np.witaminy. Monitoring on-line wpływu ciśnienia i temperatury na struktury micelarne. (opiekun: dr Hanna Wilczura-Wachnik)
  7. Zastosowanie ITC do badania funkcjonalnej aktywności peptydów i polipeptydów. (opiekun: dr Hanna Wilczura-Wachnik)
  8. Badanie oddziaływań peptyd- układ modelowy biomembrany metodami ITC i UV-vis. (opiekun: dr Hanna Wilczura-Wachnik)
  9. Wysokociśnieniowe procesy z wykorzystaniem CO i CO2. (opiekun: dr Agnieszka Krogul).
  10. Selektywne katalityczne utlenianie alkoholi za pomocą tlenu molekularnego. (opiekun: dr Agnieszka Krogul).
  11. Nanostruktury bimetaliczne Ag/Au typu rdzeń/powłoka – metody otrzymywania i potencjalne zastosowania.
  12. Opracowanie syntezy nanocząstek magnetycznych stabilizowanych rodnikiem TEMPO.
  13. Polimeryzacja kontrolowana ARGET ATRP w syntezie kopolimerów blokowych.
  14. Synteza amfifilowego kopolimeru blokowego PNIPAM-b-PS.
  15. Zastosowanie nanocząstek złota stabilizowanych rodnikiem TEMPO w otrzymywaniu termowrażliwych materiałów kompozytowych.
  16. Zastosowanie nanocząstek srebra stabilizowanych rodnikiem TEMPO w otrzymywaniu materiałów kompozytowych do zastosowań medycznych.
  17. Synteza estrów kwasu malonowego jako substratów do funkcjonalizacji fulerenów C60/C70.
  18. Wykorzystanie wysokosprawnej chromatografii cieczowej do preparatywnego rozdziału złożonych mieszanin funkcjonalizowanych fulerenów.
  19. Synteza magnetycznych nanocząstek tlenku żelaza pokrytych funkcjonalizowanymi fulerenami.
  20. Otrzymywanie koniugatu barwnika sudan z fulerenem.
  21. Otrzymywanie koniugatu barwnika kongo z fulerenem.
  22. Toksyczność i wpływ na środowisko polichlorku winylu – aktualny stan wiedzy.

Ważniejsze projekty badawcze i współpraca międzynarodowa:

Ważniejsze projekty badawcze (pięć ostatnich):

  1. Projekt badawczy NCN OPUS3 Wpływ mikrootoczenia na proces peroksydacji lipidów oraz na aktywność antyoksydantów fenolowych-badania kinetyczne i termodynamiczne, kierownik: dr hab. Grzegorz Litwinienko, termin 08.2012 – 20.08.2015.
  2. Projekt badawczy MNiSW „Iuventus Plus” Kompleksy Pd(II) z pochodnymi pirydyny jako nowe katalizatory redukcji nitrozwiązków, kierownik: mgr Agnieszka Krogul, termin 06.04.2012 – 05.04.2014.
  3. Projekt Preludium NCN Badanie mechanizmu synergistycznego działania fenoli i polifenoli w procesie peroksydacji modelowych układów lipidowych, kierownik: mgr Ewelina van Wenum, termin 01.02.2013 -31.01.2015.
  4. Projekt badawczy MNiSW „Iuventus Plus” Pochodne fulerenu C60 jako nowe antyoksydanty wysokotemperaturowe, kierownik: mgr Robert Czochara, termin 19.06.2013 – 18.06.2015.
  5. Projekt badawczy NCN OPUS8 Fizykochemiczne podstawy udziału nanocząstek w reakcjach rodnikowych – badania kinetyki i mechanizmu procesów zachodzących w modelowych układach lipidowych, kierownik: dr hab. Grzegorz Litwinienko, termin 08.2015 – 30.09.2018.
  6. NCN OPUS „Nanocząstki złota i srebra funkcjonalizowane rodnikami nitroksylowymi i ich zastosowanie w otrzymywaniu nowych hybrydowych materiałów polimerowych” DEC-2011/01/B/ST5/03941 projekt zakończony. Kierownik dr Elżbieta Megiel
  7. NCN, Preludium 120000/501/GR-4517, , temat: „Synteza nowych nanostruktur hybrydowych złożonych z pochodnych fulerenu C60 funkcjonalizowanych aromatycznymi tiolami i złota”. Projekt zakończony. Kierownik dr Piotr Piotrowski
  8. Grant MNiSW Iuventus Plus „Synteza nowych dwufunkcyjnych pochodnych fulerenów C60/C70 do modyfikacji magnetycznych nanocząstek tlenku żelaza” Otrzymany w lipcu 2016. W trakcie realizacji. Kierownik dr Piotr Piotrowski.

Współpraca międzynarodowa:

  1. Keith U. Ingold, National Research Council, Ottawa, Kanada
  2. Ross Barclay, Mount Allison University, Sackville, Kanada
  3. Gino DiLabio, University of British Columbia, Okanagan / National Institute for Nanotechnology, Edmonton, Kanada
  4. Peter Mulder, Leiden University, Holandia
  5. J. C. (Tito) Scaiano, prof. Derek Pratt, University of Ottawa, Kanada
  6. Luca Valgimigli, prof. Riccardo Amorati, University of Bologna, Włochy
  7. Gonzalo Cosa, McGill University, Montreal, Kanada
  8. Ole G. Mouritsen, MEMPHYS – Center for Biomembrane Physics, University of Southern Denmark, Odense, Dania
  9. Armando Pombeiro, Instituto Superior Técnico, Lizbona, Portugalia

Inne informacje:

Posiadana aparatura

  • Autoklaw wysokociśnieniowy 4848 PARR
  • DSC Skaningowy Kalorymetr Różnicowy Q20 TA Instruments
  • Elektroda tlenowa typu Clarka
  • FTIR – Spektrofotometr w podczerwieni Shimadzu
  • GC/FID + autosampler HP
  • GC/MS Shimadzu
  • HPLC Waters
  • ITC – Izotermiczny Kalorymetr Miareczkujący TA Instruments NANO ITC
  • Stopped flow z detekcją UV Applied Photohysics
  • TG Termograwimetr Q50 TA Instruments
  • Zetasizer nano Malverrn Instruments Nano ZS
  • Aparat do preparatywnej chromatografii cieczowej HPLC wyposażony w kolektor frakcji oraz kolumny: żelową do chromatografii wykluczenia oraz Buckyprep-D dedykowaną do rozdziału pochodnych fulerenowych.
  • Glove box do prowadzenia operacji w atmosferze gazu obojętnego.
  • Potencjostat z celą pomiarową do prowadzenia badań w niskich temperaturach.