Numer umowy: SKN/SP/601084/2024
Projekt realizowany w ramach programu pn. „Studenckie koła naukowe tworzą innowacje” finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego
Tytuł projektu: Kurkumina jako naturalny substytut dioli w syntezie innowacyjnych materiałów poliuretanowych modyfikowanych polimetakrylanami do zastosowań w roli funkcjonalnych powłok
Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 69 844,00 PLN
Finansowanie projektu ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego (MNiSW)
Cele i planowane efekty projektu:
Głównym celem projektu jest opracowanie metodologii syntezy innowacyjnych, funkcjonalnych kopolimerów uretanowo-metakrylowych z zastosowaniem nietoksycznego związku chemicznego pochodzenia naturalnego – kurkuminy, która zastąpi diole pochodzące ze źródeł nieodnawialnych. W tym celu stosowana będzie technika polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu, w której chemiczny czynnik redukujący pełni również rolę pomocniczego aktywatora (SARA ATRP) oraz koncepcja wykorzystująca promieniowanie świetlne w roli czynnika redukującego katalizator (foto-ATRP). Projekt skupia się na opracowaniu procedur syntezy zgodnie z zasadami zielonej chemii oraz zrównoważonego rozwoju. W ramach tych procedur planuje się zastosowanie przyjaznej środowisku przyprawy – kurkuminy, jako substratu do syntezy prepolimeru uretanowo-izocyjanianowego, oraz użycie minimalnego stężenia kompleksu katalitycznego w ATRP. Ze względu na złożoność i obszerność projektu uwzględnia on kilka etapów wyszczególnionych w harmonogramie. Uzyskanie specjalistycznych właściwości nowych materiałów polimerowych jest kluczowe, ponieważ umożliwi rozwój innowacyjnych technologii polimerowych o ogromnym potencjale zastosowań w różnych dziedzinach od przemysłu kleju i farb, nawet do przemysłu medycznego.
Numer umowy: UMO-2023/50/O/ST5/00104
Projekt realizowany w ramach programu PRELUDIUM BIS 5
Tytuł projektu: Węglowe kropki kwantowe w syntezie funkcjonalnych materiałów polimerowych z zastosowaniem technik fotoindukowanej polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu
Jednostka realizująca projekt: Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza
Kierownik projektu: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 688 080,00 PLN
Finansowanie projektu ze środków Narodowego Centrum Nauki (NCN)
Cele i planowane efekty projektu:
Węglowe kropki kwantowe (CQDs) reprezentują jedną z najbardziej obiecujących dziedzin nanomateriałów węglowych, która przyciąga uwagę od czasu ich odkrycia w 2004 r. ze względu na ich charakterystyczne cechy i strukturę. Nanocząstki te charakteryzują się rozmiarem poniżej 10 nm i składają się z rdzeni węglowych. Mogą być syntetyzowane zarówno z surowców nieodnawialnych, takich jak węgiel, koks naftowy, jak i z odpadów biomasy, ze względu na znaczną zawartość węgla. Znane ze swojej unikalnej barwy emisji, którą można dopasować do długości fali wzbudzenia (fotoluminescencji) oraz zdolności do fotoindukowanego przenoszenia elektronów, mają szczególne znaczenie w wielu selektywnych reakcjach fotokatalitycznych. Węglowe kropki kwantowe różnią się od konwencjonalnych półprzewodnikowych kropek kwantowych nietoksycznym składem chemicznym, regulowaną emisją fluorescencji, łatwością funkcjonalizacji oraz wyjątkową stabilnością chemiczną i fizyczną. Warto zauważyć, iż są to materiały biokompatybilne i wykazują niezwykły potencjał jako wszechstronne nanomateriały odpowiednie do szerokiego zakresu zastosowań, obejmujących wykrywanie chemiczne, bioczujniki, bioobrazowanie, dostarczanie leków, terapię fotodynamiczną, fotokatalizę i elektrokatalizę. Dostosowanie powierzchniowych grup funkcyjnych luminescencyjnych nanomateriałów znacznie zwiększa ich możliwości interakcji z innymi cząsteczkami i materiałami, zwiększając tym samym ich potencjał aplikacyjny. Wynika to z faktu, że te grupy funkcyjne wywierają znaczący wpływ na właściwości nanomateriałów, w tym ładunek, rozmiar i kształt, z których wszystkie mają głęboki wpływ na ich możliwości interakcji.
W związku z tym głównym celem projektu jest synteza funkcjonalnych polimerów z wykorzystaniem polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (ATRP) stosując CQDs jako fotokatalizatory oraz fotokatalizatory i inicjatory równoczesnie po funkcjonalizacji. Polimeryzacji będą podlegać funckjonalne monomery, w wyniku czego powstaną szczepione łańcuchy polimerowe o zróżnicowanym składzie, obejmujące (ko)polimery liniowe i makrocząsteczki o rozgałęzionych architekturach. Uzyskane materiały zostaną następnie poddane szczegółowym badaniom w celu oceny określonych cech, takich jak cytotoksyczność i profile uwalniania leku (w tym reakcja na zmoany pH i termoreaktywność), w celu oceny potencjalnej przydatności modyfikowanych CQDs w inteligentnych systemach dostarczania leków, które ułatwiają bieżące śledzenie leków w obrębie ciała, a także do bioobrazowania komórek.
Projekt opiera się na czterech głównych zadaniach, rozpoczynając od oceny skuteczności katalitycznej CQDs w fotoindukowanej ATRP. Następnie projekt obejmuje rozszerzenie użyteczności zaproponowanej koncepcji polimeryzacji na szerokie spektrum monomerów, w tym akrylany, metakrylany i akryloamidy. Wskazanemu etapowi optymalizacji będzie towarzyszyć dogłębna analiza mechanizmu leżącego u podstaw zachowania CQD, szczególnie w kontekście koncepcji ATRP bez stosowania katalizatora metalicznego. Kolejny etap obejmuje funkcjonalizację reaktywnych grup na powierzchni CQDs, okręslenie zmian w ich elementach strukturalnych w wyniku modyfikacji oraz przeprowadzenie dokładnej analizy właściwości fluorescencji węglowych kropek kwantowych. Następnie sfunkcjonalizowane CQDs zostaną zmodyfikowane polimerami stosując fotoindukowaną ATRP w oparciu o przeprowadzone wcześniej badanie kinetyki. Zatem, plan obejmuje syntezę polimerów o rozgałęzionej architekturze – łańuchy polimerowe przyłączone do rdzenia CQDs. Niniejszy projekt ma na celu opracowanie ekonomicznej strategii wytwarzania nowatorskich i funkcjonalnych materiałów do dostarczania leków. Ponadto ma na celu wytworzenie obiecujących materiałów, które mogą zostać wykorzystane w obrazowaniu w terapii przeciwnowotworowej.
Oczekuje się, że projekt ten pozwoli lepiej zrozumieć mechanizmy leżące u podstaw potencjału fotokatalitycznego CQD w koncpecjach ATRP sterownych światłem, takim jak foto-ATRP i ATRP bez katalizatora metalicznego. Techniki te zostaną wykorzystane do wytworzenia szeregu funkcjonalnych materiałów polimerowych, nie tylko do polimerów liniowych, ale także do udoskonalenia istniejących właściwości lub nadania całkowicie nowych cech powierzchniom węglowych kropek kwantowych.
Numer wniosku: 16/TJ_2/2023
Projekt realizowany w ramach programu pn. „Talenty Jutra” finansowanego przez Fundację Empiria i Wiedza oraz Bank Gospodarstwa Krajowego.
Tytuł projektu: Nanokompozyty polimerowe o złożonej strukturze jako rusztowania do wzrostu kości oraz nośniki w miejscowym dostarczaniu leków
Kierownik projektu: Inż. Kinga Ślusarczyk
Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 25 000,00 PLN netto
Czas realizacji: 01.01.2024-30.11.2024
Finansowanie projektu ze środków Fundacji Empiria i Wiedza oraz Banku Gospodarstwa Krajowego
Cele i planowane efekty projektu:
Celem badań będzie weryfikacja proliferacji osteoblastów na materiałach hybrydowych złożonych z polieteroeteroketonu (PEEK), warstwy butelkowych szczotek polimerowych, zawierających hydroksylowe lub aminowe grupy funkcyjne, oraz mineralną warstwę hydroksyapatytu (HA), wytworzoną w procesie biomineralizacji. Dodatkowym nowatorskim aspektem prezentowanego projektu, wyróżniającym go na tle dotychczas prowadzonych prac jest koncepcja wykorzystania przyłączonych do powierzchni PEEK szczotek poli(metakrylanu 2-(dimetyloamino)etylu) (PDMAEMA) o strukturze butelkowej i charakterze słabego elektrolitu w celu miejscowego dostarczania leków – kwercetyny oraz lowastatyny, substancji czynnych zmniejszających stan zapalny w miejscu implantacji oraz przyspieszających proces odnowy kości.
Numer projektu: 0058/L-14/2023
Projekt realizowany w ramach programu LIDER XIV finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju
Tytuł projektu: Synteza precyzyjnie zdefiniowanych polimerów rozgałęzionych o rdzeniu sacharozy do zmodyfikowanego uwalniania leków
Kierownik projektu: dr inż. Izabela Zaborniak
Ekspert ds. RDRP: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 1 700 635,00 PLN
Cele i planowane efekty projektu:
Projekt ma na celu syntezę precyzyjnie zdefiniowanych polimerów rozgałęzionych składających się z rdzenia sacharozy oraz z ośmiu polimerowych ramion bocznych zbudowanych z kopolimerów należących do grupy akrylanów, zarówno monomerów jonowych zawierających kationowe oraz anionowe łańcuchy boczne, jak i niejonowych. W tym celu zastosowana zostanie metoda polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (ATRP), gdyż wskazana grupa technik pozwala na projektowanie polimerów o dobrze zdefiniowanej strukturze, zatem istnieje możliwość precyzyjnego modulowania uwalnianiem substancji aktywnych w zależności o kompozycji i długości ramion polimerowych.
Syntezowane polimery będą badane pod kątem zastosowań jako substancje pomocnicze do zmodyfikowanego uwalniania leków, we współpracy z firmą farmaceutyczną, gdzie prowadzone będą badania rozwojowe będące etapem przygotowania produktów uzyskanych w ramach realizacji projektu do wdrożenia na rynek. Obecność monomerów jonowych w łańcuchach bocznych polimerów determinuje mechanizm uwalniania substancji aktywnej w określonych odcinkach układu pokarmowego, natomiast zastosowanie polimerów niejonowych wpływa na właściwości fizykochemiczne końcowej formy materiału polimerowego, zwiększa biozgodność polimeru oraz moduluje jego rozpuszczalność.
Wskazany projekt jest odpowiedzią na zapotrzebowanie rynku farmaceutycznego na pomocnicze substancje chemiczne, które ulepszają efekt terapeutyczny. Aktualnie cel ten osiągany jest poprzez zmiany w sposobie podawania substancji leczniczej, zatem technologia postaci leku stanowi doskonałe narzędzie do optymalizacji farmakoterapii w oparciu o obecną już na rynku substancję aktywną.
Numer umowy: SKN/SP/569572/2023
Projekt realizowany w ramach programu pn. „Studenckie koła naukowe tworzą innowacje” finansowanego przez Ministerstwo Edukacji i Nauki
Tytuł projektu: Modyfikacja naturalnych materiałów włókienniczych pochodzenia roślinnego technikami ATRP
Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 69 917,00 PLN
Finansowanie projektu ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki (MEiN)
Cele i planowane efekty projektu:
Głównym celem projektu jest opracowanie metodologii modyfikacji materiałów włókienniczych pochodzenia roślinnego z wykorzystaniem metody powierzchniowo inicjowanej polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu w której aktywatory regenerowane są poprzez przeniesienie atomu z chemicznego czynnika redukującego w celu uzyskania innowacyjnych oraz funkcjonalnych materiałów. Projekt skupia się na opracowaniu procedur syntezy uwzględniających zastosowanie przyjaznego środowisku czynnika redukującego w postaci kwasu askorbinowego oraz użyciu minimalnego stężenia kompleksu katalitycznego. Optymalizacja stężeń i stosunków molowych reagentów, a także wybór odpowiedniej ścieżki funkcjonalizacji pozwoli na uzyskanie materiałów włókienniczych o predefiniowanych właściwościach tj.a) superhydrofobowość, b) działanie antybakteryjne oraz c) zmniejszona palność materiałów.
Numer wniosku: 18/TALENTYJUTRA_E1/2022
Projekt realizowany w ramach programu pn. „Talenty Jutra” finansowanego przez Fundację Empiria i Wiedza oraz Bank Gospodarstwa Krajowego.
Tytuł projektu: Opracowanie innowacyjnego i biokompatybilnego prekursora implantu kostnego z wykorzystaniem technik polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu
Kierownik projektu: Inż. Kinga Ślusarczyk
Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 25 000,00 PLN netto
Czas realizacji: 01.03.2023-31.12.2023
Finansowanie projektu ze środków Fundacji Empiria i Wiedza oraz Banku Gospodarstwa Krajowego
Cele i planowane efekty projektu:
Głównym celem projektu jest opracowanie metody otrzymywania innowacyjnego i biokompatybilnego prekursora implantów kostnych poprzez modyfikację powierzchni polieteroeteroketonu (PEEK) metodą powierzchniowo inicjowanej polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (SI-ATRP). Synteza szczotek o strukturze butelkowej i charakterystyce polielektrolitów, składających się z rdzenia poli(metakrylanu 2-hydroksyetylu) oraz bloków poli(metakrylanu 2-dimetyloamino)etylu i poli(kwasu akrylowego), umożliwi zmianę charakteru powierzchni z hydrofobowej na hydrofilową oraz poprawi biokompatybilność materiału. Z kolei struktura butelkowa, charakteryzująca się wysoką gęstością grup karboksylowych oraz aminowych, przyspieszających szybkość tworzenia się warstwy hydroksyapatytu – jednego z głównych składników macierzy kostnej, pozwoli na skrócenie czasu biomineralizacji, niezbędnego do zrostu implantu z tkankami kostnymi.
Numer umowy: UMO-2016/22/E/NZ7/00641
Projekt realizowany w ramach programu SONATA BIS 6
Tytuł projektu: Antyoksydanty nanocząsteczkowe: biologiczne podstawy potencjalnej terapii celowanej chorób neurodegeneracyjnych.
Jednostka realizująca projekt: Uniwersytet Rzeszowski
Kierownik projektu: prof. dr hab. Izabela Anna Sadowska-Bartosz
Wartość projektu: 1 668 800,00 PLN
Czas realizacji: 27.03.2017 – 30.09.2022 (zaangażowanie PRz: 21.03.2022 – 30.09.2022)
Finansowanie projektu ze środków Narodowego Centrum Nauki (NCN)
Cele i planowane efekty projektu:
Celem projektu jest: (i) synteza nano-antyoksydantów zawierających wolne rodniki nitroksylowe, (ii) analiza ich wnikania do komórek (iii) ocena ich toksyczności dla komórek (iv) skuteczności w łagodzeniu stresu oksydacyjnego (OS)/nitracyjnego (NS) i jego skutków. Głównym celem projektu jest sprawdzenie cytotoksyczności i skuteczności dwóch wybranych kowalencyjnie związanych nitroksydów (NZN) w łagodzeniu skutków patologicznych zmian w zwierzęcych modelach choroby Alzheimera (AD) i choroby Parkinsona (PD). Projekt ma na celu również szczegółową analizę mechanizmu angażowania się NZN w protekcję antydegeneracyjną komórek nerwowych.
Numer umowy: SKN/SP/534777/2022
Projekt realizowany w ramach programu pn. „Studenckie koła naukowe tworzą innowacje” finansowanego przez Ministerstwo Edukacji i Nauki
Tytuł projektu: Syntezy przewodzących materiałów polimerowych inspirowane zasadami zielonej chemii
Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 69 861,00 PLN
Finansowanie projektu ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki (MEiN)
Cele i planowane efekty projektu:
Głównym celem projektu jest synteza innowacyjnych, przewodzących materiałów polimerowych poprzez zastosowanie metod polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (ATRP) z uwzględnieniem aspektów proekologicznych tj. wykorzystanie fotokatalizatorów pochodzenia naturalnego, minimalizacja ilości mieszaniny reakcyjnej, synteza w rozpuszczalnikach wodnych czy też przecierze owocowym. Ze względu na szerokie zainteresowania oraz liczność członków Koła Naukowego IPSUM projekt obejmuje szereg syntez skupionych na opracowaniu czterech przyjaznych środowisku rozwiązań syntetycznych bazujących na mechanizmie ATRP. Z punktu widzenia aplikacyjnego efektem projektu będzie opracowanie innowacyjnych, a jednocześnie inspirowanych zasadami zielonej chemii metod syntezy anionowych oraz kationowych polielektrolitów.
Numer umowy: MNiSW/2020/346/DIR
Projekt realizowany w ramach programu pn. „Inkubator Innowacyjności 4.0”
Tytuł projektu: Synteza układów rozgałęzionych o rdzeniu taniny do zastosowań jako kluczowe składniki antybakteryjnych i przeciwporostowych powłok polimerowych
Kierownik: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 55 000,00 PLN netto
Finansowanie projektu ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki (MEiN)
Finansowanie projektu ze środków europejskich w ramach projektu pozakonkursowego „Wsparcie zarządzania badaniami naukowymi i komercjalizacja wyników prac B+R w jednostkach naukowych i przedsiębiorstwach”, realizowanego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020
Cele i planowane efekty projektu:
Głównym celem projektu jest synteza przeciwporostowych i antybakteryjnych materiałów polimerowych w postaci polimerów gwiaździstych o rdzeniu kwasu taninowego wykorzystując w tym celu technikę fotoinicjowanej polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu bez metalu (metal-free ATRP) w wodzie z zastosowaniem w pełni biokompatybilnego i ekonomicznego układu fotoinicjującego – ryboflawina (witamina B2)/kwas askorbinowy (witamina C).
Uzyskany innowacyjny produkt ma potencjalne zastosowanie jako kluczowy składnik ekologicznych przeciwporostowych i antybakteryjnych powłok lakierniczych. Istotnym aspektem w kontekście powłok lakierniczych ma również częściowa modyfikacja grup hydroksylowych w strukturze kwasu taninowego.
Numer umowy: SKN/SP/496557/2021
Projekt realizowany w ramach programu pn. „Studenckie koła naukowe tworzą innowacje” finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Edukacji
Tytuł projektu: SI-ATRP w syntezie funkcjonalnych szczotek polimerowych szczepionych z powierzchni płaskich
Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 67 135,00 PLN
Finansowanie projektu ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki (MEiN)
Cele i planowane efekty projektu:
Głównym celem projektu jest synteza nowych, funkcjonalnych materiałów polimerowych otrzymanych z zastosowaniem metod powierzchniowo inicjowanej polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (SI – ATRP).
Innowacyjny charakter projektu zakłada syntezę oraz charakterystykę związków wielkocząsteczkowych oraz szczotek polimerowych o rozbudowanej architekturze jak również optymalizację technik ATRP w oparciu o 12 zasad zielonej chemii. Ze względu na szerokie zainteresowania oraz liczność członków Koła Naukowego „IPSUM” projekt został podzielony na 3 części i obejmuje działania skupione na otrzymaniu materiałów hybrydowych o potencjalnym zastosowaniu w mikroelektronice (modyfikacja nanocząstek krzemu) czy implantologii (modyfikacja polieteterketonu) oraz do zastosowań biomedycznych, w tym w roli nośników substancji aktywnych (modyfikacja ligniny).
Numer umowy: UMO-2020/38/E/ST4/00046
Projekt realizowany w ramach programu SONATA BIS 10
Tytuł projektu: Witamina B2 jako skuteczny inicjator, fotoaktywator i zmiatacz tlenu w ekonomicznej i uproszczonej syntezie zaawansowanych materiałów polimerowych technikami ATRP
Konsorcjum realizujące projekt: Politechnika Rzeszowska, Wydział Chemiczny (Lider) Uniwersytet Jagielloński, Wydział Chemii (Konsorcjant)
Kierownik projektu: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 1 669 540,00 PLN
Finansowanie projektu ze środków Narodowego Centrum Nauki (NCN)
Cele i planowane efekty projektu:
Odpowiadając na potrzeby „zielonej chemii” wybrano szeroko rozpowszechnioną biocząsteczkę - witaminę B2, która ma służyć jako uniwersalna i ekonomiczna siła napędowa do syntezy szerokiej gamy polimerów z wykorzystaniem różnych metod ATRP. Dlatego głównym celem projektu jest zastosowanie ryboflawiny (witaminy B2) jako substratu pochodzenia naturalnego do stworzenia wielofunkcyjnej cząsteczki pełniącej jednocześnie rolę inicjatora, fotoaktywatora i zmiatacza tlenu w syntezie funkcjonalnych materiałów polimerowych o zaawansowanej architekturze, takich jak szczotki polimerowe, kopolimery oraz gwiazdy polimerowe.
Projekt składa się z dwóch głównych koncepcji. Pierwsza obejmuje wykorzystanie ryboflawiny i modyfikowanej ryboflawiny jako skutecznego fotoaktywatora w powierzchniowo inicjowanej polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu eliminując kompleks katalityczny (rib-SI-metal-free-ATRP). Oczekuje się, że zastosowanie metodologii „grafting from” zapewni wgląd w mechanizm polimeryzacji i selektywność inicjacji. Planowane jest zaprojektowanie specjalnego układu reakcyjnego rib-SI-metal-free-ATRP w objętościach mikrolitrowych w celu uzyskania zaawansowanych materiałów polimerów, takich jak szczotki homopolimerowe, kopolimerowe oraz gradientowe. Taka miniaturyzacja może pomóc w opracowaniu opłacalnej metody syntezy powłok funkcjonalnych, w której do sfunkcjonalizowania 1 cm2 powierzchni nieorganicznej zostanie użyte tylko 10-15 μl mieszaniny reakcyjnej.
Druga koncepcja obejmuje zastosowanie bromowanej ryboflawiny jako amfifilowego inicjatora ATRP, z jednoczesnym wykorzystaniem funkcji niezmodyfikowanego pierścienia izoalloksazynowego w różnorodny sposób. Głównym celem jest zbadanie kinetyki różnych technik ATRP pod kątem syntezy nowych typów funkcjonalnych makrocząsteczek przypominających szczotki polimerowe z rdzeniem ryboflawiny oraz poli(met)akrylanowymi łańcuchami bocznymi. Zdolność do inicjacji polimeryzacji przez bromowaną cząsteczkę ryboflawiny zostanie zweryfikowana przez różne techniki ATRP takie jak uproszona elektrochemicznie kontrolowana ATRP (seATRP), ATRP kontrolowana ultradźwiękami (sono-ATRP), które charakteryzują się stężeniem kompleksu katalitycznego na poziomie ppm oraz fotoindukowana ATRP bez dodatku kompleksu metalu przejściowego (metal-free ATRP). Głównym celem tej części projektu jest synteza w warunkach dwufazowych z wykorzystaniem miniemulsji jako medium reakcyjnego, polimeryzując jednocześnie monomer hydrofilowy oraz hydrofobowy z amfifilowego inicjatora w obecności powietrza. Ponadto amfifilowy inicjator może pozwolić zredukować lub całkowicie wyeliminować dodatkowy surfaktant z układu reakcyjnego. W technice metal-free ATRP kontrolowanej cząsteczką ryboflawiny, bromowana ryboflawina będzie pełnić jednocześnie funkcję amfifilowego inicjatora i fotoaktywatora, co pozwoli uniknąć stosowania kompleksu metalu przejściowego.
Projekt pozwoli na stworzenie układu reakcyjnego w miniemulsji zawierającego tylko cząsteczkę o strukturze ryboflawiny, monomery oraz wodę jako rozpuszczalnik do jednoczesnej polimeryzacji dwóch różnych monomerów, w rezultacie uzyskując polimery o złożonej strukturze (np. cząsteczki obojnacze, wrażliwe na zmiany pH i temperatury w jednej strukturze itp.). Pomyślna realizacja projektu ułatwi zrozumienie mechanizmu różnych technik ATRP, w których ryboflawina pełni rolę wielofunkcyjnej cząsteczki do otrzymywania różnych funkcjonalnych materiałów polimerowych będących przedmiotem zainteresowania szerokiego gremium naukowego. Zapewni to łatwą, selektywną, odporną na działanie tlenu i ekonomiczną metodę modyfikacji różnych wielkopowierzchniowych podłoży funkcjonalnymi polimerami, jak i syntezy polimerów o złożonej architekturze.
Numer umowy: 36/PRZ/1/DG/PCI/2020
Projekt realizowany w ramach programu grantowego PCI pt. „Podkarpackie Centrum Innowacji”
Tytuł projektu: Synteza hydrofobowych i antybakteryjnych ekologicznych powłok lakierniczych
Kierownik projektu: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 199 883,53 PLN netto
Współfinansowanie projektu ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Osi Priorytetowej nr I "Konkurencyjna i innowacyjna gospodarka" z Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Podkarpackiego na lata 2014-2020
Cele i planowane efekty projektu:
Przedmiotem projektu jest synteza hydrofobowych i antybakteryjnych powłok lakierniczych w oparciu o strukturę pochodzenia naturalnego i monomery metakrylowe z wykorzystaniem techniki polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu, w której aktywatory regenerowane są poprzez przeniesienie atomu z chemicznego czynnika redukującego (ARGET ATRP). Kolejnym ekologicznym aspektem niniejszego projektu jest medium reakcyjne prowadzonych syntez, a mianowicie układ dyspersyjny – miniemulsja, który pozwala na polimeryzację monomerów o charakterystyce hydrofobowej eliminując przy tym rozpuszczalnik organiczny z układu reakcyjnego.
Numer umowy: UMO-2020/37/N/ST4/01991
Projekt realizowany w ramach programu PRELUDIUM 19
Tytuł projektu: Synteza szczotek polimerowych wrażliwych na zmiany pH o rdzeniu trokserutyny metodami ATRP ze zredukowaną ilością katalizatora
Kierownik projektu: Dr inż. Izabela Zaborniak
Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 209 999,00 PLN
Współfinansowanie projektu ze środków Narodowego Centrum Nauki (NCN)
Cele i planowane efekty projektu:
Polimeryzacja rodnikowa z przeniesieniem atomu (ATRP) stanowi jedną z wszechstronnie stosowanych metod polimeryzacji rodnikowej z odwracalną dezaktywacją (RDRP). Istotą ATRP jest uzyskanie równowagi między propagującymi rodnikami o niskim stężeniu a przeważającą ilością nieaktywnych łańcuchów polimerowych. W porównaniu do konwencjonalnej polimeryzacji wolnorodnikowej etap generowania rodników jest odwracalny i opiera się o dynamiczny mechanizm redoks. Ponadto, polimery i biopolimery wytwarzane techniką ATRP charakteryzują się wąskim rozrzutem mas cząsteczkowych (MWD) i kontrolą nad ich masami cząsteczkowymi (MW). Co więcej, metoda ta umożliwia lokalne wbudowanie grup funkcyjnych i syntezę dobrze zdefiniowanych hybrydowych kompozytów. Technika ta miała istotny wpływ na rozwój różnych dziedzin biotechnologii, głównie ze względu na jej szerokie zastosowanie w przygotowywaniu biomateriałów, których kluczowymi elementami składowymi są polimery. Zastosowanie ATRP umożliwia kontrolowanie topologii związków wielkocząsteczkowych i uzyskiwanie różnych struktur, od łańcuchów liniowych, gwiazd, struktur cyklicznych, grzebieni i szczotek, aż po regularne sieci polimerowe. Technika ta umożliwia również wytwarzanie polimerów o kontrolowanym składzie, takich jak kopolimery blokowe, szczepione, gradientowe i naprzemienne. Główną wadą początkowo opracowanego "normalnego" ATRP była konieczność stosowania stosunkowo wysokiego stężenia katalizatora, często rzędu 1000-10000 ppm, wyrażonego jako stosunek molowy kompleksu katalitycznego do monomeru. W związku z tym wymagane było intensywne oczyszczanie końcowych produktów polimeryzacji, co generowało dodatkowe koszty procesowe. Początkowo, konieczne było stosowanie wysokiego stężenia kompleksu aktywatora w celu przezwyciężenia wzrostu stężenia dezaktywatora w wyniku reakcji terminacji, co było bezpośrednią przyczyną zmniejszenia szybkości reakcji. Problem ten został rozwiązany przez opracowanie nowych metod ATRP opartych na regeneracji aktywatora, które znacznie redukują stężenia katalizatora, do 100 ppm lub mniej. W tych metodach regeneracja kompleksu metalu na niższym stopniu utlenienia następuje w skutek wprowadzenia dodatkowego cyklu redoks, który prowadzi do redukcji dezaktywatora, a tym samym regeneracji aktywatora. Zasadniczym celem niniejszego projektu badawczego jest optymalizacja syntezy nowatorskich szczoteczek polimerowych reagujących na bodźce zewnętrzne stosując techniki ATRP oparte na ciągłej regeneracji kompleksu katalizatora, począwszy od metody z regeneracją aktywatorów w wyniku przeniesienia elektronu i aktywacją pomocniczą (SARA) ATRP z metaliczną miedzią w roli czynnika redukującego prowadzoną w środowisku organicznym, przechodząc do bardziej przyjaznego środowisku medium reakcyjnego – miniemulsji, z zastosowaniem techniki z regeneracją aktywatorów w skutek przeniesienia elektronu z dodatkowo wprowadzonego czynnika redukującego (ARGET) ATRP oraz z regeneracją kompleksu katalitycznego za sprawą bodźców zewnętrznych – indukowaną ultradźwiękami ATRP (sono-ATRP), w której pod wpływem działania fal ultradźwiękowych w środowisku wodnym powstają rodniki hydroksylowe będące czynnikiem prowadzącym do regeneracji Cu(I), bez konieczności wprowadzania jakiegokolwiek dodatkowego związku chemicznego, co czyni tę technikę wyjątkowo czystą w kontekście do aktualnego stanu wiedzy w zakresie ATRP ze zredukowaną ilością katalizatora. Realizacja niniejszego projektu opiera się w szczególności na analizie kinetyki elektrochemicznego procesu katalitycznego (EC') podczas redukcji zregenerowanego CuIIBr2/TPMA w obecności otrzymanego makroinicjatora ATRP opartego o strukturę trokserutyny (Trox-Br20), a następnie na szczegółowym poznaniu mechanizmu i kinetyki procesów polimeryzacji stosując uzyskaną bromowaną strukturę makroinicjatora. Kolejnym istotnym aspektem badań jest także dogłębne zrozumienie mechanizmu i kinetyki ATRP wyznaczając stałe szybkości poszczególnych reakcji cząstkowych oraz badanie struktury chemicznej uzyskanych szczotek polimerowych. W powiązaniu z innowacyjnością syntetyzowanego biopolimeru i dostarczeniem nowych informacji związanych z mechanizmem i kinetyką przeprowadzonych reakcji, realizacja przedstawionego projektu z pewnością istotnie wpłynie na rozwój ważnej dziedziny naukowej, takiej jak Chemia Polimerów, Biopolimerów będąca częścią domeny badań naukowych ST – Nauki Ścisłe i Techniczne. Zakłada się, iż uzyskane szczotki polimerowe z rdzeniem trokserutyny będą zapewniać kontrolę przepływu substancji w związku z wrażliwością na zmiany pH powiązaną bezpośrednio z obecnością anionowych segmentów poli(kwasu akrylowego) (PAA) oraz kationowych łańcuchów bocznych poli(metakrylanu N,N-dimetyloaminoetylowego) (PDMAEMA). Dodatkowym atutem jest nieimmunogenność, nietoksyczność i biokompatybilność zsyntezowanych makrocząsteczek, co niewątpliwie pozwala na szerokie potencjalne zastosowanie w medycynie jako wrażliwe na bodźce nośniki leków. Biorąc pod uwagę działanie osłaniające trokserutyny wobec ścian naczyń krwionośnych, zmodyfikowanie niniejszej struktury może poprawić jej właściwości lub być nośnikiem dla tej struktury.
Numer umowy: PPI/PRO/2019/1/00044/U/00001
Projekt realizowany w ramach programu PROM
Tytuł projektu: Międzynarodowa wymiana stypendialna doktorantów i kadry akademickiej
- Synteza polimerów o zróżnicowanej architekturze w oparciu o struktury pochodzenia naturalnego metodami polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (ATRP) ze zredukowaną ilością katalizatora
- Synteza szczotek poli(akrylanu tert-butylu) (PtBA) szczepionych z powierzchni płytek krzemowych z wykorzystaniem techniki sono-ATRP w miniemulsji
Kierownik projektu: Prof. dr hab. inż. Paweł Chmielarz
Wartość projektu: 44 400,00 PLN
Współfinansowanie projektu ze środków Europejskiego Społecznego i Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej
Cele i planowane efekty projektu:
Celem projektu jest stworzenie mechanizmu wsparcia finansowego programów wymiany stypendialnej adresowanych do doktorantów i kadry akademickiej. Programy te umożliwiać będą wzięcie udziału w krótkich formach kształcenia (trwających od 5 do 30 dni), których celem jest podniesienie kompetencji i kwalifikacji. Projekt przyczyni się do poprawy dostępności międzynarodowych programów kształcenia i zwiększy mobilność kadr zarówno zakresie wyjazdów przedstawicieli polskich uczelni i instytucji naukowych za granicę, jak i przyjazdów stypendystów do Polski, w tym osób pochodzących spoza UE.
Numer umowy: POIR.04.01.01-00-0002/16-00
Projekt realizowany w ramach Poddziałania 4.1.1 "Strategiczne programy badawcze dla gospodarki" POIR 2014-2020, Wspólne przedsięwzięcie SYNChem (konkurs 1 /4.1.1/2016 SYNChem)
Konsorcjum realizujące projekt: Politechnika Warszawska, Wydział Chemiczny (Lider), Politechnika Rzeszowska, Wydział Chemiczny (Konsorcjant)
Kierownik projektu: Prof. dr hab. inż. Zbigniew Florjańczyk
Wartość projektu: 3 677 784,00 PLN
Współfinansowanie projektu ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020: 1 838 892,00 PLN
Cele i planowane efekty projektu:
W ramach projektu zostanie opracowana metoda wytwarzania czterech typów produktów umożliwiających klejenie różnych klas materiałów (metale, szkła, niektóre typy tworzyw sztucznych). Podstawowymi składnikami tego systemu będą kleje i uszczelniacze poliuretanowe utwardzające się wilgocią z powietrza. W celu uzyskania spoin o dobrych właściwościach mechanicznych i wysokiej odporności na czynniki atmosferyczne do wytwarzania prepolimerów uretanowych zostanie wykorzystany nowy typ oligomeroli zawierających w swej strukturze grupy węglanowe oraz alifatyczno-aromatyczne grupy estrowe. Źródłem grup estrowych będzie odpadowy poli(tereftalanu etylenu). Dalsze badania zmierzać będą do zmiany mechanizmu utwardzania prepolimerów, tak aby wyeliminować reakcje hydrolizy grup izocyjanianowych, w wyniku której wydziela się dwutlenek węgla powodujący spienianie spoin. Jedno z rozwiązań polegać będzie na wprowadzeniu do struktury prepolimerów grup silanolowych, które pod wpływem wilgoci ulegać będą hydrolizie i kondensacji tworząc sieci polimerowe. Tego typu materiały będą również wykorzystywane jako podkłady zdolne do chemicznego wiązania z niektórymi klejonymi materiałami. Drugie rozwiązanie, wykorzystywane głównie do otrzymywania uszczelniaczy, zakłada użycie reaktywnych rozpuszczalników, które w reakcjach z wilgocią będą generować grupy funkcyjne reagujące z grupami izocyjanianowymi prepolimerów bez wydzielania CO2. Dla zapewnienia odpowiednich właściwości reologicznych i poprawy odporności chemicznej oraz innych parametrów użytkowych prepolimery uretanowe będą dodatkowo modyfikowane napełniaczami, pigmentami, surfaktantami i stabilizatorami UV.
