Zespół Fluorescencyjnych Biomateriałów i Elektrochemii Molekularnej

Tematyka badawcza:

• Nowe fluorofory molekularne w kropkach węglowych – synteza, struktura, właściwości fotofizyczne i mechanizmy reakcji
• Fluorescencyjne metody oznaczania substancji psychoaktywnych i ich metabolitów
• Chromatograficzne metody oznaczania analitów w złożonych matrycach biologicznych
• Synteza związków bioaktywnych z zastosowaniem prekursorów pochodzenia naturalnego oraz określenie ich powinowactwa do wybranych celów molekularnych
• Biodegradowalne materiały polimerowe dla inżynierii tkankowej otrzymywane metodami konwencjonalnymi oraz technikami druku 3D
• Biosynteza małocząsteczkowych związków organicznych o znaczeniu przemysłowym i środowiskowym
• Mechanizmy i termodynamika katalitycznej oraz niekatalitycznej dehalogenacji redukcyjnej polihalogenowanych związków organicznych, istotnych biologicznie i dla środowiska
• Obliczeniowa elektrochemia i spektroskopia molekularna związków organicznych i koordynacyjnych oraz badanie wpływu oddziaływań niekowalencyjnych na ich właściwości redoksowe i optyczne

Oferta badawcza:

• Pomiary spektroskopowe (UV-Vis, widma emisyjne w stanie stacjonarnym i czasowo-rozdzielcze, wydajności kwantowe, ATR-FTIR)
• Opracowywanie chromatograficznych metod analitycznych do oznaczania związków w obecności matrycy biologicznej
• Projektowanie i druk precyzyjnych elementów aparatury badawczej oraz dobór odpowiedniego materiału polimerowego
• Wyznaczanie parametrów termodynamicznych procesów redoks metodami elektrochemicznymi wspomagane obliczeniami kwantowo-chemicznymi

Aparatura badawcza:

Spektrofluorymetr RF-6000 (Shimadzu), spektrofluorymetr czasowo-rozdzielczy (Edinburgh Instruments), spektrofotometr UV-Vis Evolution 220 (Thermo Fisher Scientific), zestaw do wysokosprawnej chromatografii cieczowej z detekcją fluorescencyjną (HPLC-DAD-FLD) i komorą do derywatyzacji (Shimadzu), zautomatyzowany chromatograf preparatywny HPLC, spektrometr FTIR z przystawką ATR IRSpirit (Shimadzu), refraktometr Abbemat 300 (Anton Paar), drukarki 3D żywiczne – MSLA/LCD Mars 5 Ultra i Saturn 4 Ultra (Elegoo), analizator elektrochemiczny BAS 100B/W (Bioanalytical Systems, USA).

Metody obliczeniowe: DFT i sprzężonych klastrów (w tym metody lokalne, takie jak DLPNO), ich rozszerzenia do opisu stanów wzbudzonych (TD-DFT i STEOM-DLPNO-CCSD) oraz dyskretno-ciągłe modele solwatacji.

1. Kasprzyk, P. P. Romańczyk, K. Starzak, A. Wysocka, Ł. Waluda, T. Świergosz, N. V. Bashmakova, G. V. Klishevich, A. M. Dmytruk, I. S. Klyuyev, M. V. Bondar “Toward Better Understanding of Molecular Fluorophore Covalent Binding to Carbon Dots”, Small Structures, 2025, 6, 2400583. https://doi.org/10.1002/sstr.202400583
2. Kasprzyk, P. P. Romańczyk, S. S. Kurek, T. Świergosz “A switchable green emitting dye and its phenomenal properties: implications for the photoluminescence features of carbon dots”, Nanoscale, 2024, 16, 17079–17089. https://doi.org/10.1039/D4NR02517B
3. Fang, Y. Wang, M. Kurashvili, S. Rieger, W. Kasprzyk, Q. Wang, J. K. Stolarczyk, J. Feldmann, T. Debnath “Simultaneous Hydrogen Generation and Exciplex Stimulated Emission in Photobasic Carbon Dots”, Angewandte Chemie International Edition, 2023, 62, e202305817. https://doi.org/10.1002/anie.202305817
4. Kasprzyk, T. Świergosz, P. P. Romańczyk, J. Feldmann, J. K. Stolarczyk “The role of molecular fluorophores in the photoluminescence of carbon dots derived from citric acid: current state-of-the-art and future perspectives”, Nanoscale, 2022, 14, 14368–14384. https://doi.org/10.1039/D2NR03176K
5. Koper, T. Świergosz, A. Żaba, A. Flis, M. Trávníčková, L. Bačáková, E. Pamuła, D. Bogdał, W. P. Kasprzyk “Advancements in structure–property correlation studies of cross-linked citric acid-based elastomers from the perspective of medical application”, Journal of Materials Chemistry B, 2021, 9, 6425–6440. https://doi.org/10.1039/D1TB01078F
6. Kasprzyk, T. Świergosz, S. Bednarz, K. Walas, N. V. Bashmakova, D. Bogdał “Luminescence phenomena of carbon dots derived from citric acid and urea – a molecular insight”, Nanoscale, 2018, 10, 13889–13894. https://doi.org/10.1039/C8NR03602K
7. P. Romańczyk, S. S. Kurek “Noncatalytic Reductive Deiodination of Thyroid Hormones. Electrochemistry and Quantum Chemical Calculations”, ChemElectroChem, 2024, 11, e202300527. https://doi.org/10.1002/celc.202300527
8. P. Romańczyk, S. S. Kurek “Reliable reduction potentials of diaryliodoniumcations and aryl radicals in acetonitrile from high-level ab initio computations”, Electrochimica Acta, 2020, 351, 136404. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2020.136404
9. P. Romańczyk, S.S. Kurek “Molecular electrochemistry of coordination compounds—a correlation between quantum chemical calculations and experiment” in: E. Broclawik, T. Borowski, M. Radoń (Eds.), Transition Metals in Coordination Environments, Challenges and Advances in Computational Chemistry and Physics, vol. 29, pp. 409–438, Springer, 2019. https://doi.org/10.1007/978-3-030-11714-6_13
10. P. Romańczyk, G. Rotko, S. S. Kurek “Dissociative electron transfer in polychlorinated aromatics. Reduction potentials from convolution analysis and quantum chemical calculations”, Physical Chemistry Chemical Physics, 2016, 18, 22573–22582. https://doi.org/10.1039/C6CP02222G

• 2024/55/D/ST5/03151 „Przekształcenie czerwonej gorączki kropek węglowych w czerwony dywan dla fotokatalizy”, finansowany przez NCN w ramach programu „SONATA 20”, okres realizacji: 01.10.2025 – 30.09.2028, kierownik: dr inż. Wiktor Kasprzyk.
• FutureLab Edycja 7. „Andro-Detect – Fluorescencyjna metoda oznaczania poliamin odpowiedzialnych za zespół Snydera-Robinsona”, okres realizacji: 01.03.2026 – 30.10.2026, opieka naukowa: dr inż. Wiktor Kasprzyk, dr inż. Filip Koper.
• PLG/2025/018859 „Obliczeniowa elektrochemia i spektroskopia molekularna związków koordynacyjnych i organicznych”, grant obliczeniowy w Infrastrukturze PLGrid, 1,75 mln godz. obliczeniowych, okres realizacji: 2025.10.28 – 2026.10.27, kierownik: dr hab. Piotr Romańczyk, prof. PK
• LIDER/53/0277/L-12/20/NCBR/2021 „Nowe fluorescencyjne metody skriningowe wykrywania i oznaczania stężenia wybranych substancji sympatykomimetycznych, psychoaktywnych oraz ich metabolitów”, finansowany przez NCBR w ramach programu „LIDER”, okres realizacji: 01.07.2022 – 01.07.2025, kierownik: dr inż. Wiktor Kasprzyk.
• UMO-2021/41/N/ST4/00362 „Wytwarzanie trójwymiarowych rusztowań tkankowych dla naczyń krwionośnych wspomagane metodami szybkiego prototypowania w wielofunkcyjnym druku 3D na bazie cyfrowego przetwarzania światła z poli(cytrynianu alkilenu)” okres realizacji: 01.04.2022 – 31.03.2026, kierownik: dr inż. Filip Koper.

Współpraca:

• IT4Innovations, VSB – Technical University of Ostrava
• Palacký University Olomouc
• Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego
• Institute of Macromolecular Chemistry, Czech Academy of Sciences
• Institute of Physiology of the Czech Academy of Sciences
• Department of Photoactivity Institute of Physics NASU (Ukraine)
• Department of Physics, University of Cagliari (Italy)
• Wydział Farmaceutyczny, Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum
• Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Jagielloński
• Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński