Dydaktyka

Proponowane tematy

Tematy prac doktorskich:

Analiza własności fizykochemicznych farmaceutycznych postaci leku w trakcie procesu uwalniania substancji czynnej przy użyciu technik magnetycznego rezonansu jądrowego.

Rożne typy postaci leku oparte na matrycach polimerowych charakteryzują się specyficzną strukturą i lokalnymi właściwościami fizykochemicznymi w zależności od użytych składników (substancja lecznicza i substancje pomocnicze), technologii wytwarzania, parametrów technologicznych, rozmiaru a także miejsca zastosowania. Przedmiotem badań będą nastepujące postacie leku: matrycowe postacie leku o modyfikowanym uwalnianiu, gastroretentywne matrycowe postaci leku o modyfikowanym uwalnianiu, opatrunki (hydrożelowe membrany z substancja leczniczą), dopochwowe matrycowe postacie leku, implanty oraz matrycowe dopoliczkowe postacie leku.
Celem prac jest opracowanie dedykowanego podejścia do poszczególnych postaci leku tak by analiza właściwości fizykochemicznych w trakcie uwalniania substancji leczniczej pozwalała na wsparcie procesu badawczo-rozwojowego. Transport masy (rozpuszczalnika), mobilizacja polimeru, interakcja lek-polimer-rozpuszczalnik będą badane głównie za pomocą całej gamy technik magnetycznego rezonansu jądrowego i obrazowania magnetyczno-rezonansowego

Opiekun: Dr hab. Władysław Węglarz
Zastosowanie spektroskopii MAS NMR w badaniach materiałowych.

Spektroskopia MAS NMR (magic angle spinning nuclear magnetic resonance) jest techniką wykorzystywaną w badaniach ciał stałych, umożliwiającą analizę ich składu oraz struktury. Dzięki wirowaniu próbki pod kątem „magicznym” (54,7°) względem pola magnetycznego, możliwe jest uzyskanie widma zawierającego szereg linii, których analiza umożliwia precyzyjne określenie względnych zawartości szeregu jąder rezonansowych, ich wzajemnej koordynacji czy umiejscowienia w strukturze krystalicznej.
Tematyka pracy będzie obejmować opcjonalnie dwie grupy zagadnień:
– Badania struktury polimerów, bioaktywnych szkieł nieorganicznych i nowych materiałów mikroporowatych i ceramicznych, jak również ocenę efektywności nowych metod syntezy nanomateriałów stosowanych w elektronice i fotowoltaice. Badania te będą realizowane we współpracy z wydziałami Inżynierii Materiałowej i Ceramiki oraz Paliw i Energii AGH.
– Badanie struktury i własności sit molekularnych oraz wpływu modyfikacji struktury zeolitów na ich własności katalityczne, realizowane we współpracy z Instytutem Chemii UJ oraz Instytutem Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN.

Opiekun: Dr hab. Władysław Węglarz
Zastosowanie technik obrazowania oraz spektroskopii MR do badań nowych nanomateriałów teranostycznych w warunkach in vitro i in vivo.

Nanomateriałowe środki teranostyczne wykorzystywane są jako nośniki leków oraz środki kontrastowe jednocześnie, co umożliwia z jednej strony dostarczenie leku do organizmu zaś z drugiej usprawnia diagnostykę obrazową. W szczególności teranostyki zawierające w strukturze związki gadolinu (Gd) lub tlenki żelaza (SPIO) mogą być wykorzystywane do diagnostyki obrazowej opartej na obrazowaniu magnetyczno-rezonansowym (MRI). Możliwe jest też użycie jako czynnika kontrastu innych niż wodór jąder rezonansowych (np. fluoru 19F).
Tematyka badawcza będzie obejmować badania własności kontrastowych oraz efektywności transportu do mózgu leków, dla teranostyków typu nanokapsułek, z wbudowanym w poli-elektrolitową powłokę środkiem kontrastowym (Gd, SPIO lub 19F) oraz materiałem leczniczym w rdzeniu. W warunkach in vitro, z wykorzystaniem fantomów żelowych zostaną przeprowadzone badania własności relaksacyjnym oraz dokonana ocena własności kontrastujących, zaś z wykorzystaniem modelu zwierzęcego zostanie zbadana możliwość efektywnego dostarczania środków neuroprotekcyjnych do mózgu. Prace będą prowadzone we współpracy z Instytutem Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN oraz z Katedrą Farmacji Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Opiekun: Dr hab. Władysław Węglarz

Tematy prac licencjackich, inżynierskich i magisterskich:

Badania możliwości obrazowania magnetyczno-rezonansowego teranostycznych nośników leków.

Termin „teranostyki” obejmuje struktury chemiczne o rozmiarach zazwyczaj kilkuset nanometrów mających za zadanie transport leków i jednocześnie zawierających czynnik kontrastujący dla określonego typu obrazowania, np. obrazowania magnetyczno-rezonansowego. Struktura taka może mieć formę nanokapsułki zawierającej w jądrze środek leczniczy, zaś w wielowarstwowej otoczce środek kontrastujący. W przypadku obrazowania MR jako środek kontrastujący mogą być wykorzystane związki gadolinu, tlenki żelaza lub fluor.
Celem proponowanej pracy magisterskiej/licencjackiej będzie wykonanie pomiarów obrazowych, spektroskopowych i/lub relaksacyjnych roztworów żelowych (symulujących tkankę organizmów żywych) teranostycznych nanokapsułek oraz ilościowa analiza wyników, mające na celu określenie możliwości wykrywania oraz przestrzennego mapowania obecności teranostyka i wyznaczenie progu jego detekcji w tkance. Pomiary na zsyntetyzowanych nanokapsułkach z wbudowanym środkiem kontrastowym zostaną wykonane przy wykorzystaniu jedynej w Krakowie aparatury do obrazowania MR pracującej w polu 9.4T.

Opiekun: Dr hab. Władysław Węglarz
Badanie czasów relaksacji środków kontrastowych do obrazowania rezonansem magnetycznym w polu 9.4T.

Realizacja tego tematu związana jest z obrazowaniem rezonansowym. Zagadnienie to jest częścią większego projektu dotyczącego stworzenia celowanego środka kontrastowego do obrazowania molekularnego rezonansem magnetycznym nowotworów prostaty w oparciu o paramagnetyczne nanocząstki typu rdzeń/powłoka W ramach tego tematu magistrant/doktorant będzie mierzył właściwości magnetyczne rożnego typu nanocząstek Szczegółowej analizie poddane zostaną paramagnetyczne środki kontrastowe typu NaDyF4/NaGdF4 oraz superparamagnetyczne nanocząstki zawierające tlenki żelaza. Temat związany jest z odpowiednim przygotowaniem próbek z rożną koncentracją nanocząstek i ich badaniem. Czasy relaksacji wody w obecności związków zmierzone będą na systemie do obrazowania rezonansem magnetycznym w polu 9.4T dostępnym w Instytucie Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk. Odpowiednie opracowanie danych przy użyciu programów Excel i Origin pozwoli na kompleksową ocenę nanocząstek pod kątem ich zastosowania jako środki kontrastowe do obrazowania nowotworów.

Opiekun: Dr hab. Barbara Błasiak
Opracowanie środków kontrastowych do obrazowania molekularnego nowotworu prostaty.

Celem projektu jest stworzenie środka kontrastowego do obrazowania molekularnego rezonansem magnetycznym raka prostaty w oparciu o superparamagnetyczne nanocząstki NaDyF4/NaGdF4 połączone z przeciwciałem charakterystycznym dla nowotworu prostaty PSMA (Prostate Specific Membrane Antigen). Nowo opracowane dedykowane środki kontrastowe mają umożliwić wcześniejszą diagnozę raka prostaty. Nanocząstki połączone z przeciwciałem zostaną zastosowane w obrazowaniu in vivo raka prostaty na modelu zwierzęcym przy użyciu systemu do obrazowania rezonasem magnetycznym w polu 9.4T znajdującego się w IFJ/PAN.
Nowe nanocząstki będą składać się z magnetycznego rdzenia i otoczki, skracając oba czasy relaksacji, a tym samym pozwalające uzyskać optymalny kontrast nowotworu.
Badania będą obejmować toksyczność i biodystrybucję nowego środka kontrastowego, pomiary czasów relaksacji T1 i T2 wody w obecności nanocząstek oraz wybór środka kontrastowego dającego najlepszy kontrast nowotworu.

Opiekun: Dr hab. Barbara Błasiak
Obrazowania magnetyczno-rezonansowe skał roponośnych w wysokim polu magnetycznym.

Metody magnetycznego rezonansu jądrowego (relaksometria, dyfuzometria, obrazowanie) są wykorzystywane w badaniach skał roponośnych do określania porowatości oraz zawartości wody i lub węglowodorów. Ze względu na często występujące w tych skałach zanieczyszczenia ferromagnetyczne, jak również lokalne niejednorodności struktury i składu prowadzące do silnych lokalnych gradientów pola magnetycznego, zaburzających sygnał rezonansu magnetycznego, badania zazwyczaj wykonywane są w niskich polach magnetycznych (<< 1T), gdzie te efekty są minimalne. Wiąże się to jednak z gorszym stosunkiem sygnału do szumu, a co za tym idzie z gorszą rozdzielczością obrazów 3D możliwych do uzyskania w rozsądnym czasie pomiaru, niż byłoby to możliwe w wysokim polu magnetycznym.
W Zakładzie Tomografii MR wykazano, że wykorzystanie do obrazowania 3D skał, dedykowanej metody obrazowania , tzw. Zero Echo Time (ZTE) Imaging w polu 9.4 T, pozwala uzyskać w krótkim czasie obrazy 3D nasyconych wodą skał, o rozdzielczości pozwalającej na określenie dystrybucji wody w porowatej strukturze.
W ramach proponowanej pracy magisterskiej/licencjackiej zostaną wykonanie pomiary obrazowe skał nasyconych wodą i/lub ciekłymi węglowodorami oraz ilościowa analiza wyników. W efekcie zostaną określone możliwości oceny zawartości i przestrzennej dystrybucji tych składników w skale. Pomiary zostaną wykonane przy wykorzystaniu jedynej w Krakowie aparatury do obrazowania MR pracującej w polu 9.4T.

Opiekun: Dr hab. Władysław Węglarz

Tematy praktyk studenckich

Spektroskopia in-vivo. Tematyka praktyki obejmuje następujące zagadnienia:

  • Wstęp do NMR i MRI.
  • Neurochemia mózgu na przykładzie myszy.
  • Metody pomiarowe MRS in-vivo: spektroskopia zlokalizowana PRESS i STEAM.
  • Analiza danych pomiarowych przy użyciu programu LCModel.

Traktografia mózgu ex-vivo. Tematyka praktyki obejmuje następujące zagadnienia:

  • Wstęp do MRI ze szczególnym uwzględnieniem obrazowania dyfuzji.
  • Budowa mózgu szczura.
  • Metody pomiarowe MRI a w szczególności obrazowanie tensora dyfuzji.
  • Metody rekonstrukcji przebiegu włókien nerwowych (fibertracking) w oparciu o dane MRI-DTI.
  • Fibertracking – analiza danych DTI przy pomocy programów DSI studio i/lub FSL.

Wolumetria mózgu myszy in-vivo i ex-vivo. Tematyka praktyki obejmuje następujące zagadnienia:

  • Wstęp do MRI. Techniki obrazowania struktur anatomicznych.
  • Budowa mózgu myszy.
  • Ocena objętości wybranych elementów mózgowia przy pomocy wybranycH programów: Imagej (ręczna) i DSI-studio (automatyczna).

Analiza czasów relaksacji materiałów teranostycznych. Tematyka praktyki obejmuje następujące zagadnienia:

  • Wstęp do MRI i teorii relaksacji NMR.
  • Metody pomiarowe stosowane w relaksometrii MRI.
  • Pomiar relaksacji wybranej próbki na skanerze MRI i analiza otrzymanych danych.

W sprawie szczegółów prosimy o kontakt mailowy.

Realizowane tematy prac:

W trakcie uzupełniania.

Zakończone prace:

W trakcie uzupełniania.