Dr hab. inż. Robert Bogdanowicz z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej wraz z grupą naukowców z Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii UG-GUMed bada interakcje fosforenu z materiałami biologicznymi. Gdańscy naukowcy wchodzą w obszar nowych półprzewodników, które mają bardzo ciekawe działanie biotechnologiczne – bioaktywność i biointerakcje, które za pomocą specyficznej modyfikacji stabilizują tak, aby funkcjonowały efektywnie w układach sensorycznych.
Główną zaleta fosforenu jest jego specyficzna struktura energetyczna. Fosforem wchodząc w interakcję elektryczną z układem biologicznym wysyła sygnały elektryczne na tyle subtelne, że nie powodują pocięcia białek, tak istotnych w diagnozie wielu procesów chorobotwórczych. W odróżnieniu od grafenu (który ma metaliczne przewodnictwo, nie jest półprzewodnikiem, a w sytuacjach sensorycznych często degraduje białko), fosforen będąc specyficznym półprzewodnikiem pozwala nam ten sygnał regulować i dopasowywać tak, aby układ białkowy pozostawał ten sam, ponieważ chcemy go rozpoznać – mówi dr hab. inż. Robert Bogdanowicz.
Zespół dra Bogdanowicza jako jedyny w Polsce samodzielnie produkuje fosforen. Aktualnie naukowcy posiadają pełne stanowisko do jego syntezy. Docelowo szukają naturalnych prekursorów, z których można uzyskiwać fosfor i z niego budować fosforen.
Materiały półprzewodnikowe znacznie zmieniają swoje właściwości w funkcji interakcji z materiałem biologicznym. W przypadku fosforenu wrażliwość na środowisko gazowe i wodne jest bardzo duża, dlatego należy z nim pracować w określonym środowisku, który odcina tlen i wilgoć – podkreśla naukowiec.
Fosforen jest także bardzo selektywnym absorbentem promieniowania laserowego w zakresie średniej podczerwieni. Aby usunąć selektywnie np. komórki nowotworowe, potrzebna dawka mocy będzie bardzo bolesna dla pacjenta, ponieważ trzeba przejść przez skórę. Selektywne pasmo absorpcyjne fosforenu pozwala na obniżenie mocy i ablację termiczną komórek nowotworowych lub uwalnianie leku w konkretnym miejscu, nie powodując degradacji tkanki bo intensywnie absorbuje energię optyczną i przetwarza ją na termiczną .
Docelowo ostatnim efektem projektu, który chcielibyśmy osiągnąć jest budowa tranzystora. Idea jest taka, że będzie on będzie zbudowany z folii diamentowej, która dobrze się integruje z układami biologicznymi (jest też półprzewodnikiem) oraz fosforenu, zmodyfikowanego odpowiednio na wykrywanie określonych czynników biologicznych. Szczególnie nas interesują tzw. komórki krążące – czyli niewielkich rozmiarów komórki, które pojawiają się w bardzo małych koncentracjach przy wielu różnych rodzajach nowotworów. Pozwoli to na bardzo wczesną diagnostykę, która może ocalić wiele istnień ludzkich – konkluduje dr Bogdanowicz.
Projekt pn.: „Dwuwymiarowe nanostruktury fosforenowe – synteza i badania funkcjonalnych opto-elektrochemicznych układów biosensorycznych” (nr 2016/22/E/ST7/0010) realizowany jest w ramach programu SONATA BIS 5 Narodowego Centrum Nauki.
Jadwiga Pasiut
