Information for students (2nd year bachelor's degree) choosing Departments

The Department of Physical Chemistry conducts its scientific activities in three laboratories (the name of the head of the research unit is given in brackets):  Laboratory of X-rays and Spectroscopy (Prof. Artur Sikorski), Laboratory of Luminescence Research (Prof. Karol Krzymiński), Laboratory of Biological Sensitizers (Prof. Janusz Rak).

The topics of bachelor's theses result directly from the research activity of the Department. Below, the topics of individual Studios are briefly characterized, paying particular attention to the techniques that you will encounter and the skills that you will acquire while carrying out your bachelor thesis at the Department (these skills are the main element that you should pay attention to when choosing a place to do your bachelor thesis, because it is you describe your professional experience in your CV, which is first analyzed by the recruitment department and then by a potential employer operating in today's undoubtedly difficult labor market (www.jobvector.pl) - website of job offers in the Polish science and technology industry). Methods and techniques used in individual research groups are underlined in bold (see below - characteristics of the laboratory).

Pracownia Rentgenografii i Spektroskopii (PRS). Badania dotyczące substancji aktywnych farmakologicznie mogących tworzyć wieloskładnikowe układy krystaliczne stanowi dynamicznie rozwijający się obszar inżynierii kryształów. Jest to związane z tym, iż oprócz potencjału poznawczego, wieloskładnikowe układy krystaliczne zawierające substancje aktywne farmakologiczne mogą znajdować zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym z uwagi na ich specyficzne właściwości – znacząco różniące się od właściwości pojedynczych składników aktywnych takich układów. Do substancji aktywnych farmakologicznie należy 9-aminoakrydyna oraz jej pochodne. Związki te wykazują szerokie spektrum aktywności biologicznej. Faktycznie, posiadają właściwości przeciwpierwotniakowe, przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwnowotworowe, przeciwprionowe i wiele innych. Działalność naukowa zespołu obejmuje: (i) otrzymywanie kokryształów o potencjalnej aktywności biologicznej; (ii) określenie ich właściwości fizykochemicznych; (iii) wyznaczenie struktury krystalicznej tych związków; (iv) określenie aktywności biologicznej otrzymanych kokryształów (współpraca z zespołem z GUMED).

Pracownia Badań Luminescencyjnych (PBL). Studenci wykonujący prace licencjackie w PBL zapoznają się oraz uzyskają umiejętności praktyczne dotyczące różnych aspektów pomiarów fizykochemicznych z użyciem nowoczesnej i często unikatowej aparatury naukowej. W szczególności, tematyka pracy dotyczyć będzie jednego z następujących obszarów wiedzy:

− elementów syntezy heterocyklicznej (otrzymywanie i charakterystyka  luminogennych pochodnych akrydyny, flawonoli i innych); chromatografii klasycznej (TLC, LC), spektroskopii (NMR, UV-VIS, IR, spektrometria mas) i analizy termicznej (DSC, TG) w ustalaniu tożsamości nowych związków;

− fizykochemii i zastosowań luminogennych (świecących) związków organicznych (pomiary luminescencji i fluorescencji i ich zastosowanie w analizie śladowej);

−  metod obliczeniowych w badaniach struktury i mechanizmów reakcji organicznych (metody półempiryczne, DFT, TD-DFT, MP2).

− elementów immunodiagnostyki medycznej (znakowanie luminescencyjne i badanie reakcji immunochemicznych − współpraca z Katedrą Mikrobiologii PG).

−  analityki leków, witamin i innych prób biologicznych metodami wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC), podstawy oceny statystycznej wyników.

Wśród dostępnej aparatury badawczej znajdują się wysokiej klasy luminometry płytkowe (czytniki mikropłytek) − Ascent FL firmy Labsystems, Centro XS³ ze zliczaniem pojedynczych fotonów firmy Berthold  i inne, wykorzystywane obecnie w ultraczułych testach mikrobiologicznych (np. testy ELISA, CLIA, Western Blot), Fluorymetr stacjonarny Cary firmy Varian, zestawy HPLC z detektorem absorpcyjnym UV-Vis (Beckmann) oraz fluorescencyjnym (Waters), spektrofotometry absorpcyjne UV-Vis i IR (Perkin Elmer),   reaktor mikrofalowy i inne.

      Praca licencjacka wykonywana w PBL pozwoli na gruntowne opanowanie warsztatu pracy fizykochemika, co umożliwi podjęcie dalszych studiów magisterskich w wybranych przez Was specjalnościach. Zakończy się też nabyciem przez Was biegłości w dziedzinie pomiarów fizykochemicznych, wykorzystywanych nie tylko w laboratoriach naukowych, ale też przemysłowych, farmaceutycznych, mikrobiologicznych i innych − gdzie powszechnie stosuje się dziś fizykochemiczne metody analizy.

Pracownia Sensybilizatorów Biologicznych (PSB). Sensybilizatory to mówiąc prościej uczulacze. W PSB  poszukujemy substancji chemicznych, które wprowadzone do komórki nowotworowej uczulą ją na promieniowanie zarówno jonizujące (radioterapia nowotworów; w warunkach fizjologicznych komórki nowotworów charakteryzuje często niski poziom tlenu, co zwiększa ich oporność na promieniowanie wysokoenergetyczne i wymaga użycia uczulacza), jak i UV (fototerapia dynamiczna nowotworów). Głównym celem radio-/fototerapii jest selektywne uszkodzenie DNA, gdyż prowadzi ono do apoptozy, tj. programowanej śmierci komórki. Dlatego w naszej działalności naukowej: (i) projektujemy, przy wykorzystaniu narzędzi chemii komputerowej, molekuły uczulające DNA na promieniowanie, (ii) syntezujemy zaprojektowane teoretycznie indywidua (przede wszystkim modyfikowane nukleozydy), (iii) wprowadzamy je do syntetycznych molekuł DNA działając ligazą i polimerazą DNA lub wykorzystując reakcję PCR, (iv) naświetlamy/napromieniamy tak zmodyfikowane cząsteczki DNA i oznaczamy rodzaj i stopień uszkodzenia stosując różne warianty elektroforezy żelowej, HPLC/DHPLC oraz spektrometrię mas, (v) modyfikacje prowadzące szczególnie wydajnie do uszkodzeń wprowadzamy do genomu komórek nowotworowych, (vi) hodowle zawierające  znakowane komórki naświetlamy/napromieniamy, a następnie (vi) badamy odpowiedź komórkową używając szeregu metod takich jak: testy przeżywalności (np. MTT), cytometryczne określenie liczby komórek żywych, apoptycznych i nekrotycznych, oznaczenie liczby pęknięć jednoniciowych z wykorzystaniem testu TUNEL i cytometru przepływowego oraz testu kometowego, oznaczenie liczby pęknięć dwuniciowych (DSB) przez cytometryczne lub mikroskopowe określenie ilości ognisk γH2AX i 53BP1, określenie intensywności naprawy dwuniciowych pęknięć przez oznaczenie statusu markera NHEJ, głównej drogi naprawy DSB – ufosforylownej postaci białka DNA-PK, tj. pDNA-PK (western blot), klonogeniczny test przeżywalności, umożliwiający określenie możliwości wznowy proliferacji po zastosowaniu uczulacza wraz z określoną dawką promieniowania. 

Prace licencjackie wykonywane w Katedrze Chemii Fizycznej w roku akademickim 2013/2014 (w nawiasie wyszczególniono techniki/metody które wykorzystano realizując konkretną pracę licencjacką)

Pracownia Badań Luminescencyjnych

1. Synteza i spektroskopia pochodnych akrydyny o właściwościach luminogennych (synteza heterocykliczna, spektroskopia (NMR, MS, UV-Vis), fluorymetria) – opiekun K. Krzymiński.
2. Fluorymetryczne oznaczanie witaminy B₁ w ludzkiej krwi (techniki HPLC z detekcją fluorescencyjną oraz spektrofluorymetria stacjonarna, elementy statystyki) – opiekun K. Krzymiński.
3. Ocena sprawności kolumn chromatograficznych w systemie RP-HPLC (standaryzacja kolumn chromatograficznych) – opiekun K. Krzymiński.
4. Badanie i zastosowanie nowych znaczników luminescencyjnych wywodzących się od estrów akrydyniowych (elementy immunodiagnostyki medycznej, płytkowe pomiary luminescencji)  – opiekun K. Krzymiński.
5. Badania nad luminoforami na bazie kationów akrydyniowych (synteza związków heterocyklicznych, spektroskopia (NMR, MS, UV-Vis, IR), chromatografia HPLC, płytkowe pomiary luminescencji) − opiekun B. Zadykowicz.
6. Mechanizm reakcji chemiluminescencji kationu 10-metylo-9-((tiofenoksy)karbonylo)akrydyniowego (obliczenia kwantowochemiczne, technika HPLC z użyciem detektora absorpcyjnego) − opiekun B. Zadykowicz.

Pracownia Rentgenografii i Spektroskopii

7. „Struktura krystaliczna półhydratu kwasu 2,4-dihydroksybenzoesowego” (rentgenowska analiza strukturalna monokryształów, techniki krystalizacji związków, pomiary temperatury topnienia, otrzymywanie, krystalizacja, oczyszczanie związków chemicznych oraz badanie ich właściwości fizykochemicznych (rozpuszczalność, temperatura topnienia ustalanie struktury) – opiekun A. Sikorski.

Pracownia Sensybilizatorów Biologicznych

8. Badania właściwości elektrofilowych par zasad nukleinowych przy użyciu metod chemii obliczeniowej (chemia komputerowa/obliczenia kwantowochemiczne; praca w systemach unixowych, z użyciem oprogramowania Gaussian; umiejętność analizy i obróbki danych, pracy z programami graficznymi zarówno chemicznymi (GaussView), jak i ogólnego zastosowania (CorelDraw)) − opiekun P. Storoniak.
9. Zasady nukleinowe modyfikowane grupą cyjanianową jako potencjalne radiosensybilizatory” (chemia komputerowa/obliczenia kwantowochemiczne; praca w systemach unixowych, z użyciem oprogramowania Gaussian; umiejętność analizy i obróbki danych, pracy z programami graficznymi zarówno chemicznymi (GaussView), jak i ogólnego zastosowania (CorelDraw)) − opiekun L. Chomicz.
10. Pochodne zasad nukleinowych podstawionych grupą rodankową jako potencjalne radiosensybilizatory” (chemia komputerowa/obliczenia kwantowochemiczne; praca w systemach unixowych, z użyciem oprogramowania Gaussian; umiejętność analizy i obróbki danych, pracy z programami graficznymi zarówno chemicznymi (GaussView), jak i ogólnego zastosowania (CorelDraw)) − opiekun L. Chomicz.