Technologie chemiczne dają nam life science

650
autor Jan Zych: Politechnika Krakowska

Zespół INTECH PK prezentuje wybrane innowacje z obszaru life science, które powstały w ostatnim okresie na Wydziale Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej.

Zespół INTECH PK, działającej na Politechnice Krakowskiej spółki odpowiedzialnej za komercjalizację rozwiązań naukowych, regularnie współpracuje z badaczami reprezentującymi uczelnię. Poniżej prezentujemy kilka najciekawszych rozwiązań life science, nad którymi pracują specjaliści Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej (WIiTCH).

Ultradźwięki w nowej roli

Pierwszym z rozwiązań jest wykorzystanie ultradźwięków do syntezy API. Okazuje się, że ultradźwięki powszechnie stosowane m.in. w przemyśle mogą przysłużyć się ludzkości w zaskakujący, nieznany wcześniej sposób. Korzystając z urządzeń i sprzętów, które do tej pory stosowano do syntezy związków organicznych, da się opracować uniwersalne warunki do otrzymywania leków z różnych grup: antydepresantów, leków przeciwnowotworowych czy przeciwbólowych. Syntezie podlegają zarówno środki ochrony roślin, jak i związki organiczne, a przeprowadzić można ją również w wodzie – jako rozpuszczalniku z użyciem nietoksycznych reagentów. Opracowaną przez politechnicznych naukowców metodę można także stosować przy otrzymywaniu nowych związków bioaktywnych tzw. bibliotek związków.

Nowa metoda wytwarzania leków niesie ze sobą szereg zalet. Do tych najważniejszych należy jej niska energetyczność, stanowiąca atrakcyjną alternatywę wobec klasycznych sposobów mieszania czy ogrzewania. Naukowcy przy większości liczbie syntez zaobserwowali zwiększoną szybkość reakcji przy jednoczesnej poprawie selektywności i reaktywności. Zmniejszeniu ulega ilość opadów powstających w całym procesie. Warto zwrócić uwagę, że istnieje możliwość, aby opisywaną w tym akapicie metodę – zwaną również sonochemiczną metodą syntezy leków – prowadzić na dużą skalę.

Do reprezentującego Wydział Inżynierii oraz Technologii Chemicznej zespołu naukowców, który opracował ten innowacyjny sposób otrzymywania leków, wchodzą dr inż. Jolanta Jaśkowska – kierownik projektu, dr hab. inż. Przemysław Jodłowski, prof. PK oraz doktoranci na PK: mgr inż. Anna Karolina Drabczyk, mgr inż. Damian Kułaga i mgr inż. Przemysław Zaremba. Zespół badawczy pod kierunkiem dr inż. Jaśkowskiej ma na swoim koncie również mechanochemiczne metody syntezy API oraz metody syntezy API w obecności promieniowania mikrofalowego. Wszystkie ww. rozwiązania objęte są zgłoszeniem patentowym lub ochroną patentową. Kolejnym planowanym działaniem jest współpraca z partnerem branżowym przygotowująca do rynkowego wdrożenia.

Kosmetyki naprawdę naturalne

Kolejnym nowatorskim rozwiązaniem, mającym swój rodowód w laboratoriach WIiTCH są technologie wykorzystujące lokalne surowce pochodzenia naturalnego, jako składniki kosmetyków wpisujących się w najnowsze trendy rynkowe. Za tym pomysłem stoi zespół naukowców w składzie dr hab. inż. Elżbieta Sikora, prof. PK – kierownik zespołu naukowego, dr inż. Magdalena Malinowska, dr inż. Małgorzata Miastkowska, dr inż. Elwira Lasoń, dr inż. Karolina Śliwa oraz prof. dr hab. inż. Jan Ogonowski, profesor senior PK, który służył naukowcom wsparciem merytorycznym.

Efektem prac naukowców jest m.in. wykorzystanie surowców pochodzenia naturalnego w preparatach kosmetycznych, które pomagają w pielęgnacji skóry i włosów. Chodzi tu np. o zastosowanie olejów z nasion owoców jagodowych (czarnej porzeczki, truskawki, maliny czy aronii), pozyskanych w warunkach nadkrytycznego CO2, jako regenerujących i poprawiających kondycję skóry  emolientów. Stanowią one bogate źródło NNKT (niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe). Innym kierunkiem jest  tworzenie opartych o naturalne składniki receptur kosmetyków do pielęgnacji skóry i włosów, zawierających bogate w związki bioaktywne ekstrakty m.in z kwiatostanów czarnego bzu, czeremchy czy ekstrakt micelarny z uczepu trójlistkowego. Zespół z Politechniki Krakowskiej z powodzeniem zajmuje się również poszukiwaniem alternatywnych metod stabilizowania czystości mikrobiologicznej produktów kosmetycznych. Istotny element pracy badawczej Zespołu stanowi opracowywanie innowacyjnych form fizykochemicznych: nanoemulsji, nanoemulżeli czy nanocząstek lipidowych. Znacząco poprawiają one efektywność działania produktów kosmetycznych. Interesującą cześć prac prowadzonych w ostatnim czasie stanowią badania dotyczące zastosowania olejków eterycznych jako wielofunkcyjnych surowców w kosmetykach i wyrobach medycznych.

Prowadzony przez prof. Elżbietę Sikorę zespół naukowy ma na swoim koncie szereg rozwiązań z dziedziny surowców i produktów kosmetycznych. Są one przedmiotem patentów, a część z nich – również wdrożeń rynkowych.

Jeszcze bardziej innowacyjny druk 3D

Technologia druku 3D wciąż postrzegana jest jako nowe rozwiązanie. Tym bardziej trzeba więc docenić wyniki badań zespołu pod kierunkiem dr hab. inż. Joanny Ortyl, prof. PK. Pracuje on nad nowymi systemami fotoinicującymi dedykowanymi do druku 3D-VAT w zakresie światła widzialnego z wykorzystaniem zjawiska jednoczesnego inicjowania różnych typów procesów fotopolimeryzacji. Technologia druku 3D  z użyciem ciekłych fotopolimerów polega na tworzeniu przestrzennych obiektów w wyniku procesu utwardzania żywicy światłem widzialnym emitowanym przez diody LED. Proces druku 3D ma w tym wypadku charakter ciągły i jednorodny a wytwarzane modele są drukowane przez utwardzanie  kolejnych warstw ciekłego fotoczułego materiału. Aktualnie opracowane innowacyjne systemy fotoinicjujące  gwarantują zwiększenie rozdzielczości wydruku końcowego a także skrócenie czasu druku. Co więcej pozwalają na inicjowanie czyli rozpoczynanie różnych pod względem chemicznych procesów fotopolimeryzacji w tym samym czasie, bez konieczności użycia różnych inicjatorów lub różnych systemów fotoinicujacych. Opracowany przez naukowców system fotoinicujacy gwarantuje efektywne zachodzenie procesów fotopolimeryzacji w zakresie światła widzialnego zarówno polimeryzacji rodnikowej jak i kationowej.  Takie prowadzenie procesu druku z wykorzystaniem różnych typów procesów fotopolimeryzacji i różnych typów monomerów daje szerokie możliwości w konstruowaniu nowych materiałów do druku 3D a tym samym daje szerokie możliwości uzyskiwania drukowanych przestrzennie obiektów o dużej wytrzymałości mechanicznej.

W ramach działalności naukowo-badawczej realizowanej pod nadzorem prof. Ortyl w Laboratorium Fotochemii i Spektroskopii Optycznej na WIiTCH powstają również takie rozwiązania, jak Molecular design, synthesis and application of photoinitiator-catalysts (PICs) for photopolymerization reactions (zastosowanie w branżypowłokotwórczej – poligrafia, meblarstwo, lakiernictwo i motoryzacja, druk 3D, w branży polimerowej – do otrzymywania nowych połączeń polimerowych i kopolimerowych), Implementacja fotogeneratorów mocnych kwasów protonowych (PAG-s) opartych o Innowacyjne molekuły akcelerujące do aplikacji w przemyśle fotoutwardzalnych powłok polimerowych (przemysł poligraficzny – lakier UV , farby UV), Zaawansowane fotoutwardzalne nanokompozyty polimerowe otrzymywane w technologiach szybkiego prototypowania 3D-VAT (druk 3D z wykorzystaniem technik fotochemicznych, produkty fotosieciowane, kompozyty otrzymywane na drodze druku 3D).

Tak bogata oferta prac badawczych jest możliwa dzięki licznemu zespołowi, w skład którego wchodzą pracownicy naukowi, doktoranci i studenci PK: dr hab. inż. Joanna Ortyl, prof. PK, prof. dr hab. inż. Roman Popielarz, mgr inż. Paweł Fiedor, mgr Emilia Hola,  mgr Filip Petko, mgr inż.  Maciej Pilch, mgr inż.  Patryk Szymaszek, , mgr inż. Andrzej Świeży, mgr inż. Wiktoria Tomal, mgr inż. Monika Topa, mgr inż. Magdalena Jankowska, mgr inż. Patrycja Środa, inż. Dominika Krok, Paweł Niezgoda, Paweł Stalmach, Katarzyna Starzak.

Współpraca w zakresie dalszego rynkowego rozwoju technologii prowadzona jest przez politechniczny spin-off Photo4Chem sp. z o.o. założony w 2020 r. przez dr hab. inż.  Joannę Ortyl, prof. PK, prof. dr hab. inż. Dariusza Bogdała oraz zespół INTECH PK. Jednym z kluczowych obszarów aktualnej działalności spółki jest komercjalizacja technologii druku 3D z użyciem ciekłych fotopolimerów w ramach programu akceleracyjnego KPT ScaleUp.

Przedstawione w niniejszym artykule technologie, stanowiące wizytówkę Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej niech będą zachętą dla przedsiębiorców do tworzenia konkurencyjnych produktów i usług w oparciu o potencjał naukowy Politechniki Krakowskiej.

Opisane w artykule rozwiązania są częściowo dofinansowane w ramach realizowanego na Politechnice Krakowskiej programu MEiN Inkubator Innowacyjności.

Materiały i treść do powyższego artykułu zostały dostarczone przez INTECH PK. Autorami tekstu są: Izabela Paluch i Przemysław Zieliński / INTECH PK. Artykuł współfinansowano w ramach projektu Inkubator Innowacyjności 4.0.

Obrazek posiada pusty atrybut alt; plik o nazwie intech_banner_sierpien-1024x289.jpg
Poprzedni artykuł2 000 euro bez wkładu własnego na współpracę z Norwegią! – konkurs Travel Grants dla MŚP
Następny artykułPoszukiwani partnerzy do projektu z sektora biogospodarki i zdrowej żywności