Diamentowe czujniki – technologia, która może odmienić diagnostykę medyczną z patentem europejskim
Zespół prof. Roberta Bogdanowicza z Katedry Optoelektroniki Politechniki Gdańskiej otrzymał od Europejskiego Urzędu Patentowego wyłączne prawa na innowacyjne elektrody wykorzystujące nanodiamenty. To jeden z nielicznych tego typu patentów w Europie. Jednocześnie pozytywnie zaopiniowane zostało kolejne zgłoszenie patentowe – dotyczące sond optycznych z kwantowymi centrami barwnymi. Obie technologie mogą znacząco wpłynąć na przyszłość diagnostyki medycznej.
Patent chroni rozwiązanie, nad którymi naukowcy Politechniki Gdańskiej pracowali przez trzy lata – dwuwarstwową elektrodę łączącą drukowaną w 3D matrycę grafenowo-polimerową z ultracienką warstwą nanodiamentów. Dlaczego jest ono tak ważne?
– Tradycyjne czujniki biologiczne mają poważny problem: po krótkim czasie użytkowania w płynach ustrojowych pokrywają się warstwą białek i tracą czułość. Diamentowa powierzchnia jest na to odporna, a jednocześnie przewodzi prąd i reaguje na obecność bakterii, wirusów czy markerów nowotworowych – mówi prof. Robert Bogdanowicz, który kieruje zespołem badawczym.
Świecący nanodiament i pomiar tak czuły, że wykrywa nawet niewielkie białka
Drugie rozwiązanie idzie jeszcze o krok dalej.
– Opracowaliśmy metodę modyfikacji światłowodowych sond optycznych cząstkami diamentu zawierającymi centra azot-wakancja, czyli defekty krystaliczne, które mają unikalne właściwości polegające na tym, że fluorescują pod wpływem światła i reagują na pola magnetyczne na poziomie pojedynczych cząsteczek. System łączy fluorescencję nanodiamentów z interferometrią światłowodową, umożliwiając wykrywanie bardzo małych białek o masie poniżej 30 kDa. To otwiera drogę do ultraczułej diagnostyki, teoretycznie aż do poziomu pojedynczych biomolekuł – podkreśla prof. Bogdanowicz.
Za sukcesem naukowców Politechniki Gdańskiej stoją niemal dwie dekady systematycznych badań. Zespół rozwijał technologię kontrolowanej syntezy cząstek diamentowych metodą CVD, eksperymentując z nowatorskimi prekursorami azotu i technikami funkcjonalizacji powierzchni. Badacze współpracowali także z czołowymi ośrodkami w kraju i za granicą – od Caltech w USA, przez Uniwersytet Warszawski i Uniwersytet Jagielloński, po laboratoria w całej Europie. Kluczowe finansowanie zapewnił projekt FNP TEAM-NET Qunna.
Pierwsza taka produkcja nanodiamentów kwantowych w Polsce
Technologia nie pozostaje jednak zamknięta w murach uczelni. W ramach centrum SUSDIAM uruchomiono już niskoseryjną produkcję funkcjonalizowanych nanodiamentów kwantowych – pierwszą tego typu w Polsce. Produkty trafiają do klientów z branży biotechnologicznej i medycznej w całej Europie za pośrednictwem platformy nanodiamonds.eu.
Uzyskanie europejskiej ochrony patentowej sfinansowano z programu Titanium w ramach inicjatywy IDUB Politechniki Gdańskiej.
Współtwórcami rozwiązań są: prof. dr hab. inż. Robert Bogdanowicz, dr inż. Mateusz Ficek, dr inż. Michał Rycewicz, dr inż. Daria Majchrowicz, dr inż. Anna Dettlaff, mgr inż. Marcin Kowalski i dr inż. Srinivasu Kunuku.