Strona główna / Działalność Naukowa / Tematyka badań

 

Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych (CBMiM) należy do sieci instytutów Polskiej Akademii Nauk. CBMiM prowadzi badania z zakresu chemii organicznej, chemii bioorganicznej oraz chemii i fizyki polimerów ze szczególnym ukierunkowaniem na prace w zakresie zaawansowanych materiałów zarówno nisko-, jak i wysokocząsteczkowych.

Zainteresowania chemików i fizyków zajmujących się polimerami w CBMiM skupiają się na rozwoju i zastosowaniu oryginalnych metod syntezy wybranych polimerów, szczególnie biodegradowalnych i na wytwarzaniu materiałów polimerowych o budowie kontrolowanej na poziomie mikro i nanorozmiarów. Badane są układy mikro i nanocząstek a także procesy chemiczne na powierzchniach. Jest to użyteczne w zastosowaniach medycznych, biologicznych, w konstrukcji biosensorów i czujników optycznych. Uwaga jest skupiona na kontrolowanej syntezie polimerów biodegradowalnych z różną topologią i/lub strukturą stereochemiczną. Przedmiotem badań są oddziaływania polimerów z materiałami nieorganicznymi i powstawanie hybryd polimer-materiał nieorganiczny. Zostały rozwinięte nowe metody charakteryzacji polimerów, oparte o techniki takie jak: NMR, MALDI TOF, SEC, SEM, TEM, AFM. Prowadzone są podstawowe badania mechanizmu polimeryzacji z otwarciem pierścienia, oraz termodynamiki i kinetyki procesu. Wiele uwagi  zespoły poświęcają zbadaniu  relacji między strukturą i właściwościami fizycznymi polimerów, w szczególności mechanicznymi, cieplnymi, optycznymi i elektrycznymi. Zagadnienia związane z krystalizacją polimerów (rola zapętleń makrocząstek, krystalizacja na powierzchniach i krystalizacja w warunkach przetwórstwa) są również przedmiotem naszych zainteresowań. Wymienione problemy badawcze mają duże znaczenie w przypadku układów heterogenicznych, mieszanin, polimerów napełnianych oraz dla zrozumienia mechanizmów poprawy właściwości mechanicznych. Modelowanie matematyczne i symulacje komputerowe są stosowane w celu przewidywania mikrostruktury polimerów i kinetyki powstawania struktury nadcząsteczkowej, w szczególności, gdy łańcuchy makrocząstek mają skomplikowaną topologię.

Chemia związków organicznych ukierunkowana jest na rozwój nowych metod stereoselektywnej syntezy organicznych związków fosforu i siarki, w których heteroatomy stanowią centra stereogeniczne. Optycznie czynne substraty heteroorganiczne stosowane są w syntezie nowych chiralnych katalizatorów i ligandów dla chemii metaloorganicznej. Obok klasycznych chemicznych metod syntezy tych związków, zastosowanie biokatalizatorów (enzymów i surowych preparatów komórkowych) umożliwia syntezę chiralnych, nieracemicznych związków heteroorganicznych, niedostępnych na innych drogach. Reagenty zawierające fosfor, siarkę i selen są stosowane jako ważne substraty w syntezie biologicznie aktywnych produktów naturalnych. W ten sposób dokonano syntezy serii antybiotyków cyklopentanoidowych i różnorodnych leków, takich jak metylenomycyny, sarkomycyna, rosaprostol, neplanocyna, prostaglandyny i ich pochodne. Nowe metody opracowane w CBMiM są wykorzystywane do syntezy związków zawierających połączenia poltiofenowe oraz syntezy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i heteroaromatycznych (substraty dla organicznej elektroniki molekularnej, związków biologicznie czynnych oraz katalizatorów metaloorganicznych).

Profilem naukowym chemii biorganicznej jest stereokontrolowana synteza P-chiralnych analogów biofosforanów, w tym związków znakowanych izotopami tlenu, tiofosforanów, amidofosforanów i metanofosfonianów. Rozpoczęte 20 lat temu pionierskie prace nad enancjospecyficzną syntezą P-chiralnych leków przeciwnowotworowych sformułowały podstawy dla chirotechnologii. Obecnie znajdują one swoją kontynuację w opracowanej metodzie zautomatyzowanej syntezy P-chiralnych tiofoforanowych analogów oligonukleotydów, które jako mieszaniny diastereoizomerów były dogłębnie badaną klasą oligonukleotydów stosowanych w strategii antysensowej.

Charakterystyka struktur nowych związków i substancji złożonych jest poważnym wyzwaniem dla naukowców zajmujących się dyscypliną naukową jak: chemia organiczna i bioorganiczna, chemia polimerów, jak również inżynieria materiałowa. W CBMiM podstawową metodą  instrumentalną używaną do tych badań jest spektroskopia NMR i spektrometria masowa. Materiały syntetyczne i produkty naturalne są badane zarówno w fazie płynnej jak i stałej. Związek  pomiędzy strukturą molekularną i / lub nadmolekularną a własnościami fizyko-chemicznymi jest jednym z głównych obszarów badań.