Trzy projekty naszych badaczek i badacza otrzymały dofinansowanie w ramach programu First Team FENG od Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. W sumie na badania przyznano im niemal 12 mln złotych. 

Program First Team FENG umożliwia zdobycie finansowania na założenie zespołu badawczego, zakup aparatury i prowadzenie w Polsce innowacyjnych badań z potencjałem aplikacyjnym. W każdym projekcie planowana jest współpraca z zagranicznym partnerem naukowym i krajowym partnerem gospodarczym, przy czym wsparcie finansowe udzielone zostało wyłącznie wnioskującej organizacji badawczej z Polski.

Do naboru wniosków w edycji 1/2024 zgłoszono 174 projekty, a dofinansowanie, dzięki środkom z Funduszu Europejskiego dla Nowoczesnej Gospodarki (FENG), na łączną kwotę niemal 71 mln zł otrzymało 18 projektów, w tym trzy z Politechniki Wrocławskiej:

• dr hab. inż. Joanna Olesiak-Bańska, prof. uczelni (Wydział Chemiczny) - Nanoklastry jako multimodalne znaczniki w korelatywnej mikroskopii fluorescencyjnej i elektronowej (NANOCLEM). Wartość projektu: 3 929 681,20 zł (kwota dofinansowania 3 824 337,52).
  
  
• dr hab. inż. Paulina Kasperkiewicz-Wasilewska, prof. uczelni (Wydział Chemiczny) - InSEPSia: Innowacyjne metody wczesnej diagnostyki sepsy oparte na multiparametrycznej analizie biomarkerów. Wartość projektu i kwota dofinansowania: 3 999 520 zł.
   
• dr inż. Grzegorz Ziółkowski (Wydział Mechaniczny) - Inteligentny system wsparcia współrzędnościowych pomiarów tomograficznych AiSSIST. Wartość projektu i kwota dofinansowania: 4 000 000 zł.

Nasza uczelnia otrzymała najwięcej grantów spośród wszystkich beneficjentów, ex aequo z Międzynarodowym Instytutem Mechanizmów i Maszyn Molekularnych Polskiej Akademii Nauk, a projekt prof. Joanny Olesiak-Bańskiej był najwyżej ocenionym ze wszystkich zgłoszonych.

Rozwój mikroskopii korelacyjnej

W ramach projektu „NANOCLEM”, którym kieruje prof. Joanna Olesiak-Bańska z W3, powstanie nowy typ nanocząstek złota, który będzie kompatybilny z dwiema technikami mikroskopowymi: fluorescencyjną i elektronową.

– Aby zrozumieć procesy biologiczne, potrzebny jest złożony obraz, z wielowymiarowymi informacjami o makro-, mezo- i mikroskopowej strukturze komórek, ich dynamice, funkcji i składzie chemicznym – wyjaśnia prof. Olesiak-Bańska. – Ponieważ żadna pojedyncza technika obrazowania nie jest w stanie ujawnić wszystkich tych szczegółów, mikroskopia korelacyjna jest jedynym sposobem na całościowe zrozumienie procesów biologicznych, w tym odpowiedzi organizmów i komórek na czynniki środowiskowe,czy chorobotwórcze.

Dlatego w ostatnich latach nastąpił znaczny wzrost zainteresowania mikroskopią korelacyjną: łączącą mikroskopię fluorescencyjną i elektronową (correlative light-electron microscopy – CLEM). Technika ta zapewnia równoczesne obrazowanie funkcji komórki (dzięki mikroskopii fluorescencyjnej) i struktur komórkowych (dzięki mikroskopii elektronowej).

Jednak jednym z głównych ograniczeń szerokiego wprowadzenia CLEM w badaniach biologicznych i przedklinicznych jest brak znaczników odpowiednich równocześnie dla obydwu technik.

– W projekcie „NANOCLEM” opracujemy nowy typ nanocząstek złota, który będzie kompatybilny z obiema technikami mikroskopowymi – zaznacza badaczka z Wydziału Chemicznego. – Znaczniki, które proponujemy, będą wykazywały funkcjonalność wykraczającą poza obecnie stosowane rozwiązania oraz kontrolowane wnikanie i lokalizację w strukturach biologicznych, wynikającą z małego rozmiaru znacznika i kontroli właściwości hydrofobowych i hydrofilowych.

Technologia naszych chemików oparta zostanie na nanoklastrach złota o atomowej precyzji (tj. dokładnie znanej liczbie atomów złota i funkcjonalnych ligandów), które zapewnią możliwość kontrastowania dla mikroskopii elektronowej i równocześnie wydajną fluorescencję, a także stabilność i doskonałą powtarzalność opracowanych procedur znakowania modelowych materiałów biologicznych.

Partnerem naukowym jest prof. Paul Verkadem, wybitny specjalista od bioobrazowania na University of Bristol (Wielka Brytania), gdzie jego laboratorium rozwija zaawansowane techniki biologii molekularnej i bioobrazowania oraz jeden z pionierów mikroskopii korelacyjnej CLEM. W projekcie „NANOCLEM” bierze także udział, jako partner gospodarczy, firma Prochimia Surfaces.

Badania zespołu prof. Olesiak-Bańskiej potrwają cztery lata. Wkrótce ruszy rekrutacja dla młodych badaczy i doktorantów, którzy chcieliby dołączyć do jej grupy. Szczegóły można znaleźć na stronie nona.pwr.edu.pl.

Nowatorski test na sepsę

Również cztery lata potrwa realizacja pomysłu prof. Pauliny Kasperkiewicz-Wasilewskiej, także badaczki z Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej.

W ramach projektu nSEPSia planowane jest stworzenie szybkiego, kompleksowego, łatwego w użyciu i taniego kasetowego testu diagnostycznego, który potwierdzi lub wykluczy obecność sepsy.

– Ponadto dostarczy on precyzyjnych informacji o przyczynie choroby, umożliwiając tym samym błyskawiczne dostosowanie leczenia oraz monitorowanie postępu leczenia – wyjaśnia prof. Paulina Kasperkiewicz-Wasilewska. 

Odbiorcami takiego testu będą zarówno firmy diagnostyczne, szpitale, jak i pacjenci, którzy będą mogli wykonać test w warunkach domowych. 

– W projekcie uczestniczyć będzie jeden partner gospodarczy, jeden naukowy oraz dwóch doktorantów, jeden postdoc, a także studenci - wylicza badaczka z W3.

Unikalny system pomiarowy

Maksymalną kwotę dofinansowania (4 mln zł) otrzymał projekt AiSSIST, którego kierownikiem jest dr inż. Grzegorz Ziółkowski z Wydziału Mechanicznego. Jego pomysł będzie realizowany w Laboratorium Technicznej Tomografii Komputerowej, a celem będzie opracowanie inteligentnego systemu wspomagającego użytkownika w realizacji trójwymiarowych pomiarów tomograficznych (XCT).

– Technologie te znajdują szerokie zastosowanie w badaniach naukowych oraz różnych sektorach przemysłu, wspierając nieniszczącą analizę geometrii obiektów – opisuje dr inż. Grzegorz Ziółkowski.

Czteroletni projekt badacza z W10 koncentruje się na analizie fizycznych i technicznych ograniczeń współczesnych metod tomograficznych oraz na opracowaniu innowacyjnych strategii ich przezwyciężania — w szczególności poprzez wirtualizację procesu pomiarowego oraz wykorzystanie metod uczenia maszynowego i głębokiego (ML/DL). 

–  Obecnie stosowane systemy XCT nie są objęte formalną standaryzacją i nie umożliwiają kompleksowej oceny niepewności pomiarowej, co wynika ze złożoności całego procesu oraz wzajemnych zależności pomiędzy jego poszczególnymi etapami. Nasz projekt proponuje nowatorskie metody optymalizacji parametrów akwizycji, rekonstrukcji i segmentacji, a także zaawansowane techniki korekcji artefaktów pomiarowych – wyjaśnia naukowiec.

Efektem prac będzie system AiSSIST, umożliwiający automatyczne dostosowanie parametrów pomiarowych na podstawie fizycznych zasad obrazowania tomograficznego. – Pozwoli on na cyfrowe odwzorowanie procesu pomiarowego w formie tzw. cyfrowego bliźniaka (digital twin) oraz na zaawansowaną korekcję danych z wykorzystaniem wyjaśnialnej sztucznej inteligencji (XAI) – mówi badacz z W10. – Jego wdrożenie umożliwi obiektywne i powtarzalne zarządzanie całym procesem pomiarowym, co znacząco zwiększy wiarygodność, przewidywalność oraz potencjał standaryzacji tomograficznych pomiarów współrzędnościowych – dodaje.

Projekt będzie realizowany przez interdyscyplinarny zespół badawczy z Politechniki Wrocławskiej, uzupełniony przez doktorantów, studentów oraz specjalistę ds. technologii, odpowiedzialnego za koordynację prac wdrożeniowych. Partnerem naukowym będzie prof. Wojciech Matusik, specjalista w dziedzinie elektrotechniki i informatyki, związanym z Laboratorium Informatyki i Sztucznej Inteligencji (CSAIL) na Massachusetts Institute of Technology (MIT). Natomiast partnerem przemysłowym firma ITA.