Opracowanie perowskitowych opatrunków emitujących światło przyspieszających gojenie ran PEROLED

Nanokryształy perowskitowe (NCs) charakteryzują się wyjątkowymi właściwościami fotofizycznymi – możliwą regulacją przerwy energetycznej, wąską emisją, silnym pochłanianiem światła i wysoką tolerancją defektów. Te cechy sprawiają, że znajdują zastosowanie m.in. w ogniwach słonecznych czy diodach LED. Ostatnio zaczęto wykorzystywać je także w zastosowaniach biomedycznych – terapie świetlne z użyciem perowskitów stają się zaawansowanym narzędziem wspomagającym gojenie ran. Projekt PEROLED ma na celu syntezę nanokryształów perowskitowych i rozwój terapii świetlnych wspomagających regenerację tkanek.

Podczas snu organizm przechodzi w tryb spoczynku. Rytm dobowy (cyrkadianowy) reguluje sen i czuwanie, ale także aktywność komórek. Ostatnie badania wykazały, że rytm dobowy wpływa również na procesy gojenia – rany powstałe nocą goją się dwukrotnie wolniej niż te zadane za dnia. Opóźnione gojenie zwiększa ryzyko infekcji i powikłań. Dlatego projekt koncentruje się na rozwoju opatrunków emitujących światło, które stymulują procesy naprawcze skóry.

Celem naukowym projektu jest synteza wysoko stabilnych, pojedynczych, monodyspersyjnych i jednofazowych halogenkowych nanokryształów perowskitowych [CsPbX₃, gdzie X = Cl, Br, I] za pomocą zmodyfikowanej metody iniekcji na gorąco. Dzięki intensywnej emisji światła, wysokiej czystości koloru i możliwości jego regulacji, zostaną opracowane elastyczne ogniwa elektrochemiczne PeLECs. Zostaną one zaimplementowane w opatrunki świetlne wspierające gojenie ran.

Projekt został podzielony na pięć pakietów roboczych (WP):

1. Synteza stabilnych halogenkowych NCs perowskitów

2. Wytwarzanie PeLECs z wykorzystaniem różnych warstw transportujących elektrony i dziury

3. Opracowanie prototypu PeLECs na elastycznym podłożu PET

4. Optymalizacja i integracja prototypu z opatrunkiem

5. Ocena wpływu deformacji mechanicznych na funkcjonalność opatrunku

Na początku projektu kierownik zsyntetyzuje nanokryształy metodą zmodyfikowanej iniekcji na gorąco, eliminując toksyczny 1-oktadeken i zastępując go produktami handlowymi na bazie oliwy z oliwek – pełniącymi rolę rozpuszczalnika i środka rozpuszczającego Cs i Pb. Stabilność w powietrzu zostanie zwiększona dzięki pasywacji ligandami (1-dodekanotiol lub 1-oktadekanotiol) oraz domieszkowaniu Cu²⁺. Finalnie powstaną PeLECs emitujące światło czerwone, zielone i niebieskie, aktywujące procesy gojenia regulowane rytmem dobowym.

Projekt pozwoli na syntezę stabilnych nanokryształów perowskitowych i stworzenie elastycznych ogniw PeLECs do zastosowania w opatrunkach. Charakterystyka strukturalna i optyczna (np. mikroskopia TEM, analiza Rietvelda) umożliwi stabilne uzyskiwanie materiału zarówno w roztworze, jak i w formie cienkich warstw. Wyniki zostaną opublikowane w renomowanych czasopismach i przedstawione na konferencjach międzynarodowych. Projekt wnosi istotny wkład w rozwój chemii materiałów i technologii medycznych.

Lokalizacja projektu

Sieć Badawcza Łukasiewicz – PORT Polski Ośrodek Rozwoju Technologii
ul. Stabłowicka 147, 54-066 Wrocław

PORT rozwija nowe technologie dla przemysłu, koncentrując się na nauce o materiałach i biotechnologii. Zatrudnia ambitnych naukowców, korzystających z nowoczesnej infrastruktury laboratoryjnej. Wspiera rozwój polskich firm, takich jak XTPL czy SensDx, oraz współpracuje z globalnymi koncernami – Roche, Pfizer, Amgen, LG. PORT jest częścią trzeciej największej sieci badawczej w Europie – Sieci Badawczej Łukasiewicz, łączącej ponad 26 instytutów w Polsce.

Podsumowanie projektu

Badania nad perowskitami są dynamiczne ze względu na ich wartość użytkową i zastosowania w nowoczesnych urządzeniach. Projekt PEROLED wykorzystuje wieloletnie doświadczenie kierownika w tworzeniu nieorganicznych warstw perowskitowych i rozwijaniu urządzeń o potencjale terapeutycznym.
Projekt skupia się na:

1. Syntezie stabilnych halogenkowych NCs

2. Wytwarzaniu PeLECs z różnymi warstwami transportującymi

3. Tworzeniu elastycznych prototypów

4. Integracji ich z opatrunkiem

5. Badaniu wpływu zginania i deformacji mechanicznej na funkcjonalność

Na początku projektu kierownik zsyntetyzował wysoko stabilne kropki kwantowe perowskitu, odpowiednie do zastosowania w elastycznych PeLECs emitujących czerwone i zielone światło.

Udział kierownika projektu w wydarzeniach naukowych

Wydarzenia popularyzujące naukę

• Piknik naukowy – 09.10.2024

• Weekend otwarcia wystawy o miłości – 14.03.2025

Konferencje naukowe

• Electron Devices Technology and Manufacturing, Bengaluru, Indie – 01–07.03.2024

• E-MRS 2024 Spring Meeting, Strasburg, Francja – 27–31.05.2024

• SCINT2024, Uniwersytet w Mediolanie – Bicocca, Włochy – 08–12.07.2024

• ICBME 2024, Singapur – 09–12.12.2024

• Konferencja Metal Halide Perovskites 2024, NISER, Bhubaneswar, Indie – 13–17.12.2024

• MATSUS25, Sewilla, Hiszpania – 03–07.03.2024

Warsztaty

• Gdański Uniwersytet Medyczny, Polska – 01–02.06.2024

• Indian Institute of Technology Kharagpur, Indie – 24–31.03.2025

Kontakt

dr Somnath Mahato
somnath.mahato@port.lukasiewicz.gov.pl