Projekty B+R w IBiB PAN

Opracowanie sposobów otrzymywania podkładów do hodowlo chondrocytów przeznaczonych na bio-sztuczne implanty.
Budżet 518000 PLN; Numer zamówienia: N N518 4058 33
Warstwa chrząstki pokrywająca dystalną część kości ma bardzo ograniczoną zdolność do regeneracji. Celem projektu było opracowanie sposobu regeneracji uszkodzeń pełnej grubości chrząstki w stawach kolanowych królików. W tym celu opracowano i zastosowano szerokoporowatą membranę polisulfonową jako podłoże do hodowli autologicznych chondrocytów. Uzyskano pełną regenerację chrząstki w stawach królików. Stwierdzono, że opracowana membrana do hodowli komórkowych 3D może być również zastosowana w przypadku innych komórek.

Modelowe centrum leczenia cukrzycy integrujące nowatorskie systemy, w tym telematyczne, przeznaczone do technicznego wspomagania monitorowania stanu pacjenta, jego leczenia, edukacji i prowadzenia wybranych badań przesiewowych
Budżet: 1 080 000 PLN; Projekt rozwojowy MNiSW nr R13 02302

Celem projektu było opracowanie systemu o nazwie Modelowe Centrum Leczenia Cukrzycy, w którym zostały zintegrowane nowatorskie, efektywne rozwiązania teleinformatyczne, przeznaczone do technicznego wspomagania monitorowania stanu pacjenta, jego leczenia, edukacji i prowadzenia badań przesiewowych retinopatii cukrzycowej. Podstawowa struktura Centrum obejmuje centralny moduł edukacyjny, moduł badań przesiewowych oraz cztery moduły specjalistyczne poświęcone leczeniu: powikłań kardio-diabetologicznych, (2) zespołu stopy cukrzycowej, (3) cukrzycy w czasie ciąży, w tym cukrzycy ciążowej i cukrzycy typu 1 oraz (4) trudnej / rozchwianej cukrzycy. Oprogramowanie Centrum stanowi nowoczesne rozwiązanie wspomagające opiekę medyczną z wykorzystaniem technologii telematycznej w obszarze teleopieki domowej i mobilnej.

Wykorzystanie map EKG o wysokiej rozdzielczości w nieinwazyjnej diagnostyce choroby niedokrwiennej serca i ocenie żywotności mięśnia sercowego
Budżet: 520 000 PLN; Numer projektu: N N518 504 339; Okres realizacji: 16.09.2010-15.03.2013;
Przedmiotem pracy jest opracowanie nieinwazyjnej metody, która pozwoli na wczesne wykrywanie choroby niedokrwiennej serca (ChNS) a także na ocenę żywotności mięśnia sercowego u chorych z niedokrwienną niewydolnością serca. Proponowana metoda opiera się na analizie map sygnałów EKG o wysokiej rozdzielczości rejestrowanych podczas próby wysiłkowej. W ramach projektu zostaną opracowane i zaimplementowane, w postaci oprogramowania, procedury odszumiania i analizy wieloodprowadzeniowych sygnałów EKG wysokiej rozdzielczości. Badania będą prowadzone na grupie 100-120 chorych z niedokrwienną niewydolnością serca. Wartość diagnostyczna nowej metody zostanie zweryfikowana wynikami koronarografii i badaniami metodą radioizotopową SPECT. Przeprowadzone badania dostarczą nowych informacji o działaniu układu przewodząco-bodźcotwórczego serca podczas wysiłku oraz o jego zaburzeniach spowodowanych chorobą niedokrwienną serca.

Opracowanie nowoczesnego zestawu diagnostycznego do nieinwazyjnych badań mikrokrążenia krwi metodą laserowo-dopplerowską
Budżet: 1 300 000 PLN; Numer projektu: R13 034 01; Czas trwania: 22.09.2006- 31.03.2010
Celem projektu były zaawansowane badania i opracowanie zestawu diagnostycznego wykorzystującego technikę laserowo-dopplerowską do nieinwazyjnych badań ukrwienia w sieci mikronaczyniowej. W wyniku realizacji projektu, dokonano postępów w następujących aspektach techniki laserowo-dopplerowskiej: metody kalibracji instrumentu pomiarowego, metody przetwarzania i analizy mierzonych sygnałów oraz budowie zintegrowanych sond pomiarowych. Ponadto, opracowano nową metodę dekompozycji widm laserowo-dopplerowskich do oceny rozkładów prędkości krwinek czerwonych w układzie mikrokrążenia. Opracowano prototyp skomputeryzowanego laserowo-dopplerowskiego systemu diagnostycznego oraz przeprowadzono jego kompleksowe badania techniczne. Przeprowadzono walidację prototypu w warunkach klinicznych. Przebadano 50 pacjentów z różnymi zaburzeniami mikrokrążenia oraz cukrzycą.

Opracowanie prototypu respiratora: projekt, realizacja i badania laboratoryjne
Budżet: 657 000 PLN; Numer kontraktu: R13 0032 04
W ramach projektu opracowano i zbudowano nowy typ respiratora. Charakteryzuje się on oryginalną strategią wentylacji płuc, która może być określona przez zmodyfikowaną funkcję mocy oddechowej. Funkcja ta łączy przepływ wdechowy i ciśnienie w drogach oddechowych, dzięki czemu można stosować różne metody wentylacji (np. stałomocową, stałociśnieniową) w sposób automatyczny. Jak wykazały badania laboratoryjne, algorytm pracy respiratora zawiera mechanizm automatycznej kompensacji zmian oporów wydechowych. Podczas fazy wydechowej uruchamiane jest sprzężenie zwrotne kompensujące opór rurki intubacyjnej i zmniejszające w ten sposób wysiłek mięśni oddechowych podczas wspomagania oddechu za pomocą respiratora.

Model hybrydowy (fizyczno-numeryczny) interakcji oddechowo-krążeniowej w warunkach wspomagania płuc i serca
Budżet: 375 000 PLN
Głównym celem projektu było opracowanie modelu hybrydowego układów krążenia i oddechowego, do którego można by dołączyć medyczne urządzenia wspomagające, takie jak respirator, pompa wewnątrzaortalna czy sztuczna komora serca. Został także opracowany złożony model numeryczny interakcji oddechowo-krążeniowej, który połączono z wymienionymi wyżej mechanicznymi urządzeniami wspomagającymi za pośrednictwem specjalnych interfejsów pełniących rolę transformatorów impedancji (hydro-numerycznych i pneumo-numerycznych). W ten sposób medyczne urządzenia wspomagające, pracujące w środowisku fizycznym można połączyć w dowolnym punkcie z numerycznym modelem interakcji oddechowo-krążeniowej i uzyskać wyniki symulacji wzajemnego oddziaływania modeli tych układów.

System informatyczny "e-Hepar" dla celów wczesnej diagnostyki i prognozowania rozwoju chorób nowotworowych wątroby
Budżet: 825 000 PLN;Numer kontraktu: N R13 0014 04
Celem projektu jest rozwijanie nowych metod eksploracyjnej analizy danych i ich implementacja w prototypowej wersji systemu informatycznego "e-Hepar" wspierania wczesnej diagnostyki, prognozowania, oraz profilaktyki nowotworowych chorób wątroby. System będzie wspomagać m.in. wczesne rozpoznawanie marskości wątroby, prognozowanie jej rozwoju w kierunku niewydolności oraz wczesne diagnozowanie pierwotnego raka wątrobowo-komórkowego (hepatocellular carcinoma, HCC). W ramach projektu przewiduje się też zbudowanie pilotażowej wersji systemu informatyczny na bazie systemu Hepar III umożliwiającej dostęp do niego poprzez Internet System taki przystosowany zostanie do świadczenia szeroko rozumianych usługi z zakresu wczesnej diagnostyki, prognozowania rozwoju wybranych chorób nowotworowych wątroby oraz podyplomowego kształcenia medycznego. Główna część z usług oferowanych w ramach sytemu adresowana będzie do lekarzy pierwszego kontaktu z pacjentem np. do lekarzy rodzinnych.

Nieinwazyjne obrazowanie funkcji i chorób mózgu przy użyciu impulsowego światła z zakresu bliskiej podczerwieni (nEUROPt)
Całkowity budżet: 7 529 109 EURO, Numer umowy: HEALTH-2007, udział UE: 5 738 EURO 653 EURO;
Numer umowy: FP7-HEALTH; okres: 01.04.2008-31.03.2012
Celem projektu jest rozwój i ocena kliniczna nowoczesnych, nieinwazyjnych metod optycznych do diagnozowania, monitorowania i prognozowania stanu pacjenta w poważnych chorobach neurologicznych (udaru mózgu, padaczki, niedokrwienia), na podstawie obrazowania światła zzakresu bliskiej podczerwieni dyfuzyjnie rozproszonego w tkance.
Optyczne obrazowanie dyfuzyjne ma stanowić cenne narzędzie uzupełniające w ocenie utlenowania i perfuzji tkanki mózgowej oraz ich ewolucji w czasie mierzonej w sposób ciągły lub prawie ciągły. Urządzenia opracowywane w projekcie są przenośne, relatywnie niedrogie i mogą być stosowane u dorosłych i dzieci. IBIB PAN jest zaangażowany w projekt jako jeden z kluczowych partnerów, którzy rozwijają oprzyrządowanie i przeprowadzają badania kliniczne we współpracy z partnerami klinicznymi. IBIB koordynuje badania związane z przetwarzaniem optycznych, czasowo-rozdzielczych danych uzyskanych w badaniach klinicznych. IBIB opracował również oprzyrządowanie stosowane w badaniach przeprowadzonych wraz z Warszawskim Uniwersytetem Medycznym. Badania te są ukierunkowane na ocenę uzyteczności optycznych, czasowo-rozdzielczych technik w klinicznych badaniach przyłóżkowych do oceny perfuzji i utlenowania mózgu u pacjentów krytycznie chorych.

Mikro- i nano-systemy w chemii i diagnostyce biomedycznej (MNS-DIAG)
1A. Miniaturowy system lab-on-a-chip z detekcją elektrochemiczną do detekcji substancji psychoaktywnych w ślinie, E-LOC
Budżet: 1 065 000 PLN; Numer umowy : POIG 01.03.01-00-014/08-01 1A
Celem projektu jest opracowanie układu lab-on-a-chip z detekcją elektrochemiczną do oznaczania trójcyklicznych leków przeciwdepresyjnych (TLPD) należących do grupy leków psychotropowych. Badania są prowadzone z wykorzystaniem czujników amperometrycznych opracowanych w IBIB PAN, z różnymi materiałami elektrodowymi, takimi jak: cienkowarstwowe złoto i platyna oraz grubowarstwowy grafit, węgiel, i węgiel z mediatorami elektrochemicznymi. Ponieważ spodziewane stężenia TLPD są bardzo niskie a oznaczenia będą prowadzone w złożonej matrycy, jaką jest próbka śliny, zaproponowano dodatkowy moduł – chip do elektroforezy kapilarnej (CE). Dzięki zastosowaniu zaprojektowanego mikrochipa CE, który został wykonany został w technologii szkło/polidimetylosiloksan (PDMS), można uzyskać zwiększenie selektywności, jak również dokonać wstępnego zatężenia TLPD w próbce.

Bio-mikroreaktory do hodowli komórkowych, µBioRK
Budżet: 1 230 000 PLN; Numer umowy : POIG 01.03.01-00-014/08-01 3
Mikro-bioreaktory są projektowane jako narzędzia badawcze dla potrzeb inżynierii tkankowej, które mogą zostać wykorzystane do optymalizacji warunków hodowli komórkowej. Prace naukowe skupiają się na badaniu różnych materiałów, jako podłoży do hodowli komórkowej. Ponieważ warstwy diamentopodobne są rozpatrywane jako biokompatybilne, materiał ten został wybrany jako podłoże do hodowli komórkowej. Hydrofobowe warstwy diamentopodobne o różnej strukturze, morfologii są badane pod kątem ich przydatności jako podłoży do hodowli komórek m.in.: linii komórkowej wątrobiaka C3A i ludzkich hepatocytów.

Zdalnie sterowane sztuczne serce umożliwiające nowe podejście do terapii z uwzględnieniem bieżącego stanu zdrowotnego pacjentów
Budżet: 374.880 EU ; Numer umowy: 248763
W ramach tego projektu nasz zespół jest odpowiedzialny za realizacje dwóch zadań badawczo-projektowych: 1) opracowanie i badanie symulatora interakcji układu krążenia ze sztuczną komorą serca, 2) szkolenie personelu medycznego w zakresie posługiwania się tym symulatorem. Opracowano i zbudowano symulator, który umożliwia prowadzenie różnych eksperymentów in-silico oceniając wpływ dowolnych urządzeń wspomagających układ krążenia, który ma postać modelu numerycznego o stałych skupionych. Eksperymenty te prowadzone są w czasie rzeczywistym dzięki opracowanemu w IBIB PAN oprogramowaniu (środowisko LabView), a struktura modułowa platformy symulacyjnej umożliwia modelowanie wspomagania szeregowego i równoległego serca za pomocą pulsacyjnych i niepulsacyjnych pomp krwi. Wyniki badań modelowych są wykorzystywane w procesie wspomagania decyzji klinicznych.

Zdalne wykrywanie oraz identyfikacja skażeń biologicznych z wykorzystaniem zaawansowanych metod optoelektronicznych Zadanie wyłączone IBIB PAN: Opracowanie demonstratora technologii wykrywania skażeń biologicznych wykorzystującego metodę cieczowej cytometrii przepływowej
Nr zamówienia dla IBIB PAN: G 007/T02/2007
Celem projektu było skonstruowanie demonstratora mikrocytometru przepływowego, służącego do wykrywania skażeń biologicznych. Budowa zaprojektowanego układu mikroprzepływowego uwzględniająca hydrodynamikę przepływu cieczy została zoptymalizowana za pomocą oprogramowania COMSOL. Mikroczip skonstruowano z wykorzystaniem technologii miękkiej litografii, a do jego budowy użyto elastomeru – poli(dimetylosiloksanu) – PDMS. W wyniku wstępnie przeprowadzonych badań skonstruowanego układu detekcji optycznej mikrocytometru sterowanego oprogramowaniem działającym w środowisku LabView (National Instruments), określono dolny próg detekcji standardowo używanego barwnika fluorescencyjnego - fluoresceinianu sodu (SF) który wynosi 1 µg/ml (2.7 µM).