Prezentacja specjalności Chemia w medycynie

Międzywydziałowy kierunek Inżynieria Biomedyczna

studia II stopnia

Prezentacja specjalności

Chemia w medycynie

rok akademicki 2020/2021

Chemia w medycynie

Inżynieria Biomedyczna

Inżynieria Biomedyczna, realizowana na Politechnice Gdańskiej,

jest kierunkiem międzywydziałowym.

Zgodnie z aktualnym programem studiów kierunek ten daje, na studiach II

stopnia, możliwość uczenia się i rozwijania umiejętności zgodnie z

zainteresowaniami już od pierwszego semestru

Podział na specjalności już od I semestru!

Inżynieria biomedyczna

Chemia w medycynie

Interdyscyplinarność specjalności

Chemia w medycynie na kierunku Inżynieria Biomedyczna

to nie tylko efekt współdziałania trzech wydziałów

Politechniki Gdańskiej

współczesna chemia to nauka interdyscyplinarna


Chemia w medycynie

Photo by Museums Victoria on Unsplash

Wczoraj i dziś

Photo by ThisisEngineering RAEng on UnSplash

https://unsplash.com/@museumsvictoria?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText

https://unsplash.com/s/photos/scientist?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText


Chemia w medycynie

https://fotopolska.eu/Gdansk/b36140,Politechnika_Gdanska.html?f=896704-foto

Wydział Chemiczny PG,

Budynek Chemia A

Wczoraj i dziś

1904 r.

https://pg.edu.pl/dzial-promocji/budynki-pg, Fot. K. Krzempek

„dzisiaj”… „wczoraj”…

https://pg.edu.pl/dzial-promocji/budynki-pg






Chemia w medycynie

To na Wydziale Chemicznym został odkryty, m.in. Ledakrin – pierwszy polski lek

przeciwnowotworowy: prof. Andrzej Ledóchowski

To tu…kiedyś…

Wydział Chemiczny PG


Chemia w medycynie

Tradycja i doświadczenie w nauce i edukacji…

Fot: Vladislav Babienko on Unsplash

?

Chemia w medycynie

zajęcia w wielu katedrach specjalizujących

się w różnych obszarach badawczych

uwzględniających najbardziej aktualne

trendy we współczesnej chemii

https://unsplash.com/@garri?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText



https://unsplash.com/s/photos/crossroad?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText


Chemia w medycynie Studia magisterskie - II stopień kształcenia

w ć l p s ECTS


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1

Elementy farmakologii

Katedra Technologii Leków i Biochemii

Opracowanie: dr inż. Agnieszka Potęga


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1


Elementy farmakologii

Opracowanie: dr inż. Agnieszka Potęga


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1

Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych

Katedra Chemii i Technologii Materiałów Funkcjonalnych

Opracowanie: prof. dr hab. inż. Elżbieta Luboch

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi metodami spektroskopowymi

stosowanymi do ustalania budowy związków organicznych.

Z wykorzystywaniem tych metod identyfikowane są zarówno związki znane, jak i ustalana

jest budowa związków nowoodkrytych.

Jakich informacji dostarczają nam poszczególne,

podstawowe metody spektroskopowe?

Do czego można te informacje wykorzystać?

Jak poskładać informacje uzyskane z różnych

metod?

Fot: Ross Sneddon on Unsplash

https://unsplash.com/@rosssneddon?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText

https://unsplash.com/@rosssneddon?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText

https://unsplash.com/s/photos/puzzle?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1



Opracowanie: prof. dr hab. inż. Elżbieta Luboch, dr hab. inż. Ewa Wagner-Wysiecka, prof. uczelni

Spektroskopia magnetycznego

rezonansu jądrowego (NMR): liczba i

wzajemne położenie atomów węgla i

wodoru, zawierające wodór grupy

funkcyjne, stereochemia związku,

obecność w cząsteczce innych atomów,

takich jak np. fosfor, azot czy fluor. Można

ustalić tą metodą bądź potwierdzić

kompletną strukturę cząsteczek.

Spektroskopia w zakresie średniej podczerwieni (IR): rodzaj

grup funkcyjnych oraz rodzaj wiązań wielokrotnych w strukturze

cząsteczki. Z wykorzystaniem tej metody można potwierdzić lub

stwierdzić obecność określonych grup funkcyjnych oraz

zidentyfikować związek porównując jego widmo z widmem

substancji wzorcowej.

Widmo 1H NMR

związku

makrocyklicznego

Widmo IR


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1



Opracowanie: prof. dr hab. inż. Elżbieta Luboch, dr hab. inż. Ewa Wagner-Wysiecka, prof. uczelni

Spektroskopia absorpcyjna w zakresie UV-Vis:

obecność i rodzaj sprzężonych układów elektronów

w cząsteczce. Można tą metodę wykorzystać np. do

zbadania właściwości optycznych otrzymanych

związków, np. związków barwnych.

Spektrometria mas (MS): pozwala ustalić wzór sumaryczny, obecność

różnych elementów struktury, odróżnić związki aromatyczne i

alifatyczne. Wykorzystuje się ją do wyznaczania lub potwierdzenia

masy cząsteczkowej substancji i jej wzoru sumarycznego, a także do

uzyskania informacji na temat budowy cząsteczki. Można również

zidentyfikować substancję, jeśli jest znana, a jej widmo znajduje się w

bazach danych.

Widmo mas

Widma absorpcyjne UV-Vis


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1




Przemysłem, w którym istotna jest znajomość

struktury nie tylko głównych produktów ale

także substancji występujących w preparatach

w ilościach nawet poniżej 0,1% jest np.

przemysł farmaceutyczny. Kontrolując jakość

produktu farmaceutycznego należy m.in.

oznaczać w nim zawartość substancji

stanowiących uprzednio zidentyfikowane

zanieczyszczenia, dysponując odpowiednimi

wzorcami, ponieważ mogą być to związki np.

o działaniu immunogennym, mutagennym czy

też kancerogennym.

NH

CH3

OOH

paracetamol

Widmo IR (KBr) paracetamolu [źródło: SDBS]


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1




NH

ClCl

O

O

Na+

diklofenak sodu

(np. Voltaren)

Widmo 1H NMR diklofenaku sodu (DMSO-d6)

Spektrometr NMR, WCh PG,

Katedra Chemii Nieorganicznej

Na WCh znajdują się dwa Laboratoria NMR, w tym wyposażone w

spektrometr Varian Unity Inova 500 (500 MHz)


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1

Inżynieria tkankowa i genetyczna

Katedra Biotechnologii Molekularnej i Mikrobiologii

Opracowanie: dr hab. inż. Rafał Piątek, prof. uczelni

Celem przedmiotu jest zapoznanie Studentów z podstawami inżynierii tkankowej

i genetycznej w kontekście następujących zagadnień:

• metody inżynierii genetycznej w tworzeniu organizmów rekombinantowych;

• metody inżynierii genetycznej w produkcji białek rekombinantowych o

znaczeniu medycznym i biotechnologicznym;

• wprowadzenie do metod hodowli komórek i tkanek eukariotycznych;

• metody inżynierii genetycznej w diagnostyce molekularnej.

Po zakończeniu kursu Student powinien swobodnie poruszać się w

zagadnieniach biologii molekularnej, inżynierii genetycznej i znać podstawową

metodologię stosowaną we współczesnej biologii medycznej.


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1

Inżynieria tkankowa i genetyczna


Opracowanie: dr hab. inż. Rafał Piątek, prof. uczelni

W trakcie zajęć Student zapoznaje się z następującymi technikami i metodami:

• podstawy hodowli mikroorganizmów i komórek eukariotycznych;

• enzymy jako podstawowe narzędzia w inżynierii genetycznej;

• metody klonowania molekularnego genów;

• produkcja biotechnologiczna białek w organizmach rekombinantowych;

• narzędzia bioinformatyczne w inżynierii genetycznej.


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1


Nanotechnologia

Opracowanie: dr inż. Andrzej Okuniewski


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1


Nanotechnologia

Opracowanie: dr inż. Andrzej Okuniewski


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1


Chemia supramolekularna a medycyna

Opracowanie: dr hab. inż. Ewa Wagner-Wysiecka, prof. uczelni

Fot. Robina Weermeijer

on Unsplash

Fot. Amy Shamblen

on Unsplash

Chemia supramolekularna znajduje się w samym

sercu medycyny - oddziaływania między cząsteczkami

odgrywają istotną rolę w prawie wszystkich aspektach

chemii medycznej m.in. w nowoczesnych systemach

dostarczania leków i diagnostyce medycznej.

Chemia supramolekularna to gwiazda nauk interdyscyplinarnych – to chemia

oddziaływań niekowalencyjnych – „chemia ponad cząsteczką”.

Inspirowane naturą aplikacje biomedyczne

https://unsplash.com/@averey?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText



https://unsplash.com/s/photos/heart-model?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText

https://unsplash.com/@amyshamblen?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText

https://unsplash.com/@amyshamblen?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText

https://unsplash.com/s/photos/heart?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 1




Oddziaływania supramolekularne w żywych organizmach

Sztuczne komórki ( ang. artificial cells)

Supramolekularne układy biomimetyczne (np. modele enzymów)

Naturalne i syntetyczne kanały transmembranowe

Od tego czasu wydarzyło się naprawdę wiele

Nowoczesne środki terapeutyczne i systemy dozowania leków


Chemia w medycynie Katedra Chemii i Technologii Materiałów Funkcjonalnych


Chemia supramolekularna w diagnostyce medycznej (np. czujniki, metody obrazowania)


Życie to zjawisko supramolekularne…

Przedmioty sem. 1



w ć l p s ECTS


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 2

Biologia komórki nowotworowej


Opracowanie: dr hab. Ewa Augustin, prof. uczelni

Celem przedmiotu jest omówienie podstaw biologii komórkowej i molekularnej nowotworów z

uwzględnieniem ich zastosowania w potencjalnych terapiach przeciwnowotworowych.

Główne treści przedmiotu:

Fazy rozwoju nowotworu

Cechy odróżniające komórkę prawidłową od nowotworowej

Geny biorące udział w procesie nowotworzenia

Przerzuty nowotworowe

Rola telomerazy w progresji nowotworów

Apoptoza, autofagia, starzenie komórkowe

Komórki macierzyste nowotworów

Terapie przeciwnowotworowe


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 2




Seminaria: referaty przygotowywane przez studentów w postaci prezentacji Power Point,

a po nich krótka i owocna dyskusja.

Przykłady tematów:

Poszukiwanie korzeni raka.

Od chaosu w chromosomach do raka.

Czy ewolucja sprzyja nowotworom?

Zapalne ognisko raka.

Długie macki odporności.

W labiryncie nowotworowych naczyń.

Wirusy pogromcy nowotworów.

Więcej nadziei dla chorych na raka piersi.

Dozbrojenie szczepionek.

Rak w sieci Nano.


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 2




Zajęcia laboratoryjne mają na celu praktyczne wykorzystanie wiedzy zdobytej podczas

wykładów i seminariów z przedmiotu.

Przykładowe tematy zajęć:

Obserwacja zmian w morfologii komórek nowotworowych

pod wpływem chemoterapeutyków – mikroskopia fluorescencyjna.

Badanie procesu starzenia komórkowego wywołanego związkami

o potencjalnym działaniu przeciwnowotworowym – mikroskopia świetlna.

Analiza zjawiska autofagii w komórkach nowotworowych pod wpływem

chemoterapeutyków o znanym działaniu przeciwnowotworowym.


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 2


Mikrobiologia ogólna

Opracowanie dr hab. Beata Krawczyk, prof. uczelni


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 2


Mikrobiologia ogólna



Chemia w medycynie

Podstawy modelowania molekularnego

Przedmioty sem. 2

Współczesne nauki biomedyczne, włączając w to szeroko pojmowaną inżynierię biomedyczną, są bardzo

interdyscyplinarne i łączą takie obszary jak chemia, biologia czy też aplikacyjną informatykę.

Projektowanie leków, szczepionek czy też bio-informatyka również znajdują się w obszarze inżynierii

biomedycznej.

A o tym, że projektowanie leków czy też szczepionek jest istotne i ważne może świadczyć chociażby ostatnia

pandemia COVID-19 i wyścig z czasem firm aby jak najszybciej opracować lek lub szczepionkę.

Przedmiot „Podstawy modelowania molekularnego” jest takim przykładem w jaki sposób metody

obliczeniowe chemii i biofizyki mogą służyć badaniom nad nowymi związkami o pożądanym działaniu

biologicznym.

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z wybranymi zagadnieniami z zakresu modelowania

molekularnego, które mogą być przydatne przy wykonywaniu pracy dyplomowej, jak również mogą stanowić

bazę dla specjalistycznych przedmiotów na III poziomie studiów (studia doktoranckie).

Wykorzystujemy do tego zaawansowane komercyjne oprogramowanie dostępne jedynie w kilku uczelniach w

Polsce.


Opracowanie: prof. dr hab. inż. Maciej Bagiński


Chemia w medycynie

Podstawy modelowania

molekularnego

Przedmioty sem. 2

Białko Spike (kolec) wirusa SARS-CoV-2

z receptorem ACE2 – blokowanie wnikania wirusa

do komórki (obszar blokowania w żółtej elipsie)




Chemia w medycynie

Podstawy modelowania molekularnego

Przedmioty sem. 2

Białko proteaza wirusa HIV

zablokowana przez lek Darunavir

obecny w centrum katalitycznym

Ze względu na mutacje tego

białka wciąż trzeba opracowywać

nowe inhibitory (nowe leki)




Chemia w medycynie

Toksykologia

Przedmioty sem. 2


Opracowanie: prof. dr hab. inż. Zofia Mazerska

Zajęcia z „Toksykologii” a raczej

„podstaw toksykologii” mają na celu

przedstawienie podstawowych

mechanizmów biochemicznych, które

mogą być odpowiedzialne za toksyczny

wpływ różnych substancji chemicznych

na funkcjonowanie organizmów

żywych. W założeniu, nie jest to

przekazanie encyklopedycznej wiedzy

o efektach toksycznych wywoływanych

przez określone substancje, lecz próba

zrozumienia procesów decydujących o

tych efektach. Część godzin będzie

przeznaczonych na zajęcia typu

seminarium, które przygotują studenci.

Receptor- struktura chemiczna (makrocząstka) zmieniająca swoją strukturę

lub aktywność enzymatyczną na skutek związania specyficznego

związku chemicznego - liganda

Ligand - cząsteczka wiążąca się z receptorem indukująca zmiany jego struktury

Reakcje z biomolekułami

receptor acetylocholinowy kanał wapniowy


Chemia w medycynie

Toksykologia

Przedmioty sem. 2


Opracowanie: prof. dr hab. inż. Zofia Mazerska

Przedmiot obejmuje następujące zagadnienia:

•Losy ksenobiotyków w organizmie, drogi i mechanizmy wnikania,

biologiczne reakcje metabolizmu jako droga aktywacji i/lub

detoksykacji.

•Problemy biokoncentracji substancji obcych w organizmie.

•Biochemiczne mechanizmy mutagenezy i kancerogenezy.

•Metody określania toksyczności ksenobiotyków wobec organizmów

żywych.

•Wybrane efekty fizjologiczne substancji toksycznych: wpływ na

układ nerwowy, działanie teratogenne, immunosupresyjne i

alergiczne.

•Mechanizmy toksycznego działania wybranych grup związków, m.in.

metali ciężkich, azbestu, wielopierścieniowych węglowodorów

aromatycznych, polichlorowanych bifenyli, dioksyn oraz tzw.

ksenoestrogenów

Oczekiwane efekty realizacji przedmiotu: z jednej strony ogólna wiedza o możliwościach działania substancji

toksycznych na nasz organizm, z drugiej strony orientacja, jakie dane można wykorzystać dla jakościowej i ilościowej

oceny działania biologicznego określonych substancji w środowisku.


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 2


Opracowanie: prof. dr hab. Anna Lisowska-Oleksiak

Metody elektrochemiczne w

zastosowaniach

biomedycznych


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 2


Opracowanie: prof. dr hab. Anna Lisowska-Oleksiak

Metody elektrochemiczne w zastosowaniach biomedycznych



w ć l p s ECTS


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 3


Nowoczesne materiały funkcjonalne


Materiały funkcjonalne, ze względu na ich reakcję na bodźce elektryczne, magnetyczne,

optyczne lub chemiczne, znajdują zastosowanie w wielu obszarach nauki, techniki, ale i życia

codziennego. To inne spojrzenie na materiały… inteligentne materiały.

Odgrywają także istotną rolę we współczesnej medycynie.

Ważne jest więc, aby poznać:

- sieć powiązań między metodami wytwarzania, strukturą i właściwościami takich materiałów,

- nowatorskie metody i techniki ich wytwarzania,

- metody ich charakteryzowania i oceny, co pozwala na ocenę możliwości obszaru

zastosowania.


Chemia w medycynie

Polimery z pamięcią kształtu w medycynie


Przedmioty sem. 3


Nowoczesne

materiały

funkcjonalne


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 3


Nowoczesne materiały funkcjonalne

Opracowanie: prof. dr hab. Anna Lisowska-Oleksiak/ dr hab. inż. Ewa Wagner-Wysiecka, prof. uczelni

Laboratorium przykładowe zagadnienia:

Stanowisko badawcze

do charakterystyki polimerowych

sztucznych mięśni

Wytwarzanie materiałów porowatych

metodami elektrochemicznymi i metodami

pirolizy

Wytworzenie elementu sztucznych mięśni z

wykorzystaniem polimeru elektroaktywnego

Otrzymywanie i badanie właściwości

polimerów z pamięcią kształtu


Chemia w medycynie

Diagnostyka molekularna w medycynie

Przedmioty sem. 3


Tematyka wykładów:

- Medycyna spersonalizowana

- Testy diagnostyczne

- Hybrydyzacja, PCR, technologie zminiaturyzowane,

sekwencjonowanie, technologie OMICS

- Metody typowania genetycznego

- Cytogenetyka



Chemia w medycynie


Przedmioty sem. 3




Chemia w medycynie


Przedmioty sem. 3




Chemia w medycynie


Przedmioty sem. 3




Chemia w medycynie

Instrumentalne metody badania struktury i aktywności biomolekuł

Przedmioty sem. 3

W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci zapoznają się z nowoczesnymi

spektroskopowymi, chromatograficznymi i wizualizacyjnymi technikami badawczymi,

mającymi zastosowanie w badaniach strukturalnych i funkcjonalnych biomolekuł,

takimi jak:

• spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR)

• spektroskopia absorpcyjna (UV-vis)

• spektrofluorymetria

• spektrometria mas (MS)

• chromatografia średniociśnieniowa (FPLC)

• wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC)

• skanningowa mikroskopia konfokalna (CSLM)

• mikroskopia epifluorescencyjna


Opracowanie: prof. dr hab. inż. Sławomir Milewski


Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 3

Instrumentalne

metody

badania struktury

i aktywności

biomolekuł




Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 3

Instrumentalne metody badania struktury i aktywności biomolekuł




Chemia w medycynie

Przedmioty sem. 3

Instrumentalne

metody badania

struktury i

aktywności

biomolekuł




Chemia w medycynie

Państwa przyszli Nauczyciele to doświadczeni naukowcy, specjaliści w swoich

dziedzinach.

Gwarancja szerokiego i interdyscyplinarnego, a przede wszystkim

interesującego spojrzenia na mariaż chemia-medycyna

Dostęp do specjalistycznej aparatury

Prace dyplomowe realizowane w ramach aktualnie prowadzonych w zespołach

prac badawczych


Chemia w medycynie

Redakcja całości prezentacji: dr hab. inż. Ewa Wagner-Wysiecka, prof. uczelni, prof. dr hab. inż. Elżbieta Luboch

prof. dr hab. inż. Elżbieta Luboch

[email protected]

kierownik specjalności: Chemia w medycynie

dr hab. inż. Ewa Wagner-Wysiecka, prof. uczelni

[email protected]

Kontakt:

Wydział Chemiczny, Katedra Chemii i Technologii Materiałów Funkcjonalnych

https://chem.pg.edu.pl/kchitmf/katedra

mailto:[email protected]




https://chem.pg.edu.pl/kchitmf/katedra

Documents

Prezentacja specjalności Chemia w medycynie