O niezwykłych właściwościach chemii supramolekularnej z dr. Adamem Gorczyńskim, adiunktem w Zakładzie Chemii Bionieorganicznej, laureatem Nagrody Prezesa Rady Ministrów za rozprawę doktorską rozmawia Ewa Konarzewska-Michalak.
Gratuluję panu nagrody premiera. Nie wszyscy naukowcy mogą liczyć na takie wyróżnienie. Czym się pan zasłużył?
Zacznę od tego, że jestem chemikiem syntetykiem czyli tworzę nowe związki w laboratorium. Badam chemię supramolekularną, która jest trochę taką chemia klocków Lego, wiemy jakie są prawidła, które pozwalają zaprojektować związek chemiczny i obserwujemy, czy to, co sobie zaplanowaliśmy możemy rzeczywiście uzyskać. Ale żeby to nie była tylko sztuka dla sztuki badamy różne właściwości związków - biologiczne, katalityczne, sensoryczne, magnetyczne. W swojej pracy doktorskiej, za którą dostałem nagrodę, zająłem się syntezą związków koordynacyjnych (tytułowych sieci metalosupramolekularnych) a także określeniem zależności pomiędzy ich budową a wynikającą z tego właściwości. Badaliśmy m.in. ich właściwości magnetyczne pod kątem wykorzystania do rozwiązania problemu big data. Obserwowaliśmy, czy można zastosować pojedyncze cząsteczki jako nośniki informacji. W klasycznych układach scalonych mamy krzemowy mikroprocesor, którego wydajność jest wypadkową ilości bramek logicznych odpowiedzialnych za zapis informacji. Im jest ich więcej, tym więcej informacji możemy zapisać. Mechanicznie zmniejszanie bramek do bardzo małych jednostek wielkości rzędu dziesiątej do minus siódmej/ósmej metra (proces ten nazywa się nanolitografią) okazuje się bardzo trudne do wykonania w sposób kontrolowany. Jeżeli moglibyśmy wykorzystać pojedyncze cząsteczki o rozmiarze dziesiątej do minus dziewiątej lub dziesiątej metra, jako bramkę logiczną, wtedy wygenerowalibyśmy nawet i tysiąckrotnie większą gęstość zapisu. Część związków przebadaliśmy w tym kierunku, ale jeszcze nie możemy stosować ich praktycznie, ponieważ działają w bardzo niskich temperaturach (dwa stopnie Kelwina). Idealnie, żeby działały w temperaturze pokojowej, wtedy moglibyśmy zrewolucjonizować technologię. Do tego jeszcze długa droga - na razie wykonujemy badania podstawowe. Dziedzina nanomagnetyków molekularnych jest młoda i mało poznana, powstała dopiero w latach 90. Chemia jest wyjątkową nauką, bo pozwala zespolić inne dziedziny wiedzy, jest interdyscyplinarna. Jeśli chcemy poznać, jak działają procesy życiowe to musimy odnieść się do związków chemicznych, w inżynierii materiałowej chemia również stanowi kamień węgielny, podobnie jest w informatyce i gromadzeniu danych. Tę interdyscyplinarność starałem się wykorzystać w pracy doktorskiej np. badając układy biologicznie aktywne. Badania, wspólnie z koleżanką z grupy dr Martą Fik, prowadziliśmy we współpracy z prof. Małgorzatą Giel-Pietraszuk z PAN w kierunku wykorzystania tych układów w leczeniu chorób nowotworowych. Pani profesor Violetta Patroniak nauczyła mnie, żeby stawiać na współpracę. Sami nie jesteśmy w stanie wszystk[A1] iego zrobić. Powiedzmy, że chcemy sprawdzić, czy zsyntezowane związki mogłyby leczyć raka albo choroby neurodegeneracyjne takie jak Alzheimer lub Parkinson. Żeby to zrobić potrzebna jest nam współpraca, z kimś kto ma doświadczenie w tego typu badaniach.
Czytaj także: Dr Agata Szczeszak. Światło cennego papieru
Big data problem, wykrywanie i leczenie chorób neurodegeneracyjnych oraz nowotworowych - sieci supramolekularne są lekarstwem na wszystko?
Oczywiście związki mają odmienne właściwości, które można wykorzystywać do rozwiązywania różnych problemów. Z prof. Giel-Pietraszuk obserwowaliśmy, czy związek z jonami srebra, który miał strukturę helikalną jak DNA, będzie z nim oddziaływał. Jako, że jeszcze nie był opisany w literaturze, po konsultacjach uznaliśmy, że warto spróbować. Chodziło o sprawdzenie, czy można wykorzystać go do leczenia chorób nowotworowych. W tym momencie nie jest to jeszcze możliwe, ale zauważyliśmy pewien rodzaj selektywnego działania. W leczeniu raka problemem jest eliminowanie chorych komórek przy zachowaniu zdrowych. Nasz związek, co prawda wybijał zdrowe komórki, ale dużo efektywniej niszczył te chore. Teraz mamy wskazówki, jak zaprojektować związek, żeby w kolejnym etapie był efektywniejszy. Natomiast we współpracy z elektrochemikiem prof. Teresą Łuczak przebadaliśmy związki kompleksowe z jonami manganu albo żelaza, które osadzone na elektrodzie ze złota wykrywa neuroprzekaźniki w roztworze na poziomie ppb (parts per billion). To bardzo czuła metoda. Przy wprowadzeniu pewnych modyfikacji, można byłoby ją wykorzystać do wczesnego wykrywania Parkinsona albo Alzheimera. Nagroda prezesa rady ministrów jest zwieńczeniem mojej dotychczasowej pracy. Profesor Patroniak znalazła mnie na pierwszym roku studiów, na laboratoriach. Ma taki zwyczaj, że zaprasza do grupy badawczej studentów i studentki, w których dostrzega potencjał. Zaczyna się od przysłowiowego pucybuta czyli mycia probówek i sprzętu laboratoryjnego. Stopniowo połączyłem regularne studia z zajęciami w grupie. Dzięki stażowi na uczelni w Strasbourgu i pracy w laboratorium, jeszcze jako student współtworzyłem publikacje i mogłem aplikować o Diamentowy Grant, który umożliwił mi rozpoczęcie doktoratu. Miałem środki na odczynniki, ale też nauczyłem się zarządzania projektem. Wydaje mi się, że ministerstwo podjęło dobrą decyzję przyznając mi grant, skoro praca doktorska została zwieńczona nagrodą premiera.
Jednym słowem czeka pana piękna kariera naukowa.
Postaram się zrobić, jak najwięcej. W lutym wyjeżdżam na staż podoktorski do Carnegie Mellon University w Pittsburghu w Pensylwanii, do prof. Krzysztofa Matyjaszewskiego. Zajmuję się on chemią polimerów.
Polimery to gorący temat w nauce.
Właśnie, polimery są trendy. W Stanach będę się zajmował szukaniem nowych katalizatorów czyli związków, które ułatwiają przeprowadzanie procesów chemicznych. Częściowo będzie to zbliżone do tego, co już robiłem, ale zajmę się też zupełnie nową dla mnie rzeczą czyli polimerami i materiałami inteligentnymi. Reagują one na bodźce zewnętrzne np. na światło, pH, fale elektromagnetyczne. Podam przykład - polimerowe szybki w smartfonach po zbiciu mogłyby się same naprawiać pod wpływem światła. To chodliwa dziedzina, która mogłaby mi pomóc pomyśleć o rzeczywistych zastosowaniach. W pracy naukowej chciałbym stopniowo przesuwać środek ciężkości z badań podstawowych na aplikacyjne, może też na współpracę z przemysłem. Prof. Matyjaszewski jest pionierem i specjalistą w swojej dziedzinie, w latach 90-tych wynalazł katalizowaną jonami miedzi polimeryzację rodnikową z przeniesieniem atomu, jest to rodzaj polimeryzacji żyjącej. Obecnie na proces ten możemy wpływać także czynnikami zewnętrznymi - np. włączamy światło i powstaje polimer, wyłączamy - przestaje to działać. W ten sposób możemy wytworzyć polimer o określonych właściwościach, które możemy kontrolować. Wybrałem tę tematykę, żeby nauczyć się czegoś nowego, trzeba wychodzić ze swojej strefy komfortu. Udało mi się pozyskać dofinansowanie z Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej i stypendium Fullbrighta Polsko-Amerykańskiej Komisji na prawie dwa lata.
Jak myśli pan o swojej naukowej przyszłości, w jakim kierunku chciałby pan podążyć?
Chciałbym pracować naukowo, naturalna kolej rzeczy to habilitacja i profesura. Myślę, żeby wykorzystać wiedzę o polimerach i w Polsce tworzyć nowe związki tego typu, ale już bardziej o rzeczywistym zastosowaniu. Pamiętam, jak noblista Jean-Marie Lehn, u którego prof. Patroniak była na stażu podoktorskim w Strasburgu, powiedział na wykładzie, że robił polimery dla ciekawości naukowej. Pewnego dnia zadzwonił do niego kardiochirurg i powiedział, że chciałby, żeby z tego materiału wykonano sztuczne naczynia krwionośne. Tak się stało - przeszczepiono je i pacjent żyje do dzisiaj. Noblista powiedział wprost, że tworząc akurat te związki nie miał pojęcia, że ktoś je kiedyś wykorzysta w medycynie. Myślę, że to jest piękne w nauce.
