Sukces młodych badaczy z Politechniki Krakowskiej w XIII edycji programu „Lider” - młodzi liderzy dostali miliony na naukowe innowacje dla medycyny, rolnictwa i budownictwa

„LIDER” to program NCBiR dla doktorantów, nauczycieli akademickich nie posiadających stopnia doktora oraz doktorów i doktorów habilitowanych, którzy uzyskali stopień naukowy nie wcześniej niż w ciągu ostatnich 7 lat. Jego celem jest poszerzenie kompetencji młodych naukowców w samodzielnym planowaniu prac badawczych oraz zarządzaniu własnym zespołem, podczas realizacji projektów, których wyniki mogą mieć praktyczne zastosowanie i posiadają potencjał wdrożeniowy. W XIII edycji programu NCBiR finansowanie otrzyma 49 projektów młodych badaczy z całej Polski na łączną kwotę 71 302 491,11 zł, cztery z nich będą realizowane na PK.

Najwyższe możliwe finansowanie – w wysokości 1,5 mln zł – trafi do dr. inż. Łukasza Janusa (Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej PK) na projekt pn.: „Inteligentny system oceny zasobności gleby oparty na zaawansowanych fotoaktywnych układach sprzężonych z urządzeniem mobilnym jako nowatorska platforma wspomagająca indywidualną działalność rolniczą”. To jeden z sześciu projektów w ramach tej edycji konkursu „Lider” z najwyższym finansowaniem. Jak wyjaśnia naukowiec, jego badania wpisują się w koncepcję rolnictwa precyzyjnego czyli systemu rolniczego, na który składa się zespół technologii umożliwiających dostosowanie różnych elementów agrotechnicznych do zmienności warunków na polach uprawnych. – Celem mojego projektu jest stworzenie całkowicie nowego systemu oceny zasobności gleby, złożonego z urządzenia i aplikacji, pozwalającego na samodzielną analizę agrochemiczną gleby z dużą dokładnością w sposób łatwy i przyjazny użytkownikowi. System umożliwi dokładną kalkulację ilości potrzebnego w danych warunkach nawozu oraz dobór właściwego produktu do konkretnego obszaru gleby – wyjaśnia dr inż. Łukasz Janus. Naukowiec, który we wrześniu tego roku uzyskał stopień doktora nauk technicznych, jest już zaangażowany – jako kierownik lub członek zespołu badawczego – w kilka realizowanych na PK innowacyjnych projektów (m.in. w ramach programów Preludium, Sonata i Opus Narodowego Centrum Nauki, Tango i LIDER NCBiR oraz innych z MEiN).

W ramach XIII edycji programu LIDER na Politechnice Krakowskiej zostanie także zrealizowany projekt dr inż. Klaudii Trembeckiej-Wójcigi z Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk, która będzie pracować nad innowacyjnymi porowatymi materiałami ceramicznymi, dedykowanymi do integracji z tkanką kostną, drukowanymi w technice DLP z zastosowaniem wysokosprawnych inicjatorów fotochemicznych. Ten projekt, wychodzący naprzeciw potrzebom medycyny i implantologii, znalazł się w czołówce listy rankingowej obecnej edycji LIDERA. Naukowczyni i jej zespół (w jego skład wejdą badacze z kilku jednostek naukowych, w tym głównie z Laboratorium Fotochemii i Spektroskopii Optycznej na Wydziale Inżynierii i Technologii Chemicznej PK) otrzyma na jego realizację 1 438 834,33 zł. Jak mówi dr inż. Klaudia Trembecka-Wójciga, rozwój zastosowań druku 3D w medycynie zrewolucjonizował konwencjonalne techniki fabrykacji implantów ortopedycznych i przyczynił się do zwiększenia udziału spersonalizowanych rozwiązań, dopasowanych do indywidualnych potrzeb pacjenta. Potrzeby w tym zakresie rosną. Tylko w Polsce co roku wykonuje się ok. 60 tys. zabiegów endoprotezoplastyki stawu biodrowego, a ta liczba z roku na rok się zwiększa, z nią zaś rośnie zapotrzebowanie na implanty o wysokich właściwościach użytkowych. Do najnowszych rozwiązań należą ceramiczne endoprotezy stawu biodrowego, które cechuje wysoka biotolerancja, duża odporność na ścieranie, odporność na korozję i porowatość. Protezy ceramiczne są bardziej wytrzymałe i posiadają dużo większą żywotność w porównaniu do ich metalowych odpowiedników. Jednak proces ich wytwarzania jest skomplikowany, co podraża koszty produkcji i ogranicza ich dostępność. – Mamy nadzieję, że nasze prace doprowadzą do zwiększenia dostępności usług endoprotezoplastyki, obniżenia cen implantów ceramicznych, a więc przyczynią się do polepszenia jakości życia pacjentów – wyjaśnia dr inż. Klaudia Trembecka-Wójciga. – Naszą odpowiedzią na zapotrzebowanie rynku na spersonalizowane implanty ceramiczne o obniżonych kosztach fabrykacji jest zastosowanie technik addytywnych. Druk 3D – oprócz skrócenia czasu fabrykacji i redukcji kosztów – zapewni również dopasowanie konstruktów pod indywidualne potrzeby pacjenta. Opracowana w ramach projektu fotoutwardzalna żywica ceramiczna pozwoli na druk materiałów ceramicznych techniką DLP (Digital Light Processing), która warunkuje największą precyzję druku, wierne odwzorowanie kształtów i wysoką jakość wydruków. W efekcie, projekt pozwoli na ograniczenie stosowania konwencjonalnych metod formowania elementów ceramicznych, które mają znaczne ograniczenia – podkreśla badaczka.

Wśród laureatów konkursu „Lider” znalazła się także mgr inż. Monika Topa-Skwarczyńska, doktorantka z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej. Na projekt pn. „Opracowanie nowej generacji, nietoksycznych, antybakteryjnych żywic wraz z drukarką 3D dla przemysłu stomatologicznego do otrzymywania tymczasowych koron i mostów” otrzyma 1 499 125 zł. Nad rozwiązaniem będzie pracował interdyscyplinarny i międzyinstytucjonalny zespół badawczy (w jego skład wejdą specjaliści m.in. syntezy organicznej, badań kinetycznych, druku 3D, konstruktor, programista i stomatolog). Naukowcy chcą znaleźć panaceum na ograniczenia, które mają obecnie stosowane żywice do produkcji materiałów dla protetyki – koron i mostów (m.in. toksyczność składników, duży skurcz polimeryzacyjny oraz brak stabilności barwy). – Chcemy opracować kompletne rozwiązania dla przemysłu stomatologicznego w postaci formulacji światłoutwardzalnych żywic o unikatowych właściwościach dzięki zastosowaniu nowego mechanizmu fotoutwardzania oraz kompatybilnej z nimi drukarki 3D, umożliwiającej szybki i precyzyjny druk 3D o wysokiej rozdzielczości – mówi mgr inż. Monika Topa-Skwarczyńska. – Żywica do zastosowań stomatologicznych musi składać się z dwóch kluczowych komponentów o ściśle zdefiniowanych właściwościach. Pierwszym z nich jest mieszanina monomerów jako matryca organiczna, my planujemy zastosowanie m.in. monomerów epoksydowych, które charakteryzuje znacznie obniżony skurcz polimeryzacyjny, brak toksyczności oraz brak charakterystycznego zapachu. Istotnym aspektem jest także dobór odpowiednich inicjatorów bądź też systemów inicjujących, które stanowią ważny komponent żywicy. Planujemy syntezę fotoinicjatorów charakteryzujących się wysoką wydajnością, wymaganą, by proces fotopolimeryzacji zaszedł w możliwe najkrótszym czasie.

Wsparcie finansowe w wysokości 1 499 800 zł uzyskała także dr inż. Agata Szeląg z Laboratorium Inżynierii Wiatrowej Wydziału Inżynierii Lądowej Politechniki Krakowskiej na prace nad innowacyjną okładziną opartą na metamateriałach, zwiększającą dźwiękoizolacyjność przegród poprzez redukcję pasm rezonansowych. - Przedmiotem projektu jest opracowanie prototypu innowacyjnej strojonej na konkretne częstotliwości okładziny opartej na metamateriałach akustycznych, której funkcją będzie zwiększenie izolacyjności akustycznej przegród budowlanych tj. ścian, stropów, obudów urządzeń, ekranów akustycznych - mówi dr inż. Agata Szeląg. - Rozwiązanie będzie miało dwa kluczowe zastosowania: w przegrodach, które charakteryzują się w wybranych pasmach częstotliwości słabszą izolacyjnością akustyczną (spowodowaną niekorzystnymi zjawiskami rezonansowymi związanymi ze strukturą samej przegrody) oraz w przegrodach, wydzielających źródła hałasu o tonalnej charakterystyce dźwięku. W tych będą służyć doizolowaniu konkretnych pasm częstotliwości dźwięku, mających kluczowy wpływ na sumaryczny poziom hałasu przenikający przez przegrodę.

Małgorzata Syrda-Śliwa, rzecznik prasowy Politechniki Krakowskiej