Lista rankingowa tematów badawczych proponowana do realizacji w ramach ISDM-P
Listę rankingową sporządzono na podstawie oceny merytorycznej dokonanej przez dwóch zewnętrznych recenzentów. Projekty, które uzyskały tę samą liczbę punktów uszeregowano alfabetycznie (wg tytułu projektu).
 |
 |
|||||
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|---|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
|||||
| 1. Badania nad wytwarzaniem nanopowłok o działaniu przeciwzapalnym oraz możliwościami ich wykorzystania do otrzymania nowej generacji implantów stosowanych w chirurgii twarzowo-szczękowej | Dr hab. Piotr Piszczek | Prof. dr hab. Wiesław Kozak | Chemia | Biologia | 20 |
|
|
Proponowany temat badań zakłada opracowanie metody wytwarzania nanopowłok o działaniu przeciwzapalnym, które posłużą do konstrukcji nowej generacji implantów tytanowych przeznaczonych dla chirurgii twarzowo-szczękowej. W porównaniu do implantów produkowanych obecnie, które nie posiadają one cechy aktywnego współuczestniczenia w zwalczaniu procesów zapalnych pochodzenia bakteryjnego, implanty nowego typu będą (a) działać przeciwzapalnie, (b) posiadać zwiększoną biokompatybilność, (c) przyczyniać się do zwiększenia tolerancji organizmu biorcy na wprowadzone ciało obce i (d) posiadać zdolność do ograniczenia liczby powikłań wczesnych i późnych.
Realizacja projektu wymaga podjęcia interdyscyplinarnych badań z zakresu chemii i biologii, których zadaniem będzie: (a) opracowanie metody wytwarzania nanowarstw metalicznego srebra, a także srebra domieszkowanego metaliczną miedzią i ditlenku tytanu domieszkowanego metalicznym srebrem na powierzchniach materiałów używanych do produkcji implantów (tytan, stal narzędziowa), (b) określenie zależności między strukturą i morfologią powierzchni a właściwościami mikrobiobójczymi oraz (c) badanie biokompatybilności otrzymanych powłok. Obecny stan wiedzy na temat skuteczności działania przeciwdrobnoustrojowego nanosrebra sugeruje, że najlepsze właściwości wykazują proszki lub zawiesiny złożone z ziaren metalu zawierającym od 100 do 1000 atomów. Jednocześnie mało jest informacji na temat mikrobiobójczych właściwości nanowarstw metalicznego srebra, które mogą być wytwarzane technikami chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD). Metody CVD pozwalają na pokrywanie obiektów o bardzo złożonych kształtach warstwą metalu o ściśle określonej strukturze, wysokiej czystości i właściwościach fizykochemicznych. Z tego względu zastosowanie wymienionej techniki jest najbardziej odpowiednie dla pokrycia powierzchni implantu warstwą o działaniu przeciwzapalnym i przeciwdrobnoustrojowym. Z punktu widzenia chemicznego najważniejszym problemem będzie dobór odpowiedniego związku chemicznego (prekursora CVD), który umożliwi na pokrycie powierzchni implantu monopowłoką metalicznego srebra o odpowiedniej strukturze, morfologii i wymienionych wyżej właściwościach. Kolejną grupą zagadnień będzie opracowanie metody domieszkowania warstw srebra metaliczną miedzią oraz powłok ditlenku tytanu metalicznym srebrem. Celem tych działań będzie poprawa właściwości mechanicznych warstw, określenie właściwości mikrobiobójczych oraz tolerancji organizmu biorcy na wszczepiany implant. Równolegle prowadzone będą badania nad biokompatybilnością uzyskanych preparatów nanowarstw. Doświadczenia prowadzone będą na dwóch poziomach eksploracji: I. Poziomie integracyjnym - badania będą przeprowadzane na szczurach laboratoryjnych z użyciem techniki biotelemetrycznej; monitorowanie składowych reakcji fazy ostrej oraz określenie zmian zachowań zwierząt (tzw. behawior chorobowy), które są charakterystyczne dla stanów zapalnych i infekcji. II. Poziomie in vitro na izolowanych i hodowanych komórkach - ich celem będzie określenie wpływu nanowarstw na podstawowe funkcje komórek immunologicznych.
|
||||||
 |
 |
|||||
| 2. Badanie molekularnych mechanizmów adhezji mikroorganizmów | Prof. dr hab. Hanna Dahm | Prof. dr hab. Aleksander Balter | Biologia | Fizyka | 20 |
|
|
Celem projektu jest zbadanie molekularnych mechanizmów odpowiedzialnych za bakteryjną adhezję i tworzenie biofilmów na powierzchni różnych materiałów medycznych. Bakteryjna adhezja jest podstawowym etapem w patogenezie i jednocześnie ekstremalnie skomplikowanym procesem biologicznym i fizykochemicznym. Stosowane będą mikrobiologiczne i fizyczne techniki badawcze, m.in. znakowanie fluorescencyjne szczepów bakterii przy użyciu białka zielonej fluorescencji (GFP), oraz wektorów plazmidowych lub fagowych. Etapy tworzenia biofilmu na powierzchni badanych materiałów przez wyznakowane komórki bakteryjne będą śledzone przy użyciu skaningowego konfokalnego mikroskopu laserowego, spektroskopii mechanicznej i obrazowania AFM, a także obrazowania ramanowskiego. AFM pozwoli uzyskać informację o siłach przylegania na powierzchni pojedynczej komórki, w przestrzeni między komórkami oraz w przestrzeni komórka-substrat. Planuje się przeprowadzenie badań dla mikroorganizmów ważnych klinicznie, takich jak Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Staphylococcus epidermidis, S. aureus, Proteus aeruginosa, Candida albicans (drożdżaki), a materiałami do badań adhezji drobnoustrojów będą m.in. cewniki, stenty, protezy stomatologiczne (akrylowe i jedwabne), soczewki oftalmiczne (kontaktowe).
Kandydat powinien być absolwentem studiów biologicznych.
|
||||||
|
|
|||||
| 3. Bezkontaktowe pomiary ciśnienia i własności biomechanicznych rogówki | Dr hab. Maciej Wojtkowski | Dr hab. n. med. Bartłomiej Kałużny | Fizyka | Medycyna | 20 |
|
|
Przedstawiony projekt jest projektem interdyscyplinarnym na styku fizyki, medycyny i inżynierii optycznej. W projekcie tym proponujemy opracowanie nowej metody obrazowania, oraz zaprojektowanie i skonstruowanie wielomodowego urządzenia laboratoryjnego. Nowa metoda i urządzenie będą łączyć w sobie funkcjonalność szybkiego układu tomografu optycznego OCT wykorzystującego jako źródło światła laser strojony i bezkontaktowego tonomometru. Obrazowanie za pomocą nowo opracowanych technik może w przyszłości pozwolić na polepszenie metod diagnostycznych, lepszą ocenę rozwoju chorób u ludzi i być praktycznie wykorzystana w planowaniu i monitorowaniu zabiegów laserowej korekcji refrakcji. Projekt będzie realizowany wspólnie z Kliniką Okulistyki Collegium Medicum UMK w Bydgoszczy. Osoba realizująca przedstawione zadanie badawcze winna przejawiać zdolności do pracy doświadczalnej z optyki, mieć podstawowe umiejętności z zakresu programowania w środowisku LabView i analizy obrazów oraz predyspozycje do pracy z pacjentami. Osoba ta winna również wykazywać umiejętności pracy w zespole.
|
||||||
|
|
|||||
| 4. Dynamika kwantowych układów z pamięcią | Dr hab. Dariusz Chruściński, prof. UMK | Prof. dr hab. Adam Jakubowski | Fizyka | Matematyka | 20 |
|
|
Celem projektu jest analiza kwantowej ewolucji z uwzględnieniem efektów pamięci. Dynamika z pamięcią jest uogólnieniem równania Schrödingera dla układów izolowanych oraz równania półgrupy dynamicznej dla układów otwartych. Proponujemy badanie zarówno ewolucji opartej o sformułowanie lokalne w czasie, jak i oparte na równaniu różniczkowo-całkowym. To ostatnie podejście jest stosunkowo słabo zbadane i znamy bardzo niewiele przykładów, dla których nielokalne równanie różniczkowo-całkowe jest w pełni przeanalizowane. Istotnym elementem projektu jest analiza konkretnych modeli fizycznych, dla których uwzględnienie efektów pamięci może mieć istotne znaczenie (np. w optyce kwantowej). W szczególności proponujemy analizę dynamiki niemarkowowskiej dla kwantowych układów złożonych. Ma to bezpośredni związek z dynamiką korelacji kwantowych (kwantowego splątania czy rozwijanego ostatnio intensywnie tzw. kwantowego "discordu"). Ciekawym problemem jest również analiza własności asymptotycznych dynamiki z pamięcią i badanie stanów równowagi. Ważnym elementem projektu jest modelowanie dynamiki stochastycznej prowadzącej efektywnie do opisu opartego o odpowiednie równanie ewolucji. Precyzyjna analiza stochastyczna może prowadzić do ujawnienia nowych ciekawych aspektów rozważanego zagadnienia.
Jest to projekt interdyscyplinarny z pogranicza fizyki kwantowej i matematyki (teorii prawdopodobieństwa, analizy stochastycznej, analizy funkcjonalnej). Od doktoranta wymagana jest znajomość mechaniki kwantowej oraz podstawowego aparatu matematycznego (elementy analizy funkcjonalnej, teorii operatorów w przestrzeniach Hilberta, teorii równań różniczkowych). Mile widziane jest zamiłowanie do rozwiązywania problemów z pogranicza fizyki i matematyki.
|
||||||
|
|
|||||
| 5. Efekty relatywistyczne w fizyce i chemii. Teoria i zastosowania | Dr hab. Maria Barysz, prof. UMK | Dr hab. Grzegorz Pestka | Chemia | Fizyka | 20 |
|
|
Celem projektu jest rozwijanie metody Infinite Order TwoComponent Approach (IOTC), która jest metodą wyznaczania kwantowych stanów własnych układów wieloelektronowych opisywanych efektywnym dwukomponentowym równaniem relatywistycznym. Do konkretnych planowanych zadań rozwoju metody IOTC można zaliczyć: (1) zaprojektowanie operatora oddziaływania kulombowskiego i Breita konsystentnego z jednoelektronową częścią równania metody IOTC, (2) wyznaczenie momentów przejść w spektroskopii elektronowej (3) uwzględnienie w metodzie IOTC poprawek wynikających z QED, skończonej masy i rozmiarów jądra, (4) rozwijanie procedur obliczeniowych i oprogramowania metody (5) wykonanie obliczeń dla konkretnych układów.
Atomowo molekularnych Projekt może być prowadzony tak, że z wiodącą dyscypliną będzie chemia teoretyczna i obliczeniowa lub fizyka teoretyczna i obliczeniowa w zależności od dziedziny wiodącej kandydata na studia doktoranckie.
|
||||||
|
|
|||||
| 6. Ekstrakcja olejków eterycznych i możliwości ich zastosowania w zwalczaniu pleśniakowca lśniącego, Alphitobius diaperinus Panzer | Dr hab. Maryla Szczepanik | Prof. dr hab. Czesław Wawrzeńczyk | Biologia | Chemia | 20 |
|
|
Głównym przedmiotem proponowanych badań jest ekstrakcja olejków eterycznych z wybranych gatunków roślin (anyż gwiaździsty, wrotycz pospolity, bylica piołun, szałwia lekarska, żywotnik zachodni, tymianek pospolity, eukaliptus właściwy, goździkowiec korzenny, barszcz mantegazyjski) oraz ocena ich właściwości insektycydalnych wobec pleśniakowca lśniącego, Alphitobius diaperinus Panzer. Szkodnik ten masowo występuje w brojlerniach i wychowalniach drobiu na terenie całego kraju i stwarza ogromne problemy weterynaryjne i ekonomiczne hodowcom drobiu. Jego zwalczanie przy użyciu konwencjonalnych insektycydów jest uciążliwe, mało efektywne i nie przynosi oczekiwanych rezultatów z powodu rozwijającej się oporności tego gatunku na stosowane środki chemiczne i dobrze rozwiniętej odporności behawioralnej. Koniecznością staje się poszukiwanie alternatywnych metod jego zwalczania, z wykorzystaniem substancji pochodzenia naturalnego, które zostaną włączone do integrowanego programu zwalczania szkodników. Obowiązek wdrożenia integrowanych metod ochrony przed szkodliwymi owadami od 2014 roku nakłada Dyrektywa Parlamentu Europejskiego 2009/128/WE z dnia 21 października 2009. Aktywność insektycydalna olejków eterycznych jak również pojedynczych monoterpenów wobec wielu szkodników jest dobrze udokumentowana w literaturze. Wrażliwość poszczególnych gatunków owadów jest zróżnicowana i określenie stopnia oddziaływania w relacji: gatunek owada - związek chemiczny wymaga prowadzenia szczegółowych badań. Wpływ naturalnych związków roślinnych na przeżywalność, behawior, płodność, wzrost i rozwój pleśniakowca lśniącego poznany jest w minimalnym stopniu i brak jest opracowań dotyczących tego zagadnienia. Przeprowadzone badania biologiczne mają dostarczyć kompleksowych informacji związanych z oddziaływaniem otrzymanych olejków eterycznych i ich głównych komponentów na stadia larwalne ( młodsze i starsze) oraz osobniki dorosłe A. diaperinus. W ramach tego projektu zostanie zbadany wpływ tych substancji na: 1. żerowanie larw i chrząszczy A. diaperinus (ocena właściwości antyfidantnych); 2. przeżywalność larw (młodsze i starsze stadia larwalne) i osobników dorosłych A. diaperinus; 3.wzrost larw, rozwój i metamorfozę A. diaperinus; 4. strukturę histologiczną jelita środkowego traktowanych owadów; 5. płodność osobników dorosłych i rozwój następnej generacji szkodnika. Otrzymane wyniki mają wskazać, która z badanych substancji najsilniej redukuje populację A. diaperinus i może znaleźć praktyczne zastosowanie w integrowanych programach zwalczania tego szkodnika.
Wskazane jest, aby osoba podejmująca te badania miała opanowane podstawy metod chromatograficznych stosowanych w chemii organicznej.
|
||||||
|
|
|||||
| 7. Genetyczne determinanty odpowiedzi na chemioterapię ostrej białaczki mieloblastycznej i limfoblastycznej u dzieci | Prof. dr hab. Andrzej Tretyn | Prof. dr hab. n. med. Jan Styczyński | Biologia | Medycyna | 20 |
|
|
Ostre białaczki stanowią najczęściej diagnozowane nowotwory wieku dziecięcego. U ok. 20% pacjentów dochodzi do wznowy. Większość z nich, wśród pacjentów z ostrą białaczką limfoblastyczną, stwierdza się w grupie standardowego i pośredniego ryzyka, co świadczy o tym, iż aktualna stratyfikacja pacjentów (w oparciu o standardowe czynniki ryzyka) jest wciąż niezadowalająca. Ważne jest zatem podjęcie próby nowoczesnej charakterystyki komórek białaczkowych w oparciu o biologiczne, zwłaszcza genetyczne czynniki ryzyka.
Celem badań będzie analiza profili ekspresji genów korelujących z opornością in vitro na 7 cytostatyków terapii przeciwbiałaczkowej oraz próba identyfikacji uniwersalnych genów chemiooporności. Na tej postawie zostanie opracowany kilkugenowy klasyfikator/test genetyczny umożliwiający lepszą charakterystykę poszczególnych grup pacjentów. Poszczególne etapy doświadczenia obejmą: (1) oznaczenia profilu oporności na cytostatyki metodą testów lekooporności MTT, (2) analizę profili genetycznych uzyskanych techniką mikromacierzy ekspresyjnych, (3) oznaczenia ekspresji wyselekcjonowanych genów z zastosowaniem qPCR oraz (4) opracowanie genetycznego klasyfikatora oporności na terapię u pacjentów pediatrycznych z ostrymi białaczkami. Student realizujący projekt powinien wykazać się dobrą znajomością konwencjonalnych oraz najnowszych technik biologii molekularnej (m.in. ekstrakcja kwasów nukleinowych, metody amplifikacji i wzbogacania mRNA, uzyskiwanie bibliotek komplementarnego DNA, techniki hybrydyzacyjne, mikromacierze ekspresyjne, PCR, RT-PCR, qPCR). Ważny aspekt stanowi posiadane doświadczenie w zakresie bioinformatycznej analizy wyników oraz umiejętność pracy z bazami danych. Powinien cechować się zdolnością podejmowania i rozwiązywania istotnych problemów naukowych oraz formułowania własnych wniosków. Dodatkowym atutem jest zainteresowanie genetyką medyczną, zwłaszcza zagadnieniami białaczek u dzieci.
|
||||||
|
|
|||||
| 8. Karboksylanowe kompleksy platyny(II) i (IV) z triazolopirymidynami o potencjalnych właściwościach antynowotworowych | Dr hab. Iwona Łakomska | Dr hab. Joanna Wietrzyk, prof. IITD | Chemia | Medycyna | 20 |
|
|
Przedstawiony do realizacji projekt badawczy związany jest z poszukiwaniem nowych nieorganicznych chemioterapeutyków w grupie związków koordynacyjnych platyny.
Celem badawczym projektu będzie opracowanie metody syntezy i izolacji nowych karboksylanowych kompleksów Pt(II) i Pt(IV) z triazolopirymidynami - analogami zasad purynowych oraz wykonanie ich pełnej charakterystyki strukturalnej i fizykochemicznej. Przewidywane zmiany w sferze koordynacyjnej powinny z jednej strony zwiększyć rozpuszczalność i przyswajalność potencjalnych leków antynowotoworowych, a z drugiej zminimalizować ich właściwości toksyczne. Obecność kilku potencjalnych miejsc koordynacji w cząsteczkach ligandów stwarza możliwość uzyskania różnorodnych struktur różniących się zarówno geometrią sfery koordynacyjnej (izomery geometryczne). Powstaje w ten sposób problem określenia miejsca koordynacji liganda heterocyklicznego. Charakterystyka strukturalna nowych kompleksów Pt(II) i Pt(IV) zaproponowana zostanie m.in. na podstawie badań spektroskopowych: MS; 1H, 13C, 15N, 19F, 195Pt NMR, IR. Równolegle podjęte zostaną próby uzyskania monokryształów do badań rentgenostrukturalnych. W przypadku problemów z otrzymaniem tych pierwszych szczególne znaczenie przypisuję hetero korelacyjnym widmom 15N{1H} NMR, umożliwiającym, na podstawie pomiaru tzw. przesunięcia koordynacyjnego, jednoznaczne określenie miejsca kompleksowania liganda przez atom centralny. W celu oszacowania potencjalnych właściwości antynowotworowych dla otrzymanych kompleksów platyny przeprowadzone zostaną badania in vitro zahamowania proliferacji Komorek nowotworowych. Ponadto podjęte zostaną próby określenie mechanizmu działania potencjalnych cytostatyków. Dla wybranej grupy kompleksów platyny przeprowadzona zostanie ocena toksyczności i aktywności antynowotworowej in vivo.
|
||||||
|
|
|||||
| 9. Opracowanie i implementacja nowych funkcjonałów wymienno-korelacyjnych w teorii funkcjonałów gęstości (DFT) oraz ich zastosowania w opisie struktury elektronowej i reaktywności układów katalitycznych | Dr hab. Ireneusz Grabowski, prof. UMK | Prof. dr hab. Artur Michalak | Fizyka | Chemia | 20 |
|
|
Metody opracowane w ramach teorii funkcjonałów gęstości (Density Fuctional Theory - DFT) są obecnie najbardziej popularnymi i efektywnymi metodami stosowanymi w fizyce ciała stałego, chemii kwantowej i chemii obliczeniowej, biofizyce oraz szeroko rozumianej nanotechnologii. Implementacje tych metod znalazły się już w zdecydowanej większości pakietów programów przeznaczonych do obliczeń kwantowo-chemicznych i wykorzystywane są praktycznie we wszystkich obliczeniach prowadzonych dla układów atomowych, molekularnych, krystalicznych a także dużych układów biologicznych i nanostruktur.
Podstawową zaletą metod typu DFT, jest znacznie niższy koszt obliczeniowy niż w standardowo do tej pory używanych metodach typu ab initio opartych na teorii funkcji falowej (Wave Function Theory -WFT). Równocześnie w większości przypadków dokładność otrzymywanych wyników w ramach DFT jest porównywalna z dokładnością uzyskiwaną przez metody WFT oparte na przybliżeniu Hartree-Focka (HF) z dodatkowym uwzględnieniem efektów korelacji elektronowej w drugim rzędzie rachunku zaburzeń Mollera-Plesseta (MP2). Powszechnie wiadomo, że dokładność i efektywność metod typu DFT zależy od przybliżeń i jakości funkcjonałów korelacyjno-wymiennych używanych w tych metodach. Niestety większość znanych, popularnych i standardowo stosowanych funkcjonałów korelacyjnych i wymiennych daje zadowalające wyniki tylko w pewnych obszarach obliczeń kwantowo-chemicznych, a poprawność wyników otrzymanych przy pomocy tych funkcjonałów dla innych (zbliżonych) zagadnień jest praktycznie nieprzewidywalna. Dlatego też poszukiwanie poprawnych, bardziej dokładnych, opartych na ugruntowanych podstawach teoretycznych i relatywnie prostych funkcjonałów i potencjałów korelacyjno-wymiennych jest obecnie priorytetowym zadaniem dla chemików kwantowych i fizyków wykorzystujących metody DFT. Jednym z celów proponowanego projektu jest rozwój metod, należących do tzw. "trzeciej generacji DFT", wykorzystującej funkcjonały i potencjały korelacyjno-wymienne zależne explicite od orbitali. Taka zależność od orbitali, w sposób naturalny prowadzi do metody optymalizowanego potencjału efektywnego (Optimized Effective Potential - OEP), która jest bardzo mocno rozwijana w kontekście DFT w ostatnich kilku latach. W proponowanych badaniach szczególny nacisk położony zostanie na poprawne uwzględnienie efektów korelacji elektronowej w opracowywanych metodach. Nowe metody rozwijane będą w ramach podejścia nazwanego Ab initio DFT, pozwalającego na opracowanie systematycznych i niezależnych od parametrów metod opartych o schemat DFT. Jedną z najważniejszych idei leżących u podstaw Ab initio DFT jest wykorzystanie ustabilizowanych i teoretycznie ugruntowanych metod typu Ab initio WFT, takich jak wielociałowy rachunek zaburzeń (MBPT) czy metody typu sprzężonych klasterów (Coulped Cluster CC) i włączenie ich w teoretycznie poprawny sposób w schemat Kohna-Shama w ramach metody DFT. Szczególny nacisk na tym etapie położony zostanie na opracowanie metod przybliżonych, pozwalających na efektywne obliczenia dla realistycznych układów bez utraty zalet i dokładności pełnej metody. Kolejnym celem jest rozwój i numeryczna implementacje opracowanych metod, tak aby mogły być wykorzystane do testowych i realistycznych obliczeń w chemii i fizyce. Podstawowy praktyczny cel i zakładany efekt to otrzymanie konkretnych funkcjonałów i potencjałów korelacyjno-wymiennych, które mają szansę znaleźć się w powszechnym użyciu w ramach DFT. Opracowane funkcjonały zastosowane zostaną w modelowaniu molekularnych mechanizmów procesów katalitycznych o dużym znaczeniu technologicznym przebiegających z udziałem kompleksów metaloorganicznych: procesach polimeryzacji etylenu oraz dehydrogenacji boranu amonu. Od kandydatów na doktorantów w projekcie oczekuje się podstawowej wiedzy z Mechaniki Kwantowej, Chemii Kwantowej, oraz katalizy, oraz podstawowe umiejętności programowania (programowanie strukturalne, FORTRAN, C).
|
||||||
|
|
|||||
| 10. Polimery wrażliwe na bodźce zewnętrzne - "inteligentne" materiały do zastosowań w nowoczesnych technologiach | Prof. dr hab. Halina Kaczmarek | Prof. dr hab. Ryszard Czajka | Chemia | Fizyka | 20 |
|
|
Polimery reagujące na zewnętrzne bodźce fizyczne lub chemiczne, tzw. "inteligentne" stanowią nową klasę związków wielkocząsteczkowych o potencjalnych zastosowaniach w medycynie, farmacji, biotechnologii, elektronice, telekomunikacji i różnych gałęziach przemysłu. Dzięki obecności specyficznych grup w makrocząsteczkach mogą one ulegać odwracalnym zmianom mikrostruktury i właściwości (rozpuszczalność, objętość właściwa, polarność, konformacja, adhezja, adsorpcja). Projekt doktoratu obejmuje syntezę nowych polimerów i kopolimerów z funkcyjnymi grupami wrażliwymi na zmiany pH, temperatury, światła lub odczynników chemicznych, kompleksowej charakterystyki ich właściwości fizykochemicznych i badania cech użytkowych warunkujących praktyczne wykorzystanie otrzymanych związków. Praca koncentruje się na fotopolimerach, które w łańcuchach głównych lub podstawnikach bocznych będą zawierały ugrupowania światłoczułe (np. azydowe, diazowe, reszty kwasu cynamonowego, fumarowego). Polarność i rozpuszczalność polimeru będzie modyfikowana przez wprowadzenie grup kwasowych lub zasadowych (karboksylowych, aminowych) w procesie kopolimeryzacji lub szczepienia.
Badania cienkich warstw obejmują oznaczanie swobodnej energii powierzchniowej, morfologii powierzchniowej i adhezji polimerów do innych substancji. Badania morfologii powierzchni i adhezji będą prowadzone za pomocą mikroskopii sił atomowych (ang. skrót: AFM) metodami kontaktową i przerywanego kontaktu z detekcją fazową (umożliwiającą uzyskanie kontrastu materiałowego) oraz metodą dynamicznej spektroskopii sił (ang. skrót: DFS), umożliwiającej badanie procesów adhezji w skali nanometrowej w funkcji szybkości obciążania kontaktów adhezyjnych, a także innych uprzednio wymienionych parametrów, jak wilgotność, temperatura czy intensywność promieniowania elektromagnetycznego (np. UV). Wymagania: wiedza z zakresu chemii na poziomie studiów magisterskich, podstawy fizyki (zakres programowy fizyki na studiach chemicznych), zainteresowania tematyką badawczą z dziedziny polimerów, podstawowa znajomość języka angielskiego (konieczne rozumienie tekstów w j. ang.), umiejętność pracy w zespole.
|
||||||
|
|
|||||
| 11. Strategie semi-kooperatywne w grach różniczkowych modelujących problemy marketingowe | Dr hab. Sławomir Plaskacz | Dr hab. Tadeusz Kufel | Matematyka | Ekonomia | 20 |
|
|
Podstawowym problemem w teorii gier różniczkowych o sumie niezerowej jest takie zdefiniowanie równowagi, przy którym układ równań różniczkowych cząstkowych opisujących funkcje wartości graczy będzie miał jednoznaczne rozwiązania zależne w sposób ciągły od warunków początkowych. Klasyczna koncepcja równowagi Nasha nie ma dobrych własności. Bardzo obiecującym jest natomiast koncepcja równowagi semi-kooperatywnej wprowadzona w roku 2003 przez Bressana. Teoretyczną zaletą takiego podejścia jest "dobre" zachowanie się równań opisujących funkcje wartości - tworzą układy hiperboliczne.
Problem stawiany doktorantowi obejmuje z jednej strony uogólnienie koncepcji strategii semi-kooperatywnych na przypadek wielu graczy. Z drugiej strony weryfikację tej teoretycznej koncepcji na przykładzie gier różniczkowych opisujących strategie marketingowe, strategie cenowe firm konkurujących ze sobą o udział w rynku. Weryfikacja odbędzie się w oparciu o dane statystyczne dotyczące procesu sprzedaży wybranej grupy produktów w konkretnym supermarkecie. Kandydat na ISDM-P podejmujący ten temat powinien mieć dobre przygotowanie matematyczne w zakresie równań różniczkowych, analizy matematycznej i funkcjonalnej. Realizacja projektu będzie wymagać wiedzy i umiejętności z obszaru metod ekonometrycznych i statystycznych. Oczekujemy dobrych predyspozycji do pracy teoretycznej w obszarze matematycznej teorii gier. Równie ważne są jednakowoż predyspozycje i zapał do praktycznej weryfikacji teoretycznych modeli matematycznych na realnym konkurencyjnym rynku metodami ekonometrycznymi.
|
||||||
|
|
|||||
| 12. Zastosowanie czynnościowego obrazowania optycznego do neurobiologii | Dr hab. Maciej Wojtkowski | Dr hab. Grzegorz Wilczyński | Fizyka | Biologia | 20 |
|
|
Przedstawiony projekt jest działaniem na styku fizyki, biologii i medycyny. Celem projektu jest opracowanie nowych metod obrazowania czynności tkanki mózgowej małych gryzoni w sposób minimalnie inwazyjny. W tym celu proponujemy wykorzystanie Dopplerowskiej Tomografii Optycznej do trójwymiarowego obrazowania powierzchniowych naczyń krwionośnych mózgu i analizy perfuzji krwi w tych naczyniach bez konieczności usuwania
czaszki zwierzęcia. Poprzez rozwój zaawansowanych optycznych metod obrazowania projekt ten pozwoli na lepsze zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw udarów mózgu i skutków przez nie wywoływanych. Badania te mogą mieć bezpośredni wpływ na rozwój metod diagnostycznych oraz nowych terapii. Dzięki bezinwazyjności proponowanej techniki i łatwości łączenia z mikroskopią optyczna możliwe będzie ograniczenie liczby zwierząt laboratoryjnych poświęcanych w trakcie prowadzenia podstawowych badań medycznych oraz badań farmakologicznych. Obrazowanie za pomocą tych technik może w przyszłości pozwolić na polepszenie metod diagnostycznych i lepszą ocenę rozwoju chorób również u ludzi. Projekt będzie realizowany wspólnie z Instytutem Biologii Doświadczalnej Polskiej Akademii Nauk im Marcelego Nenckiego w Warszawie. Osoba realizująca przedstawione zadanie badawcze powinna przejawiać zdolności do pracy doświadczalnej z optyki, mieć podstawowe umiejętności z zakresu sterowania urządzeniami pomiarowymi, programowania w środowisku LabView oraz predyspozycje do pracy ze zwierzętami laboratoryjnymi. Osoba ta powinna również wykazywać umiejętności do pracy zespołowej.
|
||||||
|
|
|||||
| 13. Analiza transkryptomów biorących udział w procesach biochemicznych i metabolicznych w wątrobie specyficznych dla rasy i tkanki genomu Bos Taurus przy różnych etapach przyrostu masy ciała | Dr hab. Chandra Shekhar Pareek, prof. UMK | Prof. dr hab. Bogusław Buszewski | Biologia | Bio-informatyka i chemia analityczna | 19,5 |
|
|
Technologie nowej generacji do wysoko wydajnego sekwencjonowania genomu (z ang. high-throughput next generation genome sequencing - HT NGGS), które zostały zastosowane w aparatach GS-FLX firmy Roche Applied Science oraz 454 Life Sciences (usługi komercyjne) zrewolucjonizowały możliwości sekwencjonowania DNA. System GS-FLX, oparty na sekwencjonowaniu poprzez syntezę DNA (pirosekwencjonowaniu) umożliwia uzyskanie pojedynczego odczytu sekwencji o długości 200-300 par zasad i wykonywać równocześnie 400.000 odczytów sekwencji, więc w typowej serii danych uzyskuje się wysokiej jakości odczyt sekwencji na poziomie 100 mln par zasad. W proponowanym projekcie, technologia ta będzie zastosowana do analizowania rasowo i tkankowo specyficznych transkryptomów w genomie Bos taurus. W badaniach zaplanowano wykorzystanie trzech ras bydła: Polski HF, Polska Czerwona i Hereford; oraz tkanek: wątroby. W chwili obecnej ogólnodostępna baza danych sekwencji genomu Bos taurus oparta jest w głównej mierze na rasie hereford (http://www.ensembl.org/Bos_taurus/Info/Index). Planowany eksperyment opiera się na wykorzystaniu łączonego mRNA (mRNA pools) wyizolowanego z próbek tkanek w oparciu o próbki pochodzące od młodych buhajów każdej rasy, na różnych etapach rozwoju (6, 9 i 12 miesięcy). W eksperymencie przewiduje się analizę 3 matryc transkryptomicznych cDNA (rasowo specyficzna). Transkryptomiczne sekwencjonowanie genomu Bos taurus zostanie przeprowadzone za pomocą systemu HT NGGS w trzech podstawowych etapach: 1) przygotowanie tkankowo i rasowo specyficznych, bibliotek shotgun jednoniciowego DNA (sstDNA), transkryptomów Bos taurus, 2) amplifikacja klonalna w emulsji wodno-olejowej (emPCR), cząsteczek jednoniciowych shotgun sstDNA, 3) pirosekwencjonowanie na płytce PTP (PicoTiterPlate) i zestawianie bazy krótkich sekwencji (200-300pz) (usługi komercyjne). Rasowo specyficzna analiza transkryptomu, genomu Bos taurus, przy użyciu systemu HT NGGS pozwoli uzyskać bazę około 400.000 ekspresyjnych sekwencji (ESTs) wątroby dla każdej z ras (uporządkowanie ich wszlakach metabolicznych). W sumie w czasie realizacji projektu powstanie baza obejmująca około 1.2 miliona ESTs - tkankowo i rasowo specyficznych. Wszystkie dane dotyczące rasowo i tkankowo specyficznej transkryptomiki będą udostępnione w ogólnodostępnej bazie danych GenBanku (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Sequin/). Duży zestaw danych o tkankowo i rasowo specyficznych transkryptomach ESTs systematycznie dokumentowany posłuży jako podstawa do dalszej analizy transkryptomicznej genomu Bos taurus przy użyciu szerokiego wachlarza narzędzi bio-informatycznych. Za pomocą zaawansowanego oprogramowania, dostarczonego z systemem GS-FLX, przeprowadzone zostanie obszerne zestawienie de novo genomów polskiego HF i Polskiej Czerwonej obejmujące około 2 Mega pz (2000 000).
Dla rasy hereford, planuje się re-sekwencjonowanie w oparciu o istniejącą sekwencję genomu Bos taurus i powtórne zestawienie (reasembling) 1 Mega pz. (1000 000) (Btau 4,0- http://www.ensembl.org/Bos_taurus/Info/Index). Ponadto, uzyskane wyniki zostaną przeanalizowane pod kątem zastosowania w praktyce hodowlanej. Uzyskany, tkankowo i rasowo specyficzny duży zbiór snipów (polimorfizmów jednonukleotydowych), zostanie przekazany do publicznej bazy danych NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/snp_batchSearch.cgi?org=9913). Analiza Blast-n i Blast-x, uzyskanego transkryptomu Bos taurus, będzie przeprowadzona przy użyciu internetowych zasobów dotyczących genomu bydła (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/seq/BlastGen/BlastGen.cgi?taxid=9913, http://www.ensembl.org/Multi/blastview,).Ponadto, uzyskane wyniki dostarczą danych dla nowego indeksu genowego dla bydła (http://compbio.dfci.harvard.edu/tgi/cgi-bin/tgi/gimain.pl?gudb=cattle) oraz nowych adnotacji o ontologii genów (http://www.geneontology.org/GO.annotation.shtml). Będzie to znaczący wkład do istniejącej wiedzy z zakresu genomiki funkcjonalnej dla gatunku Bos taurus.
|
||||||
|
|
|||||
| 14. Badanie metabolizmu wybranych ksenoestrogenów i ich wpływ na kancerogenezę narządów płciowych kobiet na przykładzie zearalenonu z wykorzystaniem łączonych technik rozdzielania | Dr hab. Renata Gadzała-Kopciuch | Dr hab. n. med. Krzysztof Cendrowski | Chemia | Medycyna | 19,5 |
|
|
Zanieczyszczenia, które znajdują się w środowisku, mogą oddziaływać szkodliwie na zdrowie człowieka, klimat, przyrodę żywą, wodę albo też powodować inne szkody w środowisku. Największą uwagę skupia się na tych związkach, które wykazują toksyczność, teratogenność, mutagenność i/lub rakotwórczość, a tym samym na substancjach, które są szczególnie niebezpieczne dla zdrowia i życia organizmów żywych. Do grupy tych związków należą mikotoksyny, do których niewątpliwie można zaliczyć zearalenon wytwarzany przez grzyby z gatunku Fusarium. Przedostają się one do organizmu głównie drogą pokarmową wraz ze skażoną żywnością ulegając bioakumulacji stwarzając zagrożenia zdrowia i życia. Wewnątrz organizmów ulega przemianom dając kilka metabolitów. Wykrycie zearalenonu we krwi ludzi, jak i zwierząt, może sugerować, że problem mikotoksykozy jest aktualnym problemem w naszym kraju, dlatego też nie można jego bagatelizować.
Niskie stężenie tego związku w materiale biologicznym zmusza analityków do poszukiwania nowych rozwiązań realizowanych na etapie przygotowania próbki lub końcowym oznaczeniu. Obecnie ekstrakcja do fazy stałej (SPE) z wykorzystaniem przeciwciał jest stosowana do izolowania zearalenonu z różnych matryc. Jednak jest to zbyt kosztowana metoda przygotowania próbek nie też poszukuje się selektywnych sorbentów, którymi mogą być zdobycze chemii supramolekularnej, gdzie polimery z odwzorowaniem cząsteczkowym wykorzystuje się jako selektywne sorbenty do izolowania, oczyszczania i wzbogacania analitu. Polimery z odciskiem cząsteczkowym (MIP - Molecularly Imprinted Polymers) są to wielkocząsteczkowe związki powstałe z odpowiednich monomerów oraz cząsteczek szablonu w drodze reakcji polimeryzacji. Polimeryzacja określonych monomerów przeprowadzana w obecności szablonu i wybranego rozpuszczalnika porotwórczego prowadzi do otrzymania selektywnych i porowatych sorbentów, które mogą być stosowane w technikach rozdzielania (adsorbenty do SPE, wypełnienia do HPLC, CE, itp). Podstawą otrzymania odpowiednio porowatego i wysoce selektywnego MIP-u jest właściwe dobranie monomerów i rozpuszczalników do cząsteczki szablonu oraz ich wzajemnych stosunków. Nie jest to zadanie proste i wymaga od analityka szerokiej wiedzy przede wszystkim z zakresu chemii fizycznej i chemometrii. Cząsteczka analitu musi pasować do wolnych miejsc w strukturze MIP-u. Nasuwa się tu skojarzenie z kompleksem enzym-substrat, antygen-przeciwciało w układach biologicznych. Polimery z odwzorowaniem molekularnym charakteryzują się wyższą trwałością mechaniczną i chemiczną w stosunku do białek, przeciwciał, będąc jednocześnie tańszymi materiałami eksploatacyjnymi. Dzięki swojej odporności na zmiany temperatury, pH, działanie kwasów, zasad, organicznych rozpuszczalników mogą być stosowane w układach biologicznych. Celem nadrzędnym projektu jest określenie stanów subklinicznych u ludzi (zwłaszcza u kobiet) dla celów diagnostycznych oraz określenie formy strukturalnej przyłączania tego ksenoestrogenu do receptorów estrogennych. Realizacja tych celów obejmować będzie opracowanie syntezy nowych materiałów sorpcyjnych (np. MIP) z możliwością ich zastosowania do izolowania, oczyszczania oraz wzbogacania zearalenonu i jego metabolitów z materiału biologicznego oraz możliwości ich zastosowania jako fazy stacjonarnej w chromatografii cieczowej. Pozwoli to na korzystniejsze rozwiązania związane z przygotowaniem próbek oraz obniżeniem granicy wykrywalności, którą narzucają uregulowania prawne.
|
||||||
|
|
|||||
| 15. Badanie wpływu promieniowania UV na kolagen w mikro- i nanoskali | Prof. dr hab. Aleksander Balter | Dr hab. Alina Sionkowska, prof. UMK | Fizyka | Chemia | 19,5 |
|
|
Celem projektu jest zbadanie zmian zachodzących we włóknach kolagenowych pod wpływem naświetlania promieniowaniem UV w warunkach laboratoryjnych. Uzyskanie precyzyjnych informacji o wpływie tego promieniowania na kolagen jest istotne z uwagi na fakt, że kolagen znajdujący się w skórze poddawany jest w warunkach naturalnych oddziaływaniu światła słonecznego, którego składnikiem jest ultrafiolet. Wyniki badań będą przydatne dla medycyny i kosmetologii (możliwość ich wykorzystania w praktyce m.in. przez firmy produkujące biomateriały i kosmetyki). Projekt wymagać będzie wykonania pomiarów z wykorzystaniem mikroskopu sił atomowych (obrazowanie, nanoindentacja i spektroskopia mechaniczna pojedynczych molekuł), konfokalnego spektrometru ramanowskiego oraz mikroskopii fluorescencyjnej.
Kandydat powinien być absolwentem studiów fizycznych.
|
||||||
|
|
|||||
| 16. Kwantowe indukowanie pól i oddziaływań w podejściu Sakharova | Prof. dr hab. Wojciech Kryszewski | Dr hab. Bogusław Broda | Fizyka | Matematyka | 19,5 |
|
|
Problematyka: Rozwinięcie idei i techniki kwantowego indukowania w sensie Sakharova pól i oddziaływań w formalizmie równania przewodnictwa cieplnego i rozwinięcia Seeleya, ze szczególnym uwzględnieniem oddziaływań grawitacyjnych i pól z grupą cechowania. Oczekiwane predyspozycje kandydata: zamiłowanie i zdolności do pracy naukowej w dziedzinie fizyki teoretycznej i matematyki. Oczekiwane umiejętności w zakresie fizyki: podstawy kwantowej teorii pola i ogólnej teorii względności. Oczekiwane umiejętności w zakresie matematyki: podstawy geometrii różniczkowej i riemannowskiej oraz podstawy teorii równań różniczkowych cząstkowych.
|
||||||
|
|
|||||
| 17. Molekularne i biochemiczne mechanizmy towarzyszące wspomaganej mikrobiologicznie fitoekstrakcji metali ciężkich | Dr hab. Katarzyna Hrynkiewicz | Dr hab. Tomasz Kowalkowski | Biologia | Chemia | 19,5 |
|
|
Mikroorganizmy ryzosferowe (np., grzyby mikoryzowe, bakterie) mogą łagodzić stres związany z występowaniem roślin na terenach skażonych metalami ciężkimi. Wykazano, że mikroorganizmy te mogą chronić rośliny przed toksycznym wpływem metali i stymulować ich przyrost biomasy, przyczyniając się jednocześnie do podwyższonej fitoekstrakcji metali ciężkich z gleby. Pomimo szeroko zakrojonych badań, wyjaśnienie zależności występujących pomiędzy gospodarzem roślinnym a symbiontem grzybowym oraz mechanizmów je regulujących pozostają nadal w sferze hipotez.
Celem projektu jest poznanie i wyjaśnienie mechanizmów oddziaływania pomiędzy partnerami symbiozy mikoryzowej na poziomie komórkowym (molekularnym i biochemicznym). Podczas realizacji przedłożonego projektu zastosowane zostaną nowoczesne techniki badawcze stosowane w mikrobiologii i genetyce (np. qPCR, - poznanie ekspresji genów odpowiedzialnych za tworzenie symbiozy mikoryzowej w niekorzystnych warunkach środowiskowych; gfp - monitorowanie mikroorganizmów wprowadzonych do środowiska glebowego) oraz chemii analitycznej (np., NanoSIMS - mapowanie metali ciężkich; ICP-OES, AAS - precyzyjne oznaczenie stężenia metali w próbkach gleb, roślin, mikroorganizmów). Prace prowadzone będą głównie w warunkach laboratoryjnych (badania in vitro, hodowle tkankowe, analizy molekularne), jednakże przewidziane są liczne wyjazdy krajowe i zagraniczne w celu pobrania prób i/lub wykonania analiz niemożliwych do zrealizowania na terenie kraju. Otrzymane wyniki analizowane będą za pomocą najnowszych programów stosowanych w obróbce danych molekularnych i tworzeniu drzew filogenetycznych oraz analizach statystycznych. Od potencjalnego kandydata wymagana jest znajomość technik stosowanych w biologii molekularnej i mikrobiologii, umiejętność posługiwania się programami statystycznymi oraz znajomość języka angielskiego.
|
||||||
|
|
|||||
| 18. Rozwój i zastosowanie wieloreferencyjnych metod sprzężonych klasterów w opisie stanów podstawowych i wzbudzonych układów atomowych i molekularnych | Prof. dr hab. Leszek Meissner | Dr hab. Monika Musiał | Fizyka | Chemia | 19,5 |
|
|
Projekt dotyczy teoretycznych metod opisu układów wieloelektrodowych wychodzących się z pierwszych zasad mechaniki kwantowej. Przewiduje rozwój najbardziej zaawansowanych metod opartych na ekspotencjalnym rozwinięciu dla funkcji falowej ( metod sprzężonych klasterów), które byłyby zdolne opisywać stany quasi-zwyrodniałe i otwartopowłokowe. Takie metody muszą mieć zdolność opisywania dwóch rodzajów korelacji elektronowej : korelacji niedynamicznej i dynamicznej.
Metody wieloreferencyjne mają fundamentalne znaczenie, bez nich nie można otrzymać właściwego opisu większości stanów (w szczególności stanów wzbudzonych) i ważnych procesów chemicznych (np. procesu dysocjacji). Metody dostarczające dobrego opisu stanów, w których występują tylko efekty korelacji dynamicznej są dobrze rozwinięte i powszechnie stosowane (metody jednoreferencyjne). Stany quasi zdegenerowane i wzbudzone, które wymagają odpowiedniego uwzględnienia obu typów korelacji, nie mogą być za ich pomocą opisywane i wymagają metod wieloreferencyjnych. Najbardziej pożądane, ze względu na swoje własności i dokładność, metody sprzężonych klasterów przez długi okres czasu nie doczekały się wieloroferencyjnych uogólnień, które prowadziłyby do metod mogących mieć zastosowanie w rutynowych obliczeniach. Dopiero wykorzystanie przez nas techniki hamiltonianów pośrednich doprowadziło do zaproponowania wieloreferencyjnej metody sprzężonych klasterów, która jest stanowo-selektewna, znacznie mniej kosztowna numerycznie i odporna na problemy związane ze stanami intruderowymi i wielokrotnymi rozwiązaniami. Projekt przewiduje opracowanie metod opartych na tej idei, ich numeryczną implementację i zastosowanie w obliczeniach dla opisu quasi-zdegenerowanych stanów podstawowych i wzbudzonych. Realizacja projektu wymaga znajomości zasad mechaniki kwantowej i podstawowej znajomości języków programowania.
|
||||||
|
|
|||||
| 19. Superkomputerowe modelowanie procesów powstawania planet w gazowo-pyłowych dyskach protoplanetarnych | Dr hab. Michał Hanasz, prof. UMK | Prof. dr hab. Jan Węglarz | Astronomia | Informatyka | 19,5 |
|
|
Przedmiotem badań będzie opracowanie modelu ewolucji gazowo-pyłowych dyskow około gwiazdowych oraz ocena możliwości powstawania planetezymali i planet w takich dyskach. Praca będzie opierać się na nowatorskim zastosowaniu szerokiego wachlarza metod obliczeniowych (hydrodynamika siatkowa, metody Monte Carlo) i symulacjach numerycznych na dużą skalę (rzędu 1PFlops). W symulacjach płynowych do badania dynamiki globalnego dysku używa się obecnie mocy obliczeniowych rzędu 1Tflops. Uzupełnienie opisu dysku o badanie ewolucji zderzeniowej cząstek pyłu wymagać będzie zwiększenia zasobow o 1-2 rzędy wielkości. Będzie to osiągalne poprzez wykorzystanie najnowszych dostępnych technologii obliczeniowych. Planowane badania prowadzone będą w Centrum Astronomii UMK w zespole kierowanym przez dra hab. Michała Hanasza, prof. UMK, we wspołpracy z zespołem informatykow z Instytutu Informatyki Politechniki Poznańskiej oraz Poznańskiego Centrum Superkomputerowo-Sieciowego kierowanym przez prof. dr hab. inż. Jana Węglarza.
Kandydat powinien wykazywać się gruntowną wiedzą z zakresu astrofizyki oraz mieć doświadczenie w zakresie astrofizycznych symulacji numerycznych, w programowaniu zespołowym oraz znać podstawy systemow UNIX, a także języka Fortran 95/2003.
|
||||||
|
|
|||||
| 20. Wysokorozdzielcze mikroskopowe obrazowanie komórek i tkanek za pomocą szerokopasmowego światła generowanego z supercontinuum i drugiej harmonicznej | Dr hab. Maciej Wojtkowski | Dr hab. Grzegorz Wilczyński | Fizyka | Biologia | 19,5 |
|
|
Przedstawiony projekt jest działaniem na styku fizyki, biologii i medycyny. Celem projektu jest opracowanie nowych metod mikroskopowego obrazowania tkanek i komórek z wykorzystaniem szerokopasmowego światła widzialnego. W tym celu proponujemy konstrukcję nowych źródeł światła, które pozwolą na pomiary w obszarach światła o długości fali 400nm oraz wykorzystanie źródeł światła generujących wysokiej mocy światło w zakresie 500-800nm dzięki występowaniu efektów nieliniowych w specjalnie domieszkowanych światłowodach - tak zwane supercontinuum. Wykorzystanie tych źródeł światła pozwoli na wprowadzenie nowych metod mikroskopowych wykorzystujących efekty interferometryczne takich jak optyczna mikroskopia na świetle częściowo spójnym, czy szerokopasmowa mikroskopia z oświetleniem strukturalnym. Zastosowanie światła szerokopasmowego umożliwi znaczną poprawę rozdzielczości podłużnej i możliwość wyboru warstwy znacznie efektywniej niż mikroskopia konfokalna. Dzięki temu będzie możliwe wysokorozdzielcze obrazowanie grubszych próbek mikroskopowych. To z kolei może być bardzo użyteczne w patofizjologii. Wprowadzenie nowych metod mikroskopowych może też w przyszłości pozwolić na polepszenie metod oceny wycinków histologicznych, skuteczności diagnostyki nowotworów i predykcji postępu choroby nowotworowej. Daje również perspektywy zastosowania przyżyciowego. Projekt będzie realizowany wspólnie z Instytutem Biologii Doświadczalnej Polskiej Akademii Nauk im Marcelego Nenckiego w Warszawie. Osoba realizująca przedstawione zadanie badawcze powinna przejawiać zdolności do pracy doświadczalnej z optyki, mieć podstawową wiedzę i umiejętności z zakresu optyki i programowania w środowisku LabView.
|
||||||
|
|
|||||
| 21. Badanie wpływu substancji neuroaktywnych na strukturę i funkcję wybranych białek błonowych | Prof. dr hab. Wiesław Nowak | Prof. dr hab. Maria Stankiewicz | Fizyka | Biologia | 19 |
|
|
Działanie neuronów jest niezwykle skomplikowanym procesem. Można zrozumieć aktywność komórek nerwowych badając ich fizjologię metodami biofizycznymi. Można, m.in., mierzyć prądy jonowe płynące przez białka błonowe o wyspecjalizowanych funkcjach. Działanie kanałów jonowych może być zaburzane w kontrolowany sposób substancjami chemicznymi. Stopień tego zaburzenia można selektywnie mierzyć stosując techniki takie jak voltage-clamp. Zmiana aktywności neuronów może być wykorzystywana praktycznie np. do opracowywania nowych leków neurologicznych, anelgetyków czy substancji odstraszających lub eliminujących niepożądane owady. Światowym, nie rozwiązanym dotąd problemem jest znalezienie skutecznego środka do odstraszania komarów roznoszących malarię czy żółtą febrę.
Celem proponowanego projektu jest zbadanie metodami doświadczalnej elektrofizjologii i metodami teoretycznymi symulacji komputerowych wpływu wybranych substancji neuroaktywnych na czynność modelowych żywych neuronów. Zadaniem doktoranta będzie rozwinięcie efektywnej metodyki pomiarów na istniejącej w Instytucie Biologii Ogólnej i Molekularnej (IBOiM) aparaturze, zebranie wyników pomiarowych dla różnych typów neuronów i różnych neurotoksyn, analiza zarejestrowanych sygnałów, krytyczne porównanie rezultatów z danymi literaturowymi i wyciągnięcie wniosków na temat kontroli aktywności wybranych białek pełniących rolę kanałów jonowych lub białek oddziałujących z takimi kanałami. W szczególności badane będzie oddziaływanie toksyn takich jak: repelent DEET, toksyny z jadu skorpiona, pająka oraz insektycydów na aktywność acetylocholinodiesterazy (AChE), błonowych kanałów jonowych i receptorów. Równolegle wykorzystywane będą metody bioinformatyczne, do zbadania ewolucji tych białek błonowych. Zbudowane zostaną w oparciu o modelowanie homologiczne lub zwijanie "de novo" modele badanych eksperymentalnie białek. Białka te będą umieszczone w modelach błon komórkowych i odpowiednim środowisku wodnym. Następnie przeprowadzone będzie dokowanie (metodami komputerowymi zawartymi w gotowych programach typu Autodock lub Glide) stosowanych w pomiarach substancji neuroaktywnych. Określone zostaną najlepsze pozy dokowania i obliczone będą metodami dynamiki molekularnej względne stałe wiązania rozmaitych neurotoksyn do wcześniej określonych modeli białek błonowych. Celem modelowania będzie zrozumienie wpływu wybranych substancji na aktywność kanałów jonowych na poziomie molekularnym. Tematyka proponowanych badań jest aktualna i nowoczesna - wciąż niewiele wiemy o fundamentalnych procesach zachodzących w neuronach, zaś gospodarka światowa potrzebuje nowych substancji chroniących przez groźnymi owadami. Podjęta zostanie próbna oceny efektów synergii w działaniu neurotoksyn oraz wpływu fosforylacji na ich efekty. W ramach tego interdyscyplinarnego projektu (fizyka/biologia/chemia/informatyka) poznać będzie można metody sporządzania preparatów biologicznych, wykonywania pomiarów elektrofizjologicznych, sporządzania próbek substancji neuroaktywnych. Przewiduje się też podjęcie prób obrazowania żywych neuronów i pomiarów elastyczności neuronów technikami AFM (bionanotechnologia). Badany będzie wpływ substancji neuroaktywnych na tę elastyczność. Opracowane zostaną realistyczne modele przestrzenne ważnych białek. Podjęta zostanie próba wyjaśnienia aktywności znanych substancji odstraszających komary (DEET). Zbadana zostanie dynamika kompleksów repelentów komarów z potencjalnymi białkami receptorowymi. Wyniki pracy mogą znaleźć zastosowanie w kontroli populacji owadów-wektorów chorób oraz niszczących uprawy. Doktorant rozwinie swoje umiejętności manualne i doświadczalne oraz będzie mocno zaangażowany w symulacje komputerowe prowadzone w systemie Linux na dużym klastrze do obliczeń równoległych. Od kandydatów wymagana jest dobra orientacja w fizyce i matematyce, zamiłowanie do pracy z komputerami i grafiką komputerową, pewne podstawowe umiejętności programistyczne, precyzja i cierpliwość w pracy doświadczalnej, wytrwałość w analizie dużej ilości danych. Wskazana jest pewna znajomość biologii owadów i biofizyki. Konieczna jest dobra znajomość języka angielskiego. Być może część badań odbędzie się za granicą.
|
||||||
|
|
|||||
| 22. Klasyfikacja dwuwymiarowych sygnałów okulograficznych do oceny aktywności sakadycznej (Klas2Sa) | Prof. dr hab. Włodzisław Duch | Dr hab. Edward Jacek Gorzelańczyk, prof. UMK | Fizyka | Biologia | 19 |
|
|
Cel badań.
Opracowanie modelu i efektywnej metody automatycznej klasyfikacji sakad (szybkich ruchów gałek ocznych) przydatnej w diagnostyce zaburzeń funkcjonowania układu nerwowego, wykorzystującej zarówno nieparametryczne metody klasyfikacji dostosowane do własności tego typu danych, jak i model uwzględniający kontrolę fizjologiczną sakad przez różne obszary mózgowia. Uzasadnienie celu badań. W różnych chorobach obserwuje się zaburzenia dynamiki sakad, np. występuje spowolnienie ruchu (slow saccades) lub jego przyspieszenie (abnormally fast saccades), asymetria prędkości ruchu sakadowego (saccadic velocity asymmetry), nieprawidłowości w czasie latencji (disorders of saccadic latency) i dokładności dopasowania sakad (disorders of saccadic accuracy). W różnych jednostkach chorobowych występują charakterystyczne sakady np. w chorobie Parkinsona sakady wielostopniowe, w schizofrenii sakady wtrącone. Do celów diagnostycznych ważne jest analizowanie przebiegu dużej liczby sakad i klasyfikowanie ich według określonych kryteriów. Dotychczas klasyfikowanie sakad do określonych kategorii przeprowadzana jest arbitralnie badanie przez badacza. Automatyzacja tego procesu może zwiększyć i zobiektywizować kategoryzację oraz ułatwiać diagnozę. Wyodrębnienie z całości sygnału okoruchowego sakad o określonych właściwościach i prawidłowa ich klasyfikacja jest złożonym zagadnieniem obliczeniowym, które wymaga uwzględnienia wielu procesów zachodzących w mózgowiu, w zależności od rodzaju eksperymentu. Zaplanowano wykonanie pomiarów i przygotowania bazy danych przebiegu sakad różnego typu, zastosowania metod ekstrakcji cech z sygnałów oraz rozszerzenia metod klasyfikacji opartych na najnowszym pakiecie inteligentnej dogłębnej analizy danych opracowanym w Katedrze Informatyki Stosowanej UMK. Zaplanowano również stworzenie modelu parametrycznego opartego na pracach Arbiba, Dominey i Crowleya, z użyciem języka skryptowego Neural Simulation Language (NSL). Model ten uwzględni wpływ kilku obszarów mózgowia mających znaczenie kontroli ruchów mięśni zewnętrznych gałki ocznej.
|
||||||
|
|
|||||
| 23. Komunikacja z osobami w stanach minimalnej świadomości, zespole zamknięcia i stanie wegetatywnych - fizjologiczne wyznaczniki komunikacji (KomMin) | Prof. dr hab. Włodzisław Duch | Dr hab. Edward Jacek Gorzelańczyk, prof. UMK | Fizyka | Biologia | 19 |
|
|
Celem projektu jest ocena stanu świadomości i możliwości komunikacji z osobami w zespole zamknięcia, stanie minimalnej świadomości i stanie wegetatywnym, określenie fizjologicznych parametrów umożliwiających porozumienie z tą grupą osób, biorąc głównie pod uwagę aktywnośd EEG mózgu i ruch gałek ocznych. Projekt będzie wymagał zarówno pewnych umiejętności sprzętowych związanych z aparaturą pomiarową, wykonania samych pomiarów przy współpracy z neuropsychologami, analizy sygnałów i wykorzystania metod inteligencji obliczeniowej do ekstrakcji informacji pozwalającej na komunikację z osobami w takich stanach klinicznych.
|
||||||
|
|
|||||
| 24. Synteza i badania strukturalne kompleksów metali przejściowych z chiralnymi zasadami Schiffa oraz ich zastosowanie jako materiałów fluorescencyjnych | Prof. dr hab. Edward Szłyk | Prof. dr hab. Andrzej Wojtowicz | Chemia | Fizyka | 19 |
|
|
Tematem badań będzie synteza optycznie czynnych zasad Schiffa ich kompleksów metali przejściowych oraz zastosowanie w katalizie i jako materiały luminescencyjne. Ligandy te odgrywają znaczną rolę w chemii bionieorganicznej, w metodzie CVD (Chemical Vapor Deposition) jako prekursory metalicznych warstw, zaś cechy fotochromowe ligandów wykorzystano w fotooptyce. Kompleksy Co(II) są katalizatorami w enancjoselektywnych reakcjach utleniania związków organicznych (katalizator Jacobsena). SB otrzymane z pochodnych aldehydu salicylowego wykazują właściwości luminescencyjne. Również filmy organometaliczne są przedmiotem szerokich badań ponieważ wykazują technologiczne ważne cechy optyczne i elektroniczne. Celem projektu jest: a) synteza nowych optycznie czynnych zasad Schiffa otrzymanych (1R,2R)-cykloheksanodiaminy i pochodnych aldehydu salicylowego oraz kompleksów z metalami przejściowymi d elektronowymi, b) zbadanie ich właściwości strukturalnych, c) sprawdzenie aktywności katalitycznej kompleksów Co(II) w reakcjach enancjoselektywnego utleniania węglowodorów nienasyconych, d) osadzanie i charakterystyka filmów zasad Schiffa i ich związków koordynacyjnych, e) zbadanie ich cech katalitycznych i luminescencyjnych. Jako przedmiot badań proponowane są połączenia (1R,2R)-(-)-cykloheksanodiaminy z pochodnymi aldehydu salicylowego i otrzymanie kompleksów Co(II), Ni(II) i Cu(II) określenie ich właściwości spektroskopowych za pomocą widm UV - VIS, fluorescencji w zakresie UV VIS, kołowego dichroizmu -CD, widma IR, NMR, MS oraz badań struktury rentgenowskiej . Dla tych związków określona zostanie geometria sfery koordynacyjnej jonu metalu w roztworze i w fazie stałej na podstawie danych spektroskopowych i rentgenowskich. (Wydział Chemii UMK prof. E. Szłyk) Właściwości luminescencyjne nowych SB i ich kompleksów z metalami przejściowymi będą mierzone w roztworze i w fazie stałej dla kryształów i warstw osadzonych na substratach krzemu i szkła (Wydział Fizyki UMK - prof. A. Wojtowicz)). Cienkie warstwy będą osadzone za pomocą techniki powlekania obrotowego (spin coating).
|
||||||
|
|
|||||
| 25. Teoretyczny opis oddziaływań międzycząsteczkowych o spektroskopowej dokładności | Dr hab. Piotr Jankowski | Dr hab. Ireneusz Grabowski, prof. UMK | Chemia | Fizyka | 19 |
|
|
Oddziaływania międzycząsteczkowe odgrywają ogromną rolę w opisie wielu zjawisk w chemii, fizyce czy astrofizyce. Wszelkie symulacje teoretyczne tych zjawisk wymagają znajomości powierzchni energii oddziaływania. Jeśli chcemy otrzymać wyniki teoretyczne mające nie tylko charakter odtwórczy czy ilustracyjny, ale pozwalające przewidywać wyniki doświadczeń czy je interpretować, to powierzchnie te muszą być bardzo wiarygodne. Szczególnie wysoka ich jakość potrzebna jest do przewidywania własności spektroskopowych słabo związanych kompleksów. W ramach niniejszego projektu planowane jest opracowanie standardów postępowania pozwalających otrzymywać powierzchnie energii oddziaływania o kontrolowalnej dokładności. W tym kontekście badane będą zarówno metody obliczania energii oddziaływania, jak też metody konstruowania powierzchni uwzględniające wewnętrzcząsteczkowe stopnie swobody. Innym wątkiem badań będzie też rozwój metod funkcjonałów gęstości (DFT), zaliczanych do tzw. trzeciej generacji tej rodziny metod. Nowe metody rozwijane będą w ramach podejścia nazwanego ab initio DFT, wykorzystującego zaawansowany opis korelacji elektronowej do tworzenia doskonalszych, lepiej uwarunkowanych fizycznie metod DFT.
Wynikiem projektu będą, oprócz wniosków ogólnych o charakterze metodologicznym, najdokładniejsze teoretyczne powierzchnie energii oddziaływania dla kilku kompleksów dwucząsteczkowych budzących zainteresowanie eksperymentatorów. Dla układów tych przeprowadzone będą symulacje wybranych własności spektroskopowych. Kandydat na ISDM-P, który chciałby realizować to zadanie badawcze, powinien być absolwentem studiów fizycznych, chemicznych lub matematycznych, ze znajomością podstaw mechaniki i chemii kwantowej. Prace będą miały charakter teoretyczny z elementami symulacji komputerowych. W związku z tym bardzo mile widziana byłaby umiejętność programowania (FORTRAN, C) oraz znajomość systemu operacyjnego UNIX (LINUX).
|
||||||
|
|
|||||
| 26. Topografia planet i księżyców w świetle współczesnych obserwacji satelitarnych oraz misji kosmicznych | Dr hab. Krzysztof Goździewski | Dr hab. Zenon Kozieł | Astronomia | Geografia | 19 |
|
|
Proponowany projekt badawczy znajduje się na pograniczu astronomii i geografii. Jego celem jest analiza powierzchni wybranych planet i księżyców Układu Słonecznego oraz ich zobrazowanie zgodne z metodologią stosowaną we współczesnej kartografii i geomatyce, przy zastosowaniu narzędzi typowych dla modelowania powierzchni Ziemi, z funkcjonalnością analiz przestrzennych, w które wyposażone są profesjonalne systemy oprogramowania GIS (ang. Geographical Information Systems) typu ARCGIS, ERDAS Imagine, ER-MAPER i t.p. Cząstkowe zadania badawcze projektu wymienione są poniżej (na str. 4, p. I-5).
Projekt kierowany jest przede wszystkim do absolwentów wyżej wymienionych kierunków, co jest jednoznaczne z tym, że od potencjalnego kandydata wymagane będzie bardzo dobre przygotowanie przynajmniej w jednej z tych dziedzin, w zakresie kompetencji typowych dla studiów drugiego stopnia. Ponieważ projekt opiera się o metodologię właściwą geografii, w trakcie jego realizacji istotne będzie opanowanie wiedzy z zakresu analizy struktur geologicznych i form rzeźby terenu. Wymagał także będzie podejścia estetycznego w kwestii modelowania, obrazowania i prezentacji komputerowych baz danych. Konieczne będzie ponadto wykorzystywanie kartograficznych metod prezentacji danych, a także geomatycznych metod wspomagania badań, odnoszących się w szczególności do powierzchni Ziemi. Metody te, jako ogólne, będą poprzez analogię wykorzystane do analizy powierzchni wybranych obiektów w Układzie Słonecznym, w szczególności planety Mars. Potwierdzeniem holistycznego podejścia badawczego do zaproponowanego tematu może być to, że we wstępnej fazie opracowania wymagane będzie uporządkowanie dotychczasowej wiedzy na temat obrazowania i analizy powierzchni planet i księżyców US, od czasów najdawniejszych, tj. od kiedy dane te są dostępne. Doktorant powinien opanować umiejętność wnioskowania i syntetycznego opisu procesów geomorfologicznych i geologicznych (na pod-stawie zidentyfikowanych form rzeźby terenu), zachodzących w różnych i zmieniających się warunkach klimatycznych. W projektowanych pracach wstępnych, dotyczących "kosmokartowania" geomorfologicznego, należy założyć współ-istnienie różnowiekowych, poligenetycznych, zarówno drobnych, jak i wielkich mega-form, tj. pełną charakterystykę morfograficzną, morfometryczną, morfochronologiczną i morfogenetyczną. Wobec potrzeby uwzględnienia czynników genetyczno-przestrzennych oraz ilościowo-chronologicznych, ważnym zadaniem w kolejnych etapach będzie opracowanie legendy do tych map, a zatem opanowanie rozległej wiedzy geomorfologicznej i geologicznej, wiedzy interpretacyjnej oraz nabycia doświadczenia w zakresie redagowania map. Bardzo przydatna będzie wiedza astrofizyczna, uzyskana na poziomie studiów magisterskich, doskonalenie lub nabycie której będzie niezbędne w ramach kilkuletnich studiów związanych z niniejszym projektem oraz planowanych staży zagranicznych. Mamy nadzieję, że podjęcie proponowanego tematu, przy zaangażowaniu obu opiekunów projektu, zaowocuje interesującym opracowaniem na temat tych zjawisk znanych na Ziemi, które można rozpoznać na innych obiektach planetarnych w US oraz wyselekcjonowanie takich, które niestety prawdopodobnie nigdy w pełni nie zostaną rozpoznane i zrozumiane. Dynamicznie zmieniający się postęp technologiczny i planowanie przyszłych misji kosmicznych jest trudne do przewidzenia w najbliższym okresie kilkunastu, a tym bardziej kilkudziesięciu lat. O ile dawniej, w odniesieniu do powierzchni Ziemi i prezentowania jej poszczególnych form na mapach, stosowane metody sprowadzały się do kwestii zasad opracowania danych, celowości i przede wszystkim możliwości technicznych, to obecnie, wobec "inteligencji" oprogramowania komputerowego zrównującej się w pewnym sensie z inteligencją człowieka i rosnącej wydajności przetwarzania danych, taką hierarchię można odwrócić. Przetwarzanie obserwacji stało się nie tylko kwestią możliwości technicznych, lecz przede wszystkim celowości i zasad, o których się często zapomina. W tym kontekście kładziemy nacisk na aspekt czysto poznawczy, jako zasadniczy dla proponowanego tematu.
|
||||||
|
|
|||||
| 27. Zastosowanie metod niezmienniczej analizy nieliniowej do badania istnienia i bifurkacji centralnych konfiguracji pewnych zagadnień mechaniki nieba | Prof. dr hab. Sławomir Rybicki | Prof. dr hab. Andrzej Maciejewski | Matematyka | Astronomia | 19 |
|
|
Celem projektu jest znalezienie nowych rodzin specjalnego typu rozwiązań grawitacyjnego zagadnienia N-ciał. Rozwiązania te, to tzw. konfiguracje centralne. Badanie i poszukiwanie takich rozwiązań uznawane jest za jeden z bardziej trudnych problemów matematycznych badanych przez ostatnie półtora roku. Poszukiwane będą konfiguracje centralne bifurkujące ze znanych rodzin rozwiązań. jako główne narzędzia proponujemy zastosować metody topologiczno-wariacyjne uwzględniające zarówno symetrię problemu i jego gradientowy charakter: niezmienniczą teorię Morse`a, niezmienniczy indeks Conley`a oraz stopień niezmienniczych odwzorowań gradientowych. Tego typu narzędzie nie były do tej pory wykorzystywane do badania bifurkacji konfiguracji centralnych. W projekcie zostaną sformułowane i dowiedzione warunki konieczne i dostateczne istnienia punktów bifurkacji SO(n)-orbit punktów krytycznych odpowiedniego funkcjonału oraz lokalne i globalne twierdzenia bifurkacyjne. Dowiedzenie takich twierdzeń pozwoli badać bifurkacje konfiguracji centralnych również dla dużych N, tzn. dla dużej liczby ciał w rozważnym układzie, dla których zastosowanie dotychczas znanych metod było niemożliwe ze względu na ich złożoność obliczeniową. Pozwoli to, jak sądzimy, znaleźć wiele nowych rodzin centralnych konfiguracji zagadnienia N-ciał.
Prezentowany projekt leży na pograniczu matematyki i mechaniki nieba. Student ISDM-P realizujący ten projekt niewątpliwie powinien posiadać zdolności matematyczne. Jednak powinien również widzieć potrzebę stosowania abstrakcyjnych matematycznych wyników w innych gałęziach nauki, w szczególności w mechanice nieba. Najodpowiedniejszym kandydatem do realizacji projektu badawczego byłby absolwent kierunku Matematyka o specjalności teoretycznej lub zastosowania.
|
||||||
|
|
|||||
| 28. Regulacja aktywność enzymów (kinazy adenylanowej i NTPDazy) uczestniczących w metabolizmie nukleotydów | Dr hab. Andrzej Wojtczak, prof. UMK | Dr hab. Michał Komoszyński, prof. UMK | Chemia | Biochemia | 18,5 |
|
|
Aktywność apirazy APY (NTPDazy) i kinazy adenylanowej AK będzie badana w obecności małocząsteczkowych regulatorów, otrzymywanych we współpracy z zespołem z Katedry Chemii Organicznej WCh UMK. Pozwoli to określić molekularne podstawy ich selektywności względem badanych białek. Znajomość struktury obu enzymów zostanie wykorzystana do projektowania małocząsteczkowych związków regulujących ich aktywność. Enzymy do badań będą otrzymane przez nadekspresję w komórkach bakterii i oczyszczone. Białka będą współkrystalizowane z regulatorami. Rentgenowska analiza strukturalna enzymów i wybranych kompleksów z regulatorami wyjaśni wpływ architektury liganda na jego oddziaływania z badanymi enzymami. Pozwoli to na racjonalne projektowanie i syntezę kolejnej generacji regulatorów - potencjalnych leków antyagregacyjnych lub kontrolujących procesy naprawcze i angiogenezę.
Regulacja poziomu ATP/ADP/AMP w krwioobiegu (zależna od aktywności NTPDaz i AK) pozwoli na kontrolę agregacji płytek krwi (terapia zawałów), a także na kontrolę regeneracji tkanek czy angiogenezy. Kandydat powinien posiadać wiedzę z zakresu chemii organicznej w tym metod syntezy, analizy strukturalnej monokryształów, biochemii, biologii molekularnej.
|
||||||
|
|
|||||
| 29. Aktywność biologiczna nanosrebra i nanomiedzi w kompozytach polimerowych | Dr hab. Wojciech Czerwiński, prof. UMK | Dr hab. Maciej Walczak | Chemia | Biologia | 18 |
|
|
Niniejszy projekt zakłada stworzenie nowych, oraz wykorzystanie już opracowanych w naszych laboratoriach (np. zgłoszenie patentowe P384124), metod otrzymywania nanocząstek srebra i miedzi wprowadzonych do kompozytów polimerowych o szerokich potencjale aplikacyjnym. Polimerami wykorzystanymi do tego celu będą popularne tworzywa użytkowe np. polietylen. Dodatkowymi komponentami zostaną krzemowe napełniacze płytkowe z grupy smektytów. Plan pracy zakłada badanie wybranych właściwości otrzymanych kompozytów nanosrebra i nanomiedzi. Przewiduje się prowadzenie badań otrzymanych produktów z zastosowaniem podstawowych i zaawansowanych metod instrumentalnych. Przedmiotem badań fizykochemicznych nowych materiałów kompozytowych będą następujące właściwości:
Ponadto ocena właściwości i możliwości zastosowania nowo otrzymanych związków zostanie poszerzona o badania właściwości biobójczych i aktywności biologicznej. Działania takie są często bardzo pożądane przez przemysł spożywczy oraz w szeroko rozumianej biotechnologii medycznej. W tym przypadku wprowadzone do kompozytu nanocząsteczki mają za zadanie ograniczenie rozwoju mikroorganizmów i tym samym nie dopuszczenie do powstania biofilmu na powierzchni stosowanego materiału. Z drugiej strony stosowanie nanocząsteczek o potencjalnej aktywności biobójczej może skutkować oddziaływaniami niepożądanymi takimi jak działania toksyczne i mutagenne. Badania nad występowaniem takich działań ze strony uzyskanych kompozytów oraz zbadanie ich siły będzie stanowić drugą część pracy. W trzeciej części pracy, doktorant prześledzi losy uzyskanych kompozytów zawierających nanocząsteczki w środowisku naturalnym. Zadanie to obejmuje zbadanie podatności na biodegradację uzyskanych kompozytów oraz ich wpływu na procesy mineralizacji innych, naturalnych substancji występujących w środowisku. |
||||||
|
|
|||||
| 30. Możliwości, ograniczenia i skuteczność innowacyjnych metod kognitywnych w edukacji i procesach twórczych nauk matematyczno-przyrodniczych | Dr hab. Maciej Mikołajewski | Prof. dr hab. Wiesława Limont | Astronomia | Kognitywistyka, Sztuka | 18 |
|
|
Celem projektu jest opracowanie innowacyjnej metody edukacyjno-badawczej do zastosowania w obszarze nauk matematyczno-przyrodniczych. Metoda ta powinna wykorzystywać najnowsze koncepcje i teorie nauk o poznaniu oraz funkcjonowaniu umysłu ze szczególnym uwzględnieniem poznawczych funkcji metafory wizualnej i multimedialnej. Uzasadnienie takiego podejścia można znaleźć w danych empirycznych związanych z wybitnymi odkryciami w naukach przyrodniczych i ścisłych [1]. Uzyskane rezultaty z badań i analiz wykazały, że w naukach matematyczno przyrodniczych przy rozwiązywaniu nowych problemów twórcy wykorzystują heurystyki, w których duże znaczenie ma metafora wizualna. Projekt powinien dostarczyć dowodów na możliwości oraz ograniczenia wykorzystania metafory wizualnej i multimedialnej jako metody poznawania i rozwiązywania problemów, zarówno w procesie edukacyjnym jak i w aktywności twórczej w zakresie nauk matematyczno-przyrodniczych. Opracowanie metody wymaga od doktoranta doskonałej znajomości i zrozumienia zagadnień w obszarze fizyki, astronomii, chemii i biologii. Badania mające na celu weryfikację metody, będą prowadzone zgodnie z metodologią badań w naukach społecznych. Kandydaci powinni posiadać szerokie zainteresowania interdyscyplinarne oraz być świadomi trudności związanych z podejmowaniem nowatorskich badań i wyzwań, jakim jest prowadzenie badań pomostowych w zakresie nauk ścisłych i nauk o poznaniu z wykorzystaniem sztuki.
|
||||||
|
|
|||||
| 31. Obrazowanie dużych obszarów nieba radiową matrycą odbiorczą przy pomocy 32 metrowego radioteleskopu | Prof. dr hab. Andrzej Kus | Prof. dr hab. Adam Jakubowski | Astronomia | Informatyka stosowana | 18 |
|
|
Podstawowym celem projektu jest przystosowanie odbiornika OCRA-f do uzyskiwania wysokiej jakości danych astronomicznych a następnie pomiar wpływu populacji radioźródeł na 30 GHz na anizotropię reliktowego promieniowanie tła. Wymaga to od kandydata umiejętności projektowania obiektowego oraz znajomości języku programowania C++. Projekt zakłada czynny udział w rozwoju programu OCRA zapoczątkowanego i kontynuowanego w ramach współpracy CA UMK z Jordell Bank Observatory. Ponieważ projekt zakłada uzyskiwanie obrazu cyfrowego oraz przeprowadzenie badań radioastronomicznych, kandydaci powinni posiadać wiedzę z zakresu przetwarzania danych cyfrowych oraz posiadać rozległą wiedzę z zakresu radioastronomii. Jako, że projekt zakłada współpracę zagraniczną kandydaci dodatkowo powinni cechować się biegłą znajomością języka angielskiego.
|
||||||
|
|
|||||
| 32. Proekologiczna technologia rekultywacji jezior uwzględniająca kompleksowe zagospodarowanie biomasy roślin wodnych, glonów i osadów organicznych na energię i nawozy rolnicze | Dr hab. Ryszard Wiśniewski | Dr hab. Roman Buczkowski | Biologia | Chemia | 18 |
|
|
Problematyka naukowo-badawcza stanowiąca przedmiot projektu pt. : "Proekologiczna technologia rekultywacji jezior uwzględniająca kompleksowe zagospodarowanie biomasy roślin wodnych, glonów i osadów organicznych na energię i nawozy rolnicze" ma charakter interdyscyplinarny, skupia bowiem w sobie niezwykle istotne dla życia człowieka i środowiska naturalnego zagadnienia dotyczące skojarzonej i racjonalnej gospodarki zasobami wodnymi z jednoczesną produkcją energii i żywności.
Autorzy projektu oczekują, że pozytywne rozwiązanie wszystkich elementów programu badawczego z zakresu ekologii i inżynierii środowiska, począwszy od umiejętnego usuwania materii organicznej i nagromadzonego fosforu ze zbiorników wodnych, fizykochemicznej "obróbki" zawiesiny metodą dekantacji intensywnej z użyciem polielektrolitów i środków koagulujących oraz termicznego przekształcenia biomasy i zagospodarowania stałych pro- duktów tejże operacji na wieloskładnikowe nawozy rolnicze pozwoli ostatecznie opracować i wdrożyć kompleksową technologię o charakterze utylitarnym. Realizacja zaproponowanego w niniejszym projekcie programu naukowo-badawczego wymaga od Doktoranta kreatywności, wrodzonej troski o środowisko naturalne oraz znajomości podstawowych zagadnień z zakresu ekologii i inżynierii środowiska.
|
||||||
|
|
|||||
| 33. Ocena wpływu bodźców sensorycznych na odpowiedź relaksacyjną indukowaną za pomocą sesji biofeedback (BioSen) | Prof. dr hab. Włodzisław Duch | Dr hab. Edward Jacek Gorzelańczyk | Fizyka | Biologia | 17 |
|
|
Odpowiedź relaksacyjna (RR) jest coraz częściej stosowaną niefarmakologiczną terapią o udokumentowanej skuteczności. Biofeedback jest metodą interaktywnego monitorowania zmian wybranych parametrów fizjologicznych, pozwalającą na korygowanie aktywności mentalnej wpływającej na te parametry. W projekcie Bio-Sen skupimy się nad metodami biofeedback, opartymi na pomiarze zmienności rytmu serca (HRV), jak i bar-dziej wyrafinowanymi metodami opartymi na analizie EEG. Celem projektu jest rejestrowanie i szukanie korelacji pomiędzy parametrami opisującymi bodźce zewnętrzne, stanem motorycznym i psychofizjologicznymi, odpowiedzią relaksacyjną organizmu i redukcją stresu. Badanie obejmie ruch kończyny górnej w polu magnetycznym podczas wykonywania zadania rysunkowego (grafometria), ruchy mięśni zewnętrznych gałek ocznych podczas prezentacji bodźców świetlnych (okulometria, sakadometria), utrzymywanie postawy ciała (posturometria) u osób zdrowych i z zaburzeniami funkcjonowania układu nerwowego. Tego typu kompleksowe badania nie były jeszcze prowadzone i stanowią interesujący element innowacyjny. Poza walorem czysto naukowym projekt niniejszy oferuje wartość dodatkową w postaci edukacji uczestników w kontrolowaniu nadmiernego stresu. Mobilne centrum pomiarów psychofizjologicznych, którym dysponuje Collegium Medicum umożliwia elastyczne projektowanie doświadczeń zarówno w warunkach laboratoryjnych jak i adaptowanych na potrzeby eksperymentu. Składa się ono ze stanowisk komputerowych wyposażonych w czujniki pletyzmograficzne umożliwiające biofeedback HRV, czujniki oporu skóry GSR, urządzenia do pomiaru parametrów grafomotorycznych, okulograficznych oraz posturograficznych. Eksperymenty i analiza danych prowadzone będą w pracowni EEG laboratorium neurokognitywnego w ICNT. Planujemy opracowanie przenośnych urządzeń wykorzystujących czujniki przyłączone do telefonów (platformy iPhone i Android), statystyczną analizę danych oraz stworzenie komputerowego modelu mającego na celu przewidywanie RR.
|
||||||
|
|
|||||
| 34. Synteza nowych π-elektronowych i polimerowych związków organicznych domieszkowanych metalami ziem rzadkich do zastosowań laserowych | Dr hab. Mirosław Wełniak | Prof. dr hab. Czesław Koepke | Chemia | Fizyka | 17 |
|
|
Celem projektu jest synteza i badanie materiałów do zastosowań laserowych. W tym celu metale ziem rzadkich (lantanowce) będą domieszkowane do rozbudowanych układów Π-elektronowych o rdzeniach aromatycznych i zawieszane w polimerach w celu uzyskania materiałów o wysokiej akcji laserowej. Pozwoli to na uzyskanie cienkich, transparentnych filmów wykazujących akcję laserową. Projekt zakłada syntezę i charakterystykę spektroskopową licznych aromatycznych związków organicznych, które będą domieszkowane pierwiastkami ziem rzadkich w sieci krystalicznej, kompleksowane przez heteroatomy (azot, tlen, siarka) bądź wbudowywane w polimer.
Kandydat na ISDM-P powinien dysponować wiedzą z zakresu syntezy organicznej, umiejętnością pracy ze związkami piroforycznymi i niebezpiecznymi, potrafić wykonać charakterystykę fizykochemiczną i spektralną uzyskanych związków organicznych i metaloorganicznych (1H i 13C NMR, FT-IR, UV-Vis, MS, GC-MS, HPLC-MS, GC, HPLC, CC, TLC).
|
||||||
|
|
|||||
| 35. Metabolizm krajobrazu z uwzględnieniem naturalnych i antropogennych czynników - budowanie modeli scenariuszy rozwoju i skutków dla środowiska | Dr hab. Adam Czarnecki, prof. UMK | Dr hab. Ryszard Mrugała, prof. UMK | Biologia | Fizyka | 16 |
|
|
Projekt nawiązuje do problemów środowiskowych występujących w skali globalnej i lokalnej, spowodowanych wpływem człowieka na środowisko wynikające z pobierania, przetwarzania, użytkowania i zagospodarowania odpadów. Holistycznie ujmuje układ ekosystemu społeczno- środowiskowego występujący na obszarze gminy. Analiza opiera się na modelu dynamicznym układu, w których nakład energii wywołuje proces krążenia materii w strukturach naturalnych - produkty ekosystemu i socjoekonomicznych - produkcja przemysłowa i wprowadzanie do środowiska odpadów. Dla opisania funkcjonowania układu będzie stworzone narzędzie badawcze pozwalające odtworzyć przy pomocy równań wprowadzonych do programu STELLA stan środowiska i ekosystemu. W następnym zaś etapie przewidywać skutków środowiskowych wynikających ze zmiany zachowań mieszkańców, działań gospodarczych włączając inicjatywy zielonej gospodarki, modelu konsumpcji i skuteczności form ochrony środowiska w nawiązaniu do warunków życia.
Kandydat zainteresowany projektem powinien wykazać się obok zainteresowań problematyką ekologii i ochrony środowiska także otwartością na nowoczesne technologie i trendy naukowe.
|
||||||
|
|
|||||
| 36. Współczesne i przyszłe warunki astroklimatu Polski | Dr hab. Andrzej Niedzielski, prof. UMK | Prof. dr hab. Rajmund Przybylak | Astronomia | Geografia | 15,5 |
|
|
Celem projektu jest szczegółowa analiza współczesnych i przyszłych uwarunkowań geograficzno klimatycznych Polski pod kątem określenia lokalizacji potencjalnego przyszłego naziemnego obserwatorium astronomicznego. Po znalezieniu obszarów najbardziej nadających się do prowadzenia naziemnych obserwacji astronomicznych pod względem warunków klimatycznych (usłonecznienie, wilgotność powietrza, suma opadów atmosferycznych, prędkość i kierunek wiatru itd.) oraz geograficznych (ukształtowanie terenu, stosunki wodne, gęstość zabudowy, industrializacja itd.) wskazane zostaną, po przeprowadzeniu szczegółowej analizy wieloletnich ciągów danych ze stacji meteorologicznych, potencjalne konkretne lokalizacje. Spośród nich wybrane zostaną te, spełniające dodatkowo warunki stabilności atmosfery wyznaczone w wyniku samodzielnie przeprowadzonych badań ,,jakości astronomicznej pogody: wielkości obrazów obiektów astronomicznych (seeing), wielkości ekstynkcji atmosferycznej itp., a także zmienności tych parametrów w kilku sezonach obserwacyjnych. Praca stanowić będzie pierwsze monograficzne opracowanie astroklimatu Polski ze wskazaniem potencjalnych optymalnych lokalizacji przyszłego obserwatorium.
|
||||||
 |
 |
|||||
