BioNanoPark w Łodzi – centrum badawcze dla nauki i przemysłu

pap_fotolia

Czy substancja dodana do kremu do twarzy nie powoduje zmian w DNA komórki, jaki jest skład produktów spożywczych czy kosmetyków, czy składniki badanej żywności lub przyszłych leków posiadają np. właściwości przeciwnowotworowe – wszystko to można zbadań w laboratoriach łódzkiego BioNanoParku.

Specjaliści badają tu m.in. drobnoustroje żyjące w ekstremalnie trudnych warunkach np. w gejzerach, dzięki obrazowaniu 3D mogą też „na żywo” śledzić procesy zachodzące w komórkach, a także dobrać odpowiednią terapię lekową dla konkretnego pacjenta.

Wybudowany i wyposażony w nowoczesny sprzęt za niemal 180 mln zł (85 proc. pochodziło z UE) łódzki BioNanoPark to – według jego przedstawicieli – jedno z najnowocześniejszych centrów badawczo-wdrożeniowych dla biznesu w tej części Europy. Wchodzi w skład Technoparku, czyli spółki miasta Łódź i samorządu województwa. Laboratoria i pracownie bio- i nanotechnologiczne prowadzą tu od ponad dwóch lat badania m.in. dla przemysłu chemicznego, kosmetycznego, farmaceutycznego, spożywczego czy paliwowego.

W styczniu przyszłego roku oficjalnie ma zostać otwarty nowy budynek centrum badawczego – sześć kolejnych laboratoriów naszpikowanych nowoczesnym sprzętem, na czele z unikatowym, zaprojektowanym i zbudowanym przez polskich specjalistów ARUZ-em, czyli „cyfrową probówką” posiadającą moc obliczeniową większą od superkomputerów. Dotychczasową ofertę badawczą uzupełnią laboratoria: Biotechnologiczne, Medycyny Spersonalizowanej, Autentykacji Produktów, Biosensorów i Elektroniki Organicznej oraz Symulacji Molekularnych.

Skład produktów spożywczych czy kosmetyków badać będzie laboratorium Autentykacji Produktów. Specjaliści mogą sprawdzić czy skład wyrobów jest zgodny z deklaracjami producenta i produkt jest bezpieczny dla konsumentów.

„Nasza pracownia może sprawdzić np. czy sok owocowy jest świeżo wyciskany, czy przygotowany z koncentratu, czy pochodzi z polskich owoców. Możemy też zbadać m.in. czy miód jest lipowy czy wielokwiatowy i czy pszczelarz nie podawał pszczołom syropów cukrowych. Nasze badania mogą okazać się też bardzo pomocne np. dla służby celnej do walki z podrabianymi kosmetykami” – uważa manager laboratorium Kamila Klajman. Jej zdaniem, takie badania w ciągu kilku najbliższych lat staną się standardem.

Nowe laboratorium Biotechnologiczne skupia się wokół biologii molekularnej i komórkowej. Jako pierwsze powstały dwie pracownie: Genomiki i Sekwencjonowania oraz Hodowli Komórkowych i Mikroskopii Konfokalnej. Pierwsza z nich wyposażona jest w dwa urządzenia wykorzystujące technikę sekwencjonowania następnej generacji (Next Generation Sequencing – NGS), która jest coraz częściej wykorzystywana np. w diagnostyce medycznej w wykrywaniu chorób o podłożu genetycznym. Pracownia prowadzi także przy pomocy techniki NGS oznaczenia składu gatunkowego mikroflory z dowolnego źródła – od ścieków komunalnych, poprzez glebę wulkaniczną, po wodę z przydomowego ogródka – na podstawie identyfikacji genetycznej gatunków.

W obszarze bardziej wyrafinowanych zastosowań NGS laboratorium współpracuje z łódzkimi ośrodkami naukowymi. „Dzięki tej technice naukowcy mogą zbadać w jednym eksperymencie poziom aktywności wszystkich genów w testowanych przez siebie komórkach. Możemy pracować na dowolnym materiale biologicznym od bakterii, przez rośliny, po komórki ludzkie ” – wyjaśnia dr Katarzyna Kubiak z laboratorium biotechnologicznego.

Pracownia Hodowli Komórkowych i Mikroskopii Konfokalnej wykonuje badanie właściwości przeciwnowotworowych i innych prozdrowotnych składników żywności oraz związków testowanych jako przyszłe leki. Pracownia posiada m.in. wysokiej klasy mikroskop konfokalny umożliwiający obrazowanie 3D żywych komórek a zatem śledzenie „na żywo” procesów w nich zachodzących. Mikroskop wyposażony jest w jedyny w tej części Europy system CARS, który pozwala na tego typu badania bez dodatkowego barwienia.

„Jesteśmy pionierami w stosowaniu techniki CARS w Polsce i wierzymy, że jej zalety zostaną dostrzeżone przez firmy kosmetyczne i spożywcze, gdyż znakomicie nadaje się do obrazowania w dowolnym produkcie rozkładu tłuszczu, którego obecność zarówno w żywności jak i kremach ma ogromne znaczenie” – wyjaśniła dr Kubiak. Mikroskop wypełnia również zadania związane z medycyną regeneracyjną. Jego konfiguracja i dodatkowe wyposażenie umożliwia kontrolowanie procesu wrastania komórek w tzw. skafold czyli rusztowanie zbudowane np. z polimeru.

„Ogromne nadzieje są wiązane z zastosowaniem takich żywych implantów w przyszłości, my możemy wybierać, które lepiej służą regenerowanej tkance w warunkach eksperymentalnych, czyli in vitro” – dodaje ekspertka.

Laboratorium Medycyny Spersonalizowanej specjalizuje się m.in. w diagnostyce molekularnej i opracowywaniu terapii indywidualnych. Diagnostyka molekularna ma zastosowanie m.in. w terapii chorób serca, cukrzycy, nowotworów, choroby Alzheimera i chorób neurologicznych. „Medycyna spersonalizowana to połączenie diagnostyki z terapią. Diagnostyka skupia się na poszukiwaniu zmian w materiale genetycznym pacjenta, które mogą wpływać na efektywność terapii i jej właściwy dobór z uwzględnieniem jak najniższej toksyczności i jak najszybszego działania” – wyjaśniła menedżer laboratoriów dr Izabela Dróżdż.

Laboratorium może prowadzić diagnostykę molekularną, dzięki której można określić genetyczną predyspozycję do danej choroby, jeszcze zanim pojawią się jej symptomy. Określenie takiej predyspozycji pozwala na wdrożenie planu obserwacji jak i ewentualnej profilaktyki. Laboratorium dopiero rozpoczyna współpracę ze szpitalami, którym proponuje analizowanie genotypu wybranych pacjentów i na podstawie badań farmakogenetycznych prowadzonych in vitro dostosowanie leku i jego dawki do genotypu pacjenta. Prowadzona w Laboratorium diagnostyka molekularna ma zastosowanie m.in. w terapii chorób serca, cukrzycy, nowotworów, choroby Alzheimera, chorób neurologicznych i chorób z autoagresji.

Kolejne nowe laboratorium – Biosensorów i Elektroniki Organicznej – prowadzi badania w zakresie optymalizacji warunków wytwarzania urządzeń z materiałów organicznych oraz ich kompozytów. Może zaprojektować i wytworzyć organiczne diody elektroluminescencyjne, ogniwa fotowoltaiczne oraz tranzystory z efektem polowym. Analizuje także parametry ich pracy. Według specjalistów, sensory oparte na tranzystorach organicznych są urządzeniami lekkimi, a technologia ich wytwarzania jest prosta i energooszczędna. W łatwy sposób można miniaturyzować takie urządzenia.

Wizytówką nowego budynku jest charakterystyczna kulista bryła, zaprojektowana na potrzeby Laboratorium Symulacji Molekularnych. Wewnątrz znajduje się ARUZ, czyli Analizator Rzeczywistych Układów Złożonych – gigantyczna „cyfrowa probówka” mająca znacznie skracać czas badań chemicznych i fizykochemicznych. Warte 20 mln zł urządzenie umożliwia badanie w nowatorski sposób reakcji zachodzących w złożonych układach molekularnych i biologicznych, oraz złożonych zjawisk fizykochemicznych. Za moc obliczeniową ARUZa odpowiada niemal 30 tys. równolegle pracujących układów logicznych, tzw. bramek FPGA rozmieszczonych na 20 panelach urządzenia.

Układy elektroniczne przystosowane są do realizacji algorytmu DLL, który ułatwia określenie tworzenia się wiązań molekuł i może służyć np. do badania polimeryzacji cieczy prostych i złożonych. ARUZ może znaleźć zastosowanie m.in. w przemyśle farmaceutycznym czy chemicznym, ale do rozpoczęcia komercyjnej działalności konieczne jest stworzenie algorytmów, które pozwolą na pełne wykorzystanie jego potencjału badawczego. Urządzeniem – jak zapewniają przedstawiciele Technoparku – interesują się firmy z branży chemicznej, farmaceutycznej, medycznej oraz przemysłu zbrojeniowego.

Od 2012 r. w BioNanoParku działają dwa laboratoria: Biotechnologii Przemysłowej (LBP) oraz Biofizyki Molekularnej i Nanostrukturalnej. Jak wyjaśnia manager LBP dr Krzysztof Makowski, w skład laboratorium wchodzi 5 pracowni, każda z nich może prowadzić własne badania, ale to połączenie ich możliwości daje unikalne możliwości prowadzenie procesów biotechnologicznych w skali od mililitra do objętości nawet 200 litrów.

Wchodząca w skład LBP pracownia mikrobiologiczna ma możliwość pracy z tzw. ekstremofilami – drobnoustrojami żyjącymi w ekstremalnie trudnych warunkach, np. w gejzerach, lodzie, zasolonych zbiornikach, które wytwarzają niezwykle cenne produkty. Naukowcy badają także np. efektywność działania na mikroorganizmy nowych i istniejących konserwantów i substancji bioaktywnych. W pracowni Analityki Biomolekuł – dzięki urządzeniom i powiązanych z nimi bazom danych analizujemy tam związki stałe i lotne różnego pochodzenia. „Dzięki tej aparaturze można również dowiedzieć się np. czy perfumy są prawdziwe czy sfałszowane” – dodaje dr Makowski.

W pracowni Biotechnologii Molekularnej możliwa jest izolacja i analiza materiału genetycznego oraz białek, a w Pracowni Biosyntezy i Separacji Biomolekuł znajduje się m.in. jedyny w Polsce Biolector. „To mała plastikowa płytka posiadająca 48 otworów, z których każdy jest niezależnym bioreaktorem. Dzięki niemu, naukowcy mogą prowadzić badania, oszczędzając czas, odczynniki i pieniądze” – podkreśla Makowski. W pracowni znajduje się też fotobioreaktor do hodowli alg, który symuluje warunki jakie panują w morzach i oceanach.

W kompleksie pięciu pracowni laboratorium Biofizyki Molekularnej i Nanostrukturalnej sprawdzane są nowe produkty nowoczesnych technologii materiałowych, biologicznych i chemicznych, w tym nanotechnologii. „Każdy taki produkt zanim trafi na rynek musi zostać szczegółowo przebadany pod kątem potencjalnych zagrożeń dla użytkowników i środowiska. W laboratorium można sprawdzić reakcję nawet pojedynczej komórki” – mówi dr Piotr Komorowski z laboratorium.

W pracowniach można zbadać jak poszczególne składniki dodawane np. do kosmetyków czy wyrobów tekstylnych oddziałują na tkankę żywą i czy aby na pewno posiadają właściwości o których zapewniają producenci. Naukowcy badają też zmiany w ekspresji genów oraz profilu białkowego komórek w wyniku kontaktu z różnymi substancjami. Sprawdzają, jakie zmiany zachodzą w komórkach na poziomie molekularnym na przykład, czy substancja dodana do kremu do twarzy nie powoduje zmian w DNA komórki.

W skład laboratorium wchodzi również pracownia Indywidualnych Implantów Medycznych, które powstają z uwzględnieniem anatomii konkretnego pacjenta. Pracownia przygotowała już implanty kości czaszki, oczodołów i żuchwy dla ponad 130 pacjentów; spełniają one wyśrubowane unijne standardy i mogą być sprzedawane we wszystkich krajach UE.

BioNanoPark wchodzi w skład Łódzkiego Regionalnego Parku Naukowo-Technologiczny – Technoparku Łódź, który istnieje od 2003 r. Największymi udziałowcami tej spółki są: miasto Łódź (56,74 proc.) oraz województwo łódzkie (40,18 proc.), a współudziałowcami m.in. Politechnika Łódzka i Uniwersytet Łódzki. Przedstawiciele Technoparku liczą, że z kompleksowej oferty badawczej BioNanoParku korzystać będą nie tylko ośrodki naukowe, ale przede wszystkim firmy, aby znacznie skrócić czas potrzebny na testów przed wprowadzeniem nowych produktów na rynek.

Źródło: PAP – Nauka w Polsce