Pracownia Oddziaływania Promieniowania Elektromagnetycznego z Materią

Pracownia Oddziaływania Promieniowania Elektromagnetycznego z Materią


Pracownia Pól Elektromagnetycznych zajmuje się analizą wpływu pola elektromagnetycznego (PEM) na organizm człowieka. Badania prowadzone są w warunkach in vitro na liniach komórek nowotworowych piersi, szyjki macicy oraz prostaty. Tematyka badawcza koncentruje się m. in. na wykrywaniu w komórkach stresu oksydacyjnego, który definiowany jest jako brak równowagi pomiędzy generacją reaktywnych form tlenu (RFT), a zdolnościami antyoksydacyjnymi organizmu. Zjawisko powstawania stresu oksydacyjnego w komórkach nowotworowych może być wykorzystane w poszukiwaniu nowych strategii zwalczania nowotworów. Pracownia Pól Elektromagnetycznych dysponuje też potencjałem badawczym pozwalającym na analizę oddziaływań PEM na funkcjonowanie kanałów błonowych w komórkach ssaków oraz ocenę roli wapnia w procesach komórkowych. W Pracowni będą też prowadzone intensywne badania poświęcone wyjaśnieniu wpływu PEM na mutacje genowe w ludzkich komórkach.

Ponadto w Pracowni Pól Elektromagnetycznych realizowane są prace badawcze mające na celu oszacowanie zmian funkcjonalnych mózgu ludzkiego (aktywność kory, wydzielanie hormonów), zachodzących pod wpływem silnego pola magnetycznego przy użyciu przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS). Badania te mają na celu poznanie dokładnych mechanizmów działania pola elektromagnetycznego na ośrodkowy układ nerwowy, co stanowić będzie podstawę do opracowania technik skutecznego wykorzystania oraz ochrony organizmu przed jego wpływem.

 

 

Aparatura znajdująca się w pracowni:

Spektrometr Elektronowego Rezonansu Paramagnetycznego

Typ: EMXplus na pasmo X firmy Bruker.

Urządzenie to pozwala na jakościowe i ilościowe badania substancji, zawierających niesparowane elektrony. Spektroskopia EPR umożliwia rejestrację krótko żyjących rodników powstających w procesach metabolicznych. W tym celu wykorzystuje się pułapki spinowe, które tworzą z rodnikami trwałe formy, wydłużające ich czas życia. EPR może być również wykorzystany do badania mechanizmu działania leków, analizy struktury enzymów z centrum paramagnetycznym oraz do datowania w badaniach archeologicznych. Do jego zalet, jako metody pomiarowej, zaliczyć należy wysoką czułość, krótki czas pomiaru oraz stosunkowo prosty sposób przygotowania próbek do analizy.

 

Mikroskop badawczy odwrócony dedykowany do techniki Patch Clamp

Mikroskop odwrócony wyposażony jest w dwie elektrody sterowane manipulatorami automatycznymi. System znajduje się w klatce Faradaya, zapewniającej odizolowanie badanego materiału od środowiska zewnętrznego. Technika Patch Clamp jest jedną z najbardziej precyzyjnych metod pomiarowych w biologii, umożliwiającą ocenę przepływu jonów przez kanały znajdujące się w błonach komórkowych. W metodzie tej specjalnie przygotowana szklana elektroda pozostaje w kontakcie z błoną komórkową, mierząc różnicę potencjału względem elektrody odniesienia. Pomiar różnicy potencjału jest ważnym parametrem pozwalającym na określenie elektrofizjologicznego stanu komórki.

 

System do Magnetycznej Hipertermii

Typ: DM2 firmy nanoScale Biomagnetic

Urządzenie to pozwala na wywołanie efektów termicznych w komórkach in vitro za pomocą pola magnetycznego. Pod wpływem zmiennego pola magnetycznego wytwarzane jest ciepło przez magnetyczne nanocząsteczki. Ablacja termiczna może być stosowana w połączeniu z terapiami takimi jak naświetlanie i chemioterapia, w celu stworzenia platform dla terapii adjuwantowej. Urządzenie te będzie wykorzystywane w badaniach metod zwalczania nowotworów.

 

Amplifikator do prowadzenia reakcji ilościowego PCR w czasie rzeczywistym (RT-PCR)

Typ: StepOnePlus Real-Time PCR System firmy Thermo Fisher Scientific

Technika RT-PCR pozwala na amplifikację DNA oraz monitorowanie stężenia powstałego produktu w czasie rzeczywistym. Ze względu na dużo wyższą czułość niż klasyczny PCR, technika RT-PCR umożliwia detekcję nawet przy niskim wyjściowym stężeniu DNA. Z tego względu technika ta znalazła szerokie zastosowanie m.in. w diagnostyce mikrobiologicznej (detekcja patogenów trudnych do identyfikacji klasycznymi metodami), mutacji genetycznych związanych z określonymi procesami chorobotwórczymi czy predyspozycją do określonych zespołów chorobowych. Technika RT-PCR umożliwia jakościową i ilościową analizę ekspresji genów, analizę miRNA, białek oraz wiremii, jak również genotypowanie SNP (ang. single nucleotide polymorphism), czy wysokorozdzielczą analizę krzywych topnienia HRM (ang. high resolution melt).

 

Zestaw do amplifikacji materiału genetycznego i jego analizy,

Typ: Omega Lum G Imaging System firmy Aplegen oraz Simply ALP Thermal Cycler firma Thermo Fisher Scientific

Zestaw składa się z aparatu PCR (do reakcji łańcuchowej polimerazy) oraz systemu do wizualizacji żeli. Omega Lum™ G to unikatowy system, dedykowany do odczytu chemiluminescencji oraz próbek barwionych fluorescencyjnie. Wyposażony jest w 16-bitową kamerę o rozdzielczości 6MP oraz chłodzenie do -35 °C. Obecność kamery o szerokim zakresie dynamicznym pozwala na jednoczesną detekcję słabych i mocnych sygnałów, natomiast możliwość aktywnego chłodzenia eliminuje szumy podczas detekcji chemiluminescencji. Wbudowane oświetlenie EPIblue zapewnia detekcję bezpiecznych barwników fluorescencyjnych tj. SYBR Safe, natomiast konwerter światła białego umożliwia detekcję barwionych białek n. za pomocą błękitu Coomassie. Technologia ta zapewnia pełną automatyzację bez potrzeby wyboru filtrów i ustawiania ostrości przez użytkownika.

 

Komora bezodbiciowa dla emisji RF i pomiarów podatności

Firmy Frankonia

Komora ta stanowi zamknięte, metaliczne pomieszczenie ze specjalnymi przepustami do ochrony przed promieniowaniem elektromagnetycznym w zakresie tłumienia: pole elektryczne 120 dB w zakresie częstotliwości 10 kHz do 100 MHz; pole magnetyczne 85 dB przy 10 kHz; fala płaska 100 dB w zakresie częstotliwości 100 MHz – 1 GHz i 80 dB w zakresie częstotliwości 1 Gz – 20 GHz. Dzięki komorze możliwe jest odizolowanie badanego obiektu od zewnętrznego pola elekromagnetycznego. Pomieszczenie to przeznaczone jest do prowadzenia badań nad wpływem pola elektromagnetycznego na organizm człowieka oraz na komórki in vitro.  Zapewnienie odpowiednich warunków w trakcie badań  na poziomie komórkowym możliwe jest dzięki zastosowaniu inkubatora CO2, znajdującego się wewnątrz komory bezodbiciowej.

 

Modułowe stanowisko do programowanej generacji i pomiaru sygnałów

Typ: NI PXIe-1085 firmy National Instruments

Stanowisko to zbudowane jest z dwukanałowego generatora arbitralnego o rozdzielczości przetworników 16 bit, częstotliwość próbkowania do 400MS/s na każdym kanale i zakresie dynamicznym do 98 dB przy 1MHz. Pasmo analogowe generatora wynosi do 145MHz a poziom szumów fazowych nie więcej niż-146 dBc/Hz przy 10 MHz @ 10 kHz. W skład stanowiska wchodzi też wektorowy generator mikrofalowy, wytwarzający sygnały RF z zakresu: 90 MHz do 6.5 GHz, z możliwością generowania sygnałów o programowanym kształcie i maksymalnej ustawianej mocy wyjściowej: +10 dBm (poziom szumów fazowych: nie więcej niż -110 dB/Hz @ 10 kHz). W zestawie znajdują się też przedwzmacniacz sygnału w.cz. dwukanałowy w zakresie 100 kHz do 3 GHz, wbudowane dwa kontrolery systemu na bazie procesora 4. rdzeniowego 2.3GHz do 3.3GHz, dwukanałowy oscyloskop cyfrowy, wektorowy analizator sieci, wielofunkcyjna karta pomiarowa w standardzie PXIe, multimetr cyfrowy oraz miernik mocy RF wyjściem USB w zakresie częstotliwości od 50 MHz do 6 GHz (zakres mocy -40 do + 23 dBm).

 

System do przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

Typ: DuoMag XT 100 firmy DeyMed Diagnostics

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) to nieinwazyjna metoda depolaryzowania i polaryzowania neuronów mózgu. Technika ta indukuje przepływ niewielkiego prądu elektrycznego poprzez szybkie zmiany pola magnetycznego. Ostatnie badania pokazują, że rTMS (powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna) może być efektywną metodą terapii w licznych schorzeniach neurologicznych i psychiatrycznych, takich jak depresja, choroba Parkinsona, czy PTSD. Deymed DuoMAG XT jest to nowa generacja urządzeń do stymulacji magnetycznej. System ten służy do generacji pola magnetycznego o sile 3 Tesli. Jest on połączony z systemem do neuronawigacji firmy BrainSight, która umożliwia integrację z klinicznymi systemami EMG lub EEG Deymed, pozwalająca na wyświetlanie sygnałów EMG/MEP, EEG. Z wykorzystaniem zaawansowanej technologicznie cewki 70BF-Cool z wbudowanym chłodzeniem nawet intensywne protokoły stymulacji mogą być stosowane przez cały dzień, bez ryzyka przegrzania cewki.

 

System do nieinwazyjnego obrazowania funkcji mózgu przy użyciu spektroskopii w bliskiej podczerwieni

Firmy BrainSight

Urządzenie służące do oceny  fizjologicznej aktywności mózgu w oparciu o różnice w sygnale pomiędzy krwią utlenowaną i nieutlenowaną (BOLD, ang. blond oxygenation level-dependent signal). Główna jednostka systemu może pomieścić 32 kanały, podzielone na 8-kanałowe moduły. Każdy 8-kanałowy moduł posiada cztery laserowe źródła o dwóch długościach fali, osiem wysokoczułych detektorów sygnałów korowych oraz cztery detektory sygnałów powierzchniowych. Główna jednostka jest autonomiczna i komunikuje się z oprogramowaniem Brainsight poprzez Ethernet. NIRS jest próbkowany z częstotliwością do 100Hz. System umożliwia jednoczesną rejestrację sygnałów NIRS i EEG. Optody o niskim profilu pozwalają na jednoczesne korzystanie z systemu do przezczaszkowej stymulacji magnetycznej oraz są kompatybilne z polem magnetycznym skanerów rezonansu magnetycznego i magnetoencefalografią.

 

EEG

Typ: NeuroConn firmy Neuro Prax,

Urządzenie to służy do oceny aktywności elektrycznej mózgu. System Neuro Prax pozwala na rejestrację sygnałów psychofizjologicznych, takich jak elektroencefalografia oraz elektromiografia w zakresie częstotliwości od 0 do 1200 Hz. 32-kanałowy system EEG umożliwia zapis surowych danych, korekcję artefaktów w czasie rzeczywistym oraz szybki czas stabilizacji po impulsie TMS. Wysoka dynamika  i częstotliwość próbkowania umożliwiają pełną kompatybilność z metodą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. Synchronizacja EEG oraz NIRS i TMS poprzez oprogramowanie do neuronawigacji BrainSight czyni ten system unikalnym oraz daje szerokie możliwości zastosowania, zarówno badawcze jak i kliniczne

 

Okulograf

Typ: Kamera pozwalająca śledzić ruchy gałek ocznych sprzężona z oprogramowaniem pomiarowym firmy SMI firmy SMI,

Aparat ten jest wykorzystywany do oceny ruchu gałek ocznych (eyetracking)  i ma zastosowanie w badaniach psychofizjologicznych.