Dużym problemem wielu technik sensorycznych wykorzystywanych m.in. w badaniach biologicznych uzyskiwanie wyników fałszywie pozytywnych, których konsekwencją może być przyjęcie niewłaściwej metody leczenia, co z kolei wiąże się potencjalnie z cierpieniem pacjenta lub zwiększeniem prawdopodobieństwa mutacji mikroorganizmów. Problem ten jest szczególnie istotny w przypadku pomiarów realizowanych z wysoką czułością.

– Jednym ze sposobów identyfikacji błędnych wyników pomiaru jest równoległe wykorzystanie różnych technik pomiarowych i ich wzajemna weryfikacja – mówi dr hab. inż. Mateusz Śmietana, profesor uczelni. – Niestety, wykorzystanie kilku technik do analizy tego samego materiału w tym samym miejscu i czasie zazwyczaj nie jest możliwe, co utrudnia identyfikację potencjalnego błędu pomiaru występującego dla jednej z technik - wyjaśnia.

Dlatego międzynarodowy zespół, złożony m.in. z naukowców z Politechniki Warszawskiej, podjął się opracowania metody umożliwiającej jednoczesne zastosowanie pomiaru spektrofotometrycznego oraz opartego na czujniku światłowodowym pomiaru elektrochemicznego i rezonansu modów tłumionych.

– Opracowane i zoptymalizowane przez nas, na potrzeby pomiarów optoelektrochemicznych, struktury światłowodowe, pokryte cienką warstwą tlenku cyny indu, dają unikalną możliwość połączenia tych trzech technik – wyjaśnia prof. Śmietana.

W swojej pracy badacze szczególny nacisk kładą na poprawę czułości i selektywności w stosunku do realizacji pomiarów niezależnych oraz poprawienie wiarygodności wyników poprzez wzajemną weryfikację pomiarów.

Wyniki uzyskanych badań, powadzonych w ramach grantu, pozwolą w przyszłości na skonstruowanie uniwersalnej platformy dającej unikalne możliwości wykrywania z dużą wiarygodnością szerokiego spektrum związków chemicznych i biologicznych, takich jak: DNA, białka, wirusy, czy bakterie.

– W ramach grantu badawczego z programu IDUB możemy sprawdzić koncepcję zastosowania metody i funkcjonowania systemu pomiarowego – mówi prof. Śmietana. – Dalszy rozwój opracowanej platformy sensorycznej wymaga dużych środków finansowych, które planujemy pozyskać w ramach współpracy z partnerem przemysłowym – dodaje.

Współpraca międzynarodowa

Grant badawczy FOTECH-1 pozwolił naukowcom zacieśnić już istniejącą współpracę z kolegami z  Jihočeská univerzita w Czeskich Budziejowicach, a także nawiązać nową – z dynamicznie działającym zespołem z Universidad Pública de Navarra w Pampelunie.

– Dzięki środkom finansowym uzyskanym w ramach grantu mogliśmy się spotkać, wymienić doświadczenia i wspólnie pracować – mówi prof. Śmietana. – Nasza współpraca rozwija się obecnie bardzo intensywnie i wielotorowo.

Pierwsze wyniki badań zespołu pod kierownictwem prof. Śmietany zostały opublikowane w Nanophotonics. 

-

Projekt „S²EC - integracja technik optycznych i elektrochemicznych w kierunku pomiarów biochemicznych o wysokiej czułości i selektywności” jest finansowany z grantu badawczego Centrum Badawczego POB Technologie fotoniczne programu Inicjatywa Doskonałości - Uczelnia Badawcza, który realizowany jest na Politechnice Warszawskiej.

Skład zespołu badawczego:
dr hab. inż. Mateusz Śmietana, prof. uczelni; dr inż. Monika Janik; dr hab. inż. Marcin Koba; mgr inż. Katarzyna Lechowicz; mgr inż. Emil Pituła; prof. Vitezslav Stranak; dr Petr Sezemsky; prof. Ignacio Del Villar; prof. Ignacio Matias.