Dr hab. Magdalena Tarnacka, prof. UŚ z Wydziału Nauk Ścisłych i Technicznych jest laureatką stypendium ministra nauki i szkolnictwa wyższego dla wybitnych młodych naukowców. Jej zainteresowania naukowe koncentrują się na badaniach właściwości materiałów ograniczonych przestrzennie, z potencjalnym zastosowaniem ich jako nowej generacji nośników leków lub nanoreaktorów reakcji chemicznych.

Dr hab. Magdalena Tarnacka, prof. UŚ

Kiedy w roku 2013 prof. Kamil Kamiński wrócił z Lipska, gdzie pracował w grupie prof. Friedricha Kremera, zaczął tworzenie w Instytucie Fizyki UŚ zespołu naukowców, który podjął badania nad właściwościami nanomateriałów w układach ograniczonych przestrzennie. Prof. Magdalena Tarnacka – wówczas doktorantka – dołączyła do zespołu, aby przyglądać się między innymi zmianie dynamiki molekularnej czy oddziaływaniom różnych substancji z otaczającą je powierzchnią.

Nanomateriały są obecnie jedną z najchętniej badanych grup układów, co wynika z ich niezwykłych właściwości oraz ogromnych możliwości aplikacyjnych. Nanometryczne ograniczenie przestrzenne pozwala na wytwarzanie materiałów o unikatowych właściwościach fizycznych i wyjątkowych morfologiach (często innych niż w tzw. materiałach litych), spełniających różne wymagania przemysłowe (np. w bateriach słonecznych, ogniwach paliwowych i jako nowe nośniki leków). Kluczowym problemem naukowym wydaje się lepsze zrozumienie właściwości makroskopowych i ewentualne korelacje między nimi a zachowaniem materiałów ograniczonych przestrzennie, czyli takich, w których wyjściowa substancja jest ograniczona objętościowo i ilościowo w skali nanometrycznej.

– Nasz zespół koncentruje się na zachowaniu substancji infiltrowanych do różnych materiałów, matryc porowatych. – Wykorzystywane matryce są zbudowane z równoległych kanałów o różnej średnicy nanometrycznej, lecz zawsze poniżej 100–120 nm. Za pomocą różnych metod wprowadza się do nich interesujący nas materiał. Dzięki temu badamy, jak zmieniają się jego właściwości, a zmieniają się w sposób znaczący – mówi prof. Magdalena Tarnacka.

Dotychczasowe wyniki analiz pokazują, że nie ma liniowych, prostych zależności pomiędzy zmniejszającą się średnicą porów a stopniem odchylenia próbki. To nie średnica zatem może mieć kluczowe znaczenie dla zmian właściwości, lecz inne parametry, takie jak oddziaływanie z powierzchnią czy też objętość swobodna.

Zadanie to jest o tyle ważne, że wyniki badań mogą znaleźć zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym.

– Poszukujemy nowych matryc dla leków amorficznych, z którymi świat medycyny wiąże duże nadzieje. Wyobraźmy sobie skuteczną, lepiej przyswajalną substancję leczniczą o powolnym uwalnianiu w organizmie. Oznacza to, że moglibyśmy podawać pacjentom mniejsze dawki leków, przy czym substancji niewchłoniętych przez organizm byłoby niewiele lub wcale, więc nie trafiłyby do środowiska naturalnego – mówi badaczka.

– Równie interesującym aspektem badanych przeze mnie materiałów porowatych jest zastosowanie ich jako nanoreaktorów reakcji chemicznych, w tym reakcji polimeryzacji. Obecna synteza chemiczna zmaga się z nowymi wyzwaniami prowadzącymi do otrzymania materiałów o ścisłe określonej budowie i właściwościach w ekologicznych warunkach, tzn. green chemistry. W naszym przypadku proste rozwiązanie oparte na zastosowaniu wspomnianego ograniczenia przestrzennego może zadziałać jako dodatkowy element zwiększający kontrolę nad badanym procesem. Prowadzone w ten sposób badania otwierają nowe perspektywy otrzymywania nanomateriałów o zdefiniowanej geometrii i wyjątkowej strukturze, morfologii i właściwościach, co stanowi o ich niewątpliwych walorach aplikacyjnych, np. w przemyśle elektrycznym lub nanotechnologii.

Osoby znajdujące się na początku swojej badawczej drogi zachęca się do wyjazdów do innych, zagranicznych ośrodków naukowych – nie tylko, żeby porównać różne style pracy, lecz również po to, aby przekonać się, że to, co się robi, jest naprawdę wartościowe i aby... pozbyć się kompleksów. Polska nauka jest na wysokim poziomie – przekonuje prof. Magdalena Tarnacka. Odbyty przez laureatkę stypendium czteromiesięczny staż w madryckiej jednostce naukowej Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros pokazał, że z powodzeniem nawiązujemy dialog i współpracę z badaczami z całego świata.