Kierownik Zakładu:

Zlec. 176.

1. Matematyczne modele układów biologicznych i ich doświadczalna weryfikacja.

a) Sprzężenia mechano-chemicze w tkankach, fale i oscylacje wapniowe (kontynuacja).

b) Badanie szlaków sygnałowych związanych z obroną immunologiczną i rakiem (kontynuacja).

c) Analiza i interpretacja sygnałów neuronowych, efektywna transmisja danych, wydajność transmisji w mózgu (kontynuacja).

d) Teoria informacji i zagadnienie szumu w sieciach regulatorowych.

2. Opracowanie i zastosowanie nanomateriałów biologicznych w medycynie.

Zlec. 178

1. Dynamika i lepkość układów wielocząstkowych w mikroprzepływach w zależności od rodzaju i kształtu cząstek.

2. Ruch mikrocząstek w płynie w pobliżu powierzchni międzyfazowych. Analiza właściwości struktur wielocząstkowych w lepkim płynie.

3. Brownowska ewolucja łańcuchów polimerów w zewnętrznym przepływie.

Tematy i opis badań wykonywanych w ramach zlecenia 176:

1. Matematyczne modele układów biologicznych i ich doświadczalna weryfikacja.

Projekt ten będzie realizowany jednocześnie w 4 tematach:

a) Sprzężenia mechano-chemicze w tkankach, fale i oscylacje wapniowe – kontynuacja.

Badanie tych zjawisk jest istotne w wyjaśnieniu procesów komunikacji między- i wewnątrzkomórkowej. Tematyka komplementarna z badaniami prowadzonymi w instytutach Biocentrum Ochota (IBB, IBD).

b) Badanie szlaków sygnałowych związanych z obroną immunologiczną irakiem – kontynuacja.

Tematyka tajest kluczowa dla diagnostyki medycznej, farmakologii, a w szczególnościterapii raka. Duża heterogenność populacji komórkowych, w szczególności separacja komórek na podpopulacje o jakościowo innej ewolucji (np. komórki apoptotyczne i proliferujące) uzasadnia konieczność budowy modeli i prowadzenia eksperymentów na poziomie pojedynczych komórek.

c) Analiza i interpretacja sygnałów neuronowych,efektywna transmisja danych, wydajność transmisji w mózgu – kontynuacja.

Zagadnienia związane z przesyłaniem informacji przez układ nerwowy rozpatrywane są na wielu poziomach. Tego typu badania są intensywnie prowadzone w wielu ośrodkach na świecie. Prowadzone prace mają na celu zbadanie, w jaki sposób przekazywane są informacje w mózgu (kodowanie, synchronizacja). Interesuje nas efektywność (informacja wzajemna) i niezawodność (redundancja) transmisji informacji przez neurony również pod kątem zużycia energii podczas tego procesu. Planujemy także analizę efektywności transmisji dla różnych architektur sieci neuronowych, szczególnie z uwzględnieniem architektury modelującej mózg. Rozpatrywane będą modele uwzględniające istnienie neuronów typu pobudzającego (excitatory) i tłumiącego (inhibitory) oraz różne typy połączeń pomiędzy nimi (długo- i krótko- zasięgowe połączenia).

d) Teoria informacji i zagadnienie szumu w sieciach regulatorowych.

Procesy biochemiczne w komórce charakteryzują się dużym szumem molekularnym wynikającym z małej liczby reagujących molekuł. Teoria informacji jest obiecującym narzędziem do projektowania eksperymentów maksymalizujących informację o badanym układzie biologicznym. 

2. Opracowanie i zastosowanie nanomateriałów biologicznych w medycynie.

Projekt będzie realizowany w temacie Oddziaływanie nanowłókien i membran z komórką i tkanką. Planowane jest wykorzystanie błon utkanych z nanowłókien jako opatrunków uwalniających leki. Jednym z planowanych zastosowań jest stworzenie we współpracy IMDiK PAN opatrunków pooperacyjnych zapobiegających pourazowemu zanikowi tkanki mózgowia. 

Zlecenie 176 realizowane jest w Pracowni Modelowania w Biologii i Medycynie.

Tematy i opis badań wykonywanych w ramach zlecenia 178:

1. Dynamika i lepkość układów wielocząstkowych w mikroprzepływach w zależności od rodzaju i kształtu cząstek.

W roku 2013 badane będą oddziaływania hydrodynamiczne w układach wielocząstkowych. Przeprowadzona zostanie także analiza wpływu rodzaju i kształtu cząstek oraz geometrii układu na współczynniki lepkości, dyfuzji i sedymentacji. W tym celu zostaną wykonane obliczenia numeryczne w modelu cząstek punktowych, w przybliżeniu Rotne-Pragera oraz za pomocą specjalnie zaadoptowanych kodów HYDROMULTIPOLE.

2. Ruch mikrocząstek w płynie w pobliżu powierzchni międzyfazowych. Analiza właściwości struktur wielocząstkowych w lepkim płynie.

Plany badawcze na rok 2013 przewidują analizę oddziaływania mikrocząstek (zarówno sztywnych, jak i elastycznych) z granicami płynu, tj. powierzchniami rozdziału faz, ściankami mikrokanału i mikrokapilary. Wyniki takie są istotne m.in. dla określenia stopnia zanieczyszczenia płynów i powierzchni, modelowania ruchu mikrocząstek w pobliżu błon biologicznych czy też ścianek mikrokanału. Przewidziana jest także analiza oporu hydrodynamicznego i dyfuzji w układach quasi dwuwymiarowych.

3. Brownowska ewolucja łańcuchów polimerów w zewnętrznym przepływie.

W roku 2013 będą prowadzone badania dynamiki brownowskich układów wielocząstkowych w lepkim płynie. Interesować nas będzie modelowanie agregacji łańcuchów białkowych w przepływie ścinającym. Teoretyczny opis układu bazować będzie na multipolowej metodzie rozwiązania równań Stokesa zastosowanej do układów periodycznych z warunkami Lees-Edwardsa.

Zlecenie 178 realizowane jest w Pracowni Fizyki Przepływów Złożonych.