Sprawozdanie dyrekcji

• Sebastian Pawlus (Instytut Fizyki im. Augusta Chelkowskiego)

Room: P/0/05 Finansowe i organizacyjne spawozdanie z działąlności Instytutu Fizyki i dyrekcji.

Outreach

• Simone Ragoni

Room: P/0/05 During this short presentation, I will introduce myself and outline my professional background, with a particular focus on my experience in science outreach and public engagement. I will present the key activities I have been involved in, the methods I use to communicate scientific concepts to diverse audiences, and the outcomes of previous outreach initiatives. Additionally, I will describe the support and collaboration needed to effectively develop and implement outreach projects within our institution. This includes establishing a dedicated team and defining clear points of contact within each group. My aim is to provide an overview of how we can work together to strengthen our outreach efforts and increase their impact.

W stronę pełniejszego zrozumienia dynamiki kanałów jonowych: integracja metod analizy sygnałów, uczenia maszynowego i modelowania procesów biofizycznych

• Paulina Trybek

Room: P/0/05 Kanały jonowe to wyspecjalizowane białka błonowe, które odpowiadają za selektywny transport jonów i prawidłową sygnalizację komórkową. Ich dysfunkcja zaburza podstawowe procesy fizjologiczne i stanowi podłoże wielu chorób. Jednym z obszarów badań zespołu fizyki teoretycznej jest analiza mechanizmów bramkowania i funkcjonalnej dynamiki kanałów jonowych. Realizacja tego celu wymaga połączenia podejść wywodzących się z fizyki statystycznej, zaawansowanej analizy sygnałów oraz modelowania opartego na dynamice molekularnej. We współpracy z Politechniką Śląską i SGGW prowadzone są badania aktywności kanałowej rejestrowanej metodą patch-clamp w różnych warunkach eksperymentalnych, w tym w obecności substancji modulujących o potencjalnym znaczeniu terapeutycznym. Mimo istotnego postępu, wiele elementów dynamiki kanałowej – szczególnie sekwencje przejść między stanami funkcjonalnymi i wpływ ligandów – pozostaje słabo poznanych. Złożoność i nieliniowy charakter sygnałów patch-clamp sprawiają, że ich analiza wymaga zastosowania metod wykraczających poza klasyczne podejścia. Integracja zaawansowanej analizy sygnałów z metodami uczenia maszynowego pozwala wykrywać subtelne wzorce czasowe i spektralne oraz poprawia interpretowalność danych. Uzupełnienie tych podejść modelowaniem układów złożonych tworzy spójne ramy analityczne, wspierające lepszą identyfikację stanów funkcjonalnych oraz charakterystykę mechanizmów bramkowania kanałów jonowych.

Co łączy czarną oliwkę, wątróbkę wieprzową i torfowisko?

• Mariola Kądziołka-Gaweł

Room: P/0/05 Spektroskopia Mössbauera jest jądrową metodą badań opierającą się na zjawisku bezodrzutowej emisji i absorpcji promieniowania gamma. Technika ta stanowi potężne narzędzie w badaniu własności magnetycznych, przejść fazowych, symetrii molekularnej i wielu innych właściwości fizycznych materiałów. W metodzie tej wykorzystuje się izotop Fe jako sondę jego lokalnego otoczenia w badanym materiale. Żelazo jest pierwiastkiem szeroko rozpowszechnionym w przyrodzie, jest elementem strukturalnym wielu materiałów i minerałów, ale też często występuje w nich tylko jako inkluzja. Wykorzystując spektroskopię Mössbauera możemy określić własności Fe w badanym materiale, którym może być oliwka, wątróbka wieprzowa, skała bazaltowa czy nawet torfowisko.

Modyfikacja właściwości elektronowych PdTe₂ i Bi₂Te₃ poprzez osadzanie warstw manganu

• Katarzyna Balin (Uniwersytet Śląski w Katowicach)

Room: P/0/05 Jednym z obszarów badań Zespołu Fizyki Fazy Skondensowanej jest wytwarzanie oraz analiza cienkich warstw i heterostruktur różnych układów - w szczególności izolatorów topologicznych. W prezentacji przedstawione zostaną wyniki dotyczące wpływu osadzania warstw manganu (Mn) na dwie kluczowe platformy materiałowe: półmetalowy nadprzewodnik PdTe₂ oraz izolator topologiczny Bi₂Te₃. Heterostruktury wytworzono i scharakteryzowano metodami dostępnymi w Laboratorium Fizyki Powierzchni Uniwersytetu Śląskiego, jak również z użyciem linii PHELIX synchrotronu SOLARIS. Celem badań jest określenie, w jaki sposób domieszkowanie pierwiastkiem magnetycznym wpływa na stany elektronowe na powierzchni i w interfejsie materiałów o silnym sprzężeniu spin–orbita. Dzięki takim analizom możliwe jest lepsze zrozumienie procesów kluczowych dla projektowania nowoczesnych układów spintroniki i technologii kwantowych.

Dlaczego proste modele izotropowe zawodzą? O roli anizotropii i korelacji dipolowych w fizyce cieczy

• Kajetan Koperwas (University of Silesia in Katowice)

Room: P/0/05 Proste modele cieczy o izotropowych oddziaływaniach odgrywają fundamentalną rolę w symulacjach komputerowych dynamiki molekularnej. Okazuje się jednak, że nie potrafią one poprawnie odtworzyć relacji pomiędzy termodynamiką a dynamiką w cieczach przechłodzonej. W szczególności wprowadzenie strukturalnej anizotropii cząsteczek jest konieczne do odwzorowania eksperymentalnie obserwowanej rozbieżności pomiędzy parametrami opisującymi zachowanie własności termodynamicznych i dynamicznych cieczy przechłodzonej. Jednocześnie ogólnie rozumiana anizotropia może być realizowana nie tylko poprzez kształt cząsteczek, lecz również poprzez formę oddziaływań - na przykład przez dodanie stałego momentu dipolowego –jego obecność jest kluczowa dla eksperymentu spektroskopii dielektrycznej, ponieważ to właśnie relaksacja orientacji momentów dipolowych cząsteczek generuje mierzoną odpowiedź dielektryczną. W tym kontekście nie sposób jednak pominąć faktu, że najnowsze dane literaturowe sugerują, iż relaksacja układu może być zdominowana przez kolektywne ruchy dipoli wynikające właśnie z anizotropii molekularnej. Zagadnienie to można ilościowo zweryfikować jedynie przy użyciu symulacji komputerowych dynamiki molekularnej, które pozwalają ocenić, na ile wkład kolektywnych korelacji dipolowych jest istotny oraz czy może on wyjaśnić różnice pomiędzy wynikami spektroskopii dielektrycznej a pomiarami dynamicznego rozpraszania światła zdepolaryzowanego.

Biofizyka komórki - od komórek po pacjentów

• Witold Nowak

Room: P/0/05 Oksygenaza hemowa-1 (HO-1, Hmox1) jest enzymem degradującym hem i kluczowym regulatorem homeostazy oksydacyjnej, zapalnej i metabolicznej. Rzadki wrodzony niedobór HO-1 u ludzi oraz modele mysie ujawniają rozległe zaburzenia funkcji komórkowych. W niniejszej prezentacji pokażemy, jak połączenie badań komórkowych i danych klinicznych pozwala powiązać te zjawiska. W pierwotnych mysich fibroblastach Hmox1-/- oraz ludzkich liniach komórkowych z nokautem HMOX1 analizowaliśmy dwa powiązane obszary: odpowiedź interferonową typu I i metabolizm redoks. W komórkach Hmox1-/- obserwujemy indukcję genów stymulowanych interferonem, która in vivo jest napędzana głównie przewlekłym stanem zapalnym z udziałem TNFα. Paradoksalnie odpowiedź tych komórek na egzogenny TNFα jest osłabiona z powodu zmniejszonej akumulacji jądrowej NF-κB (p65) i STAT1, związanej z zaburzeniami otoczki jądrowej (lamina A, TREX1) i nieprawidłową regulacją PARP1. Równolegle wykazaliśmy charakterystyczny podpis metaboliczny niedoboru HO-1: obniżone stężenie wewnątrzkomórkowego kwasu askorbinowego, nieprawidłową ultrastrukturę mitochondriów oraz podwyższony poziom H2O2. Suplementacja stabilną pochodną witaminy C (2-fosfo-L-askorbinianem) poprawia przeżywalność komórek poddanych stresowi hemowemu, obniża H2O2 i wymaga sprawnego transportera SVCT2. Przedstawione wyniki ilustrują, jak narzędzia biofizyki komórki pozwalają prześledzić konsekwencje braku pojedynczego enzymu od zakłóceń w jądrze i mitochondriach aż po fenotyp chorobowy pacjenta.

Eksploracja potecjału antynowotworowego pochodnej styrylochinazolonu w glejaku wielopostaciowym

• Katarzyna Malarz

Room: P/0/05 Jednym z kierunków działań w Grupie Biofizyki Farmaceutycznej jest poszukiwanie nowych związków chemicznych jako obiecujących środków przeciwnowotworowych skierowanych przeciwko glejakowi wielopostaciowemu (GBM). Wśród nich znajduje się pochodna styrylochinazolinonu IS11, która wykazuje silne działanie wobec linii komórkowych GBM w modelach 2D i 3D in vitro, pozostając jednocześnie nietoksyczna dla prawidłowych komórek astrocytów. Badania mechanistyczne wykazały, że IS11 zakłóca wiele szlaków komórkowych - indukuje zatrzymanie cyklu komórkowego G₂/M poprzez wzmocnioną polimeryzację tubuliny, upośledza metabolizm mitochondrialny i zaburza homeostazę oksydacyjną, co łącznie wyzwala apoptyczną śmierć komórek. Jednakże ograniczona rozpuszczalność w wodzie i słaba penetracja bariery krew-mózg (BBB) ograniczają potencjał terapeutyczny IS11. Aby przezwyciężyć te ograniczenia, zaprojektowano zaawansowane systemy dostarczania, w tym liposomy i nanonośniki usieciowane glukozą i albuminą, umożliwiające poprawę biodostępności i ukierunkowane dostarczanie do komórek GBM. Uzyskane nośniki zostały dokładnie scharakteryzowane i wykazały zwiększoną skuteczność cytotoksyczną w porównaniu z wolnym związkiem. Wyniki te pokazują, że opracowanie nowych pochodnych chinazoliny z ukierunkowanymi systemami dostarczania może stanowić obiecującą strategię terapeutyczną w leczeniu GBM.

Neutrina - rodzinnie

• Bartosz Dziewit

Room: P/0/05 Tematyka grupy „Teoria i Fenomenologia Fizyki Cząstek” obejmuje między innymi badania rozszerzeń Modelu Standardowego. Model ten nie wyjaśnia między innymi: hierarchii mas cząstek elementarnych, małych mas neutrin oraz charakterystycznego układu ich mieszania. W swoim wystąpieniu opowiem o podejściu zakładającym, że mogą istnieć fundamentalne symetrie wiążące ze sobą fermiony różnych generacji, dające relacje pomiędzy masami oraz elementami macierzy mieszania w ramach rodziny.

Badania interdyscyplinarne z zastosowaniem metod fizyki jądrowej

• Adam Konefał

Room: P/0/05 Badania interdyscyplinarne odgrywają obecnie olbrzymią rolę we współczesnej nauce. Szczególnie ważne wśród badań interdyscyplinarnych ze względu na duże znaczenie aplikacyjne zajmują zastosowania fizyki jądrowej w medycynie. Badanie te wnoszą wiele nowatorskich rozwiązań do diagnostyki i terapii medycznej co przyczynia się do rozwoju medycyny i tym samym przekłada się na wymierne korzyści dla pacjentów. W ramach prezentacji zostaną skrótowo omówione wybrane badania prowadzone przez zespół Adama Konefała, w tym między innymi objęty patentem projekt osłony antyneutronowej dla urządzeń kardiologicznych implantowanych pacjentom onkologicznym, badania in silico dotyczące oceny wpływu kształtu i stężenie nanoczątesk złota na wzrost dawki w obrębie piku Bragga w terapii protonowej, projektowanie terapii borowo-neutronowej bazującej na Cf-252 za pomocą modelowania metodą MC, modelowanie urządzenia CyberKnife w celu wytworzenia danych dla uczenia algorytmów AI.

Materiały 2D: od teorii do eksperymentu

• Marcin Kurpas

Room: P/0/05 Materiały dwuwymiarowe to ultracienkie struktury o grubości jednego lub kilku atomów, które wykazują unikalne właściwości elektroniczne, mechaniczne i optyczne. W moim krótkim wykładzie skupię się na dwóch zjawiskach obserwowanych w tych układach: nadprzewodnictwie Isinga oraz własnościach strukturalnych materiałów 2D enkapsulowanych pomiędzy warstwami grafenu.

Spotkanie świąteczne