Numer 16
Temat numeru: XXVI Studenckie Spotkania Chemiczne
Słowo wstępne:
Słowo wstępne Redaktora Naczelnego
Szanowni Państwo,
Oddajemy w Państwa ręce kolejny numer czasopisma „Analit”, przygotowany w nawiązaniu do XXVI Studenckich Spotkań Chemicznych, odbywających się pod hasłem „Między laboratorium a przemysłem – praktyczne oblicze chemii”.
Hasło to bardzo dobrze oddaje charakter tegorocznego wydania. Zebrane w nim prace pokazują chemię jako dziedzinę żywą, wielowymiarową i mocno osadzoną w rzeczywistości. Nie jest to chemia zamknięta wyłącznie w laboratorium, ale nauka obecna w technologii, medycynie, ochronie środowiska, przemyśle, bezpieczeństwie procesowym, materiałach funkcjonalnych, żywności, a nawet w sporcie i fotografii.
Autorzy artykułów podejmują szerokie spektrum tematów: od projektowania nowoczesnych farmaceutyków i problemu antybiotykooporności, przez usuwanie barwników ze środowiska wodnego, chemię fotografii analogowej, zastosowanie ołowiu w przemyśle i zagospodarowanie jego odpadów, aż po analizę katastrof chemicznych jako punktów zwrotnych w rozwoju prawa i bezpieczeństwa przemysłowego. W numerze znalazły się również teksty pokazujące, że chemia pozwala opisywać zjawiska pozornie codzienne: smak, pianę sprayu sędziowskiego czy materiały stosowane w produktach powszechnego użytku.
Istotną częścią wydania są także materiały nawiązujące do nagrodzonych posterów. Dotyczą one między innymi oznaczania rtęci u ptaków wodnych jako narzędzia oceny stanu środowiska, nowoczesnych powierzchni antybakteryjnych, biomateriałów opartych na biomasie grzybowej i nanosrebrze oraz problemu mikro- i nanoplastiku uwalnianego z torebek herbaty. Pokazuje to, że młodzi autorzy potrafią łączyć aktualne problemy środowiskowe, zdrowotne i technologiczne z konkretnym warsztatem chemicznym.
Szczególną wartością „Analitu” pozostaje jego charakter edukacyjny i formacyjny. Dla wielu studentów publikacja artykułu jest jednym z pierwszych doświadczeń związanych z przygotowaniem tekstu naukowego: wyborem tematu, pracą z literaturą, porządkowaniem argumentacji, redakcją, korektą oraz odpowiedzialnością za końcowy kształt opracowania. To ważny etap uczenia się precyzji, samodzielności i jasnego komunikowania wyników oraz idei naukowych.
Dziękuję Autorom za przygotowanie prac, Opiekunom i Recenzentom za wsparcie merytoryczne, a Organizatorom XXVI Studenckich Spotkań Chemicznych za stworzenie przestrzeni, w której młodzi adepci chemii mogą prezentować swoje zainteresowania, pomysły i pierwsze osiągnięcia naukowe.
Mam nadzieję, że niniejszy numer będzie nie tylko zapisem aktywności studentów i doktorantów, ale również zachętą do dalszego rozwijania pasji badawczej oraz dostrzegania chemii tam, gdzie często pozostaje ona niewidoczna, choć realnie kształtuje otaczający nas świat.
Życzę Państwu dobrej lektury.
Robert Piech
Redaktor Naczelny czasopisma „Analit”
Redakcja numeru:
- Redaktor naczelny: dr hab. inż. Robert Piech, prof. AGH
- Zespół redakcyjny: prof. dr hab. Małgorzata Jakubowska, prof. dr hab. inż. Bogusław Baś, dr inż. Ewa Niewiara, dr inż. Katarzyna Jedlińska
- Recenzenci: dr inż. Filip Ciepiela, dr inż. Łukasz Górski, dr inż. Katarzyna Jedlińska, dr inż. Agata Krakowska, dr inż. Nikola Lenar, dr inż. Joanna Smajdor-Baran, dr inż. Małgorzata Suchanek, dr inż. Małgorzata Dziubaniuk
- Edytorzy techniczni: dr inż. Łukasz Górski
- ISSN: 2544-0489
- Wydawca: Katedra Chemii Analitycznej i Biochemii, WIMIC, AGH
Spis artykułów
Artykuły
Od cząsteczki do apteczki – jak chemia tworzy nowoczesne farmaceutyki
From molecule to medicine cabinet – How chemistry creates modern pharmaceuticals
Magdalena Bujalska
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
Numery stron: 5-9
Abstrakt:
Opracowanie nowego produktu zaczyna się od analizy rynku i poszukiwań niespełnionych potrzeb pacjentów. W branży farmaceutycznej cel ten wyznaczają jednostki chorobowe, na które brakuje skutecznego leku. Potrzebą rynkową są także sytuacje, gdy dostępne preparaty wywołują liczne działania niepożądane lub posiadają inne wady obniżające ich jakość. Po wybraniu schorzenia naukowcy skupiają się na poznaniu jego patogenezy na poziomie komórkowym. Następnie badacze projektują naturalną lub syntetyczną cząsteczkę zdolną do zablokowania konkretnego receptora. Działanie to hamuje produkcję określonej substancji i zatrzymuje rozwój choroby. Wyznaczona pierwotnie struktura wiodąca jest testowana i modyfikowana chemicznie. W ten sposób powstaje szereg podobnych cząsteczek. Różnią się one położeniem podstawnika lub rodzajem grupy funkcyjnej. Optymalizacja ma na celu znalezienie substancji, która najskuteczniej zahamuje postęp choroby. Na tym etapie obiecująca cząsteczka zostaje opatentowana. Następnie przechodzi testy przedkliniczne z udziałem zwierząt. Badania te pozwalają ocenić toksyczność oraz ogólny wpływ substancji na żywy organizm. Uzyskane wyniki decydują o dopuszczeniu cząsteczki do wieloletnich badań klinicznych z udziałem ludzi. Po ich pomyślnym zakończeniu nowy lek może zostać wprowadzony na rynek.
Słowa kluczowe:
algorytmy genetyczne, funkcje sklejane, woltamperometria, funkcje sklejane
Kiedy Chemia Wyznacza Granice: Sekret Sprayu Sędziowskiego
When Chemistry Defines the Boundaries: The Physicochemical Secret of Vanishing Referee Spray
Kinga Dąbska
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
Numery stron: 10-12
Abstrakt:
Współczesny sport coraz chętniej adaptuje zaawansowane rozwiązania inżynieryjne w celu zapewnienia transparentności i dynamiki rozgrywek. Jednym z najbardziej ikonicznych przykładów jest wprowadzony na szeroką skalę podczas Mistrzostw Świata w 2014 roku spray sędziowski. Choć dla laika jest to jedynie „biała linia” na murawie, z perspektywy chemii fizycznej mamy do czynienia ze złożonym układem koloidalnym o charakterze piany. Artykuł analizuje mechanizmy stabilizacji i szybkiej degradacji tej struktury, wpływ lotnych związków organicznych (VOC) na atmosferę stadionu oraz wskazuje na współczesne trendy proekologiczne, takie jak wykorzystanie biosurfaktantów i polipeptydów w projektowaniu nowoczesnych składów.
Słowa kluczowe:
piana, układ koloidalny, surfaktanty, biosurfaktanty, spray sędziowski, lotne związki organiczne (VOC)
Między ciemnią a fabryką, czyli o znaczeniu technologii chemicznej w fotografii analogowej
Between the Darkroom and the Factory: On the Importance of Chemical Technology in Analog Photography
Jakub Działak
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
Numery stron: 13-20
Abstrakt:
Fotografia analogowa stanowi jedno z najbardziej interesujących zastosowań procesów chemicznych i materiałowych w praktyce przemysłowej. Pomimo dominacji technologii cyfrowych obserwowany obecnie wzrost zainteresowania fotografią tradycyjną podkreśla znaczenie wiedzy dotyczącej budowy oraz produkcji materiałów światłoczułych. W artykule przedstawiono chemiczne podstawy działania klisz fotograficznych, ze szczególnym uwzględnieniem właściwości halogenków srebra oraz procesów prowadzących do powstania obrazu utajonego i jego wywołania. Omówiono także budowę współczesnych emulsji fotograficznych, technologie wytwarzania podłoży filmowych oraz przemysłowe metody nanoszenia wielowarstwowych emulsji światłoczułych. Przedstawiono kolejne etapy produkcji klisz fotograficznych – od syntezy emulsji i przygotowania bazy poliestrowej po procesy powlekania, suszenia, cięcia i pakowania gotowego materiału. Scharakteryzowano również chemiczne podstawy wywoływania filmów fotograficznych oraz współczesne metody ich obróbki laboratoryjnej. W końcowej części omówiono aktualną sytuację rynku fotografii analogowej oraz kierunki rozwoju technologii fotograficznych związane z poprawą efektywności procesów i ograniczaniem ich wpływu na środowisko. Artykuł ukazuje fotografię analogową jako przykład zaawansowanej technologii chemicznej, łączącej zagadnienia fotochemii, chemii koloidów oraz inżynierii materiałowej.
Słowa kluczowe:
fotografia analogowa, klisza fotograficzna, emulsja fotograficzna, halogenki srebra
Światło vs kolor – wpływ barwników na środowisko i sposoby ich usuwania
Light vs colour – the environmental impact of dyes and methods for removing them
Aleksandra Jucha
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
Numery stron: 21-24
Abstrakt:
Jednym z głównych źródeł zanieczyszczeń środowiska wodnego są barwniki pochodzące z przemysłu. Największe zużycie barwników występuje w przemyśle tekstylnym i tym samym to z niego jest uwalniana największa ilość barwników do środowiska. Są one zarówno niebezpieczne dla ekosystemów wodnych przez ograniczanie dostępu do światła słonecznego, ale także dla innych organizmów żywych, w tym ludzi, ze względu na działanie toksyczne, rakotwórcze i ksenobiotyczne. Znanych jest wiele metod oczyszczania, jednak szczególnie obiecującymi metodami degradacji szkodliwych związków zawartych w barwnikach są zaawansowane procesy utleniania, w tym te opierające się na procesach fotokatalitycznych.
Słowa kluczowe:
barwniki, degradacja zanieczyszczeń, fotokataliza
Przegląd największych katastrof chemicznych jako punktów zwrotnych w prawie i bezpieczeństwie
A review of major chemical disasters as turning points in law and safety
Dominika Łatka
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
Numery stron: 25-32
Abstrakt:
Skalowanie procesów chemicznych do skali przemysłowej rodzi poważne wyzwania techniczne. Ekstrapolacja parametrów metodą prób i błędów oraz niedoszacowanie ryzyka prowadziły w przeszłości do najpoważniejszych katastrof w historii. Artykuł stanowi analizę czterech fundamentalnych awarii przemysłu chemicznego, które miały miejsce w: Oppau, Flixborough, Seveso oraz Bopalu w latach 1921-1984. Omówiono w nim mechanizmy fizykochemiczne leżące u podstaw awarii, krytyczne błędy w skalowaniu procesów i zarządzaniu zmianą, a także bezpośrednie konsekwencje legislacyjne. Analiza tych przypadków dowodzi, że współczesne standardy bezpieczeństwa procesowego służące ochronie ludzi i środowiska są bezpośrednim wynikiem doświadczeń zdobytych w przeszłości.
Słowa kluczowe:
inżynieria chemiczna, skalowanie procesów, bezpieczeństwo procesowe, awarie przemysłowe, katastrofy chemiczne
Antybiotyki – remedium czy przekleństwo współczesności?
Antibiotics – a remedy or a curse of the modern age?
Patrycja Orłowska
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
Numery stron: 33-44
Abstrakt:
Antybiotyki od momentu odkrycia penicyliny przez Alexandra Fleminga w 1928 roku stanowią fundament współczesnej medycyny, umożliwiając skuteczne leczenie zakażeń bakteryjnych i przeprowadzanie złożonych procedur chirurgicznych. Niniejszy artykuł przeglądowy przedstawia kompleksowe ujęcie tej grupy leków: od zarysu historycznegoi wielokryterialnej klasyfikacji (w tym systemu AWaRe WHO), przez główne klasy chemiczne (β-laktamy, glikopeptydy, aminoglikozydy, makrolidy, fluorochinolony, polimyksyny) oraz nowe związki zatwierdzone w XXI wieku (linezolid, daptomycyna, cefiderocol, gepotidacyna), aż po szczegółowe mechanizmy działania obejmujące inhibicję syntezy ściany komórkowej i białek, hamowanie replikacji DNA oraz dezorganizację błony komórkowej. Omówiono także skalę globalnego zużycia antybiotyków, szacowanego w 2023 roku na 49.3 miliarda zdefiniowanych dawek dobowych, oraz wynikające z niego zanieczyszczenie środowiska wodnego. Szczególną uwagę poświęcono oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR) – jednemu z priorytetowych zagrożeń zdrowotnych według WHO – analizując molekularne mechanizmy oporności, rolę patogenów ESKAPE oraz horyzontalny transfer genów. W artykule przedstawiono również strategie przeciwdziałania AMR, obejmujące nowe narzędzia biotechnologiczne (genome mining, CRISPR-Cas9, koniugaty nanocząstek metali, terapia bakteriofagami), szpitalne programy stewardship oraz regulacje prawne, w tym unijne Rozporządzenie 2019/6. Paradoks zawarty w tytule – remedium czy przekleństwo? – odzwierciedla dwoistą naturę antybiotyków i podkreśla konieczność odpowiedzialnego zarządzania tą klasą leków w ramach koncepcji One Health.
Słowa kluczowe:
antybiotyki, antybiotykooporność, mechanizmy działania i klasyfikacja antybiotyków, β-laktamy, patogen ESKAPE, globalne zużycie antybiotyków, przeciwdziałanie antybiotykooporności, zanieczyszczenie środowiska antybiotykami
Ołów w przemyśle: od produkcji do bezpiecznego zagospodarowania odpadów
Lead in Industry: From Production to Safe Waste Management
Julia Węgrzyniak
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
Numery stron: 45-49
Abstrakt:
Ołów jest metalem ciężkim, który odegrał istotną rolę w historii rozwoju przemysłu. Znany i wykorzystywany już w starożytności, zawdzięcza swoją popularność właściwościom takim jak niska temperatura topnienia, duża gęstość, dobre właściwości odlewnicze oraz łatwość tworzenia stopów z innymi metalami. Obecnie jego zastosowanie podlega restrykcjom ze względu na wysoką toksyczność pierwiastka, jednak nadal pozostaje on kluczowym surowcem w wybranych gałęziach techniki. W artykule omówiono pełny cykl życia ołowiu – od jego pozyskiwania z rud siarczkowych, poprzez zastosowania przemysłowe, aż po emisję i gospodarkę odpadami w kontekście recyklingu. Przedstawiono również toksykologiczny wpływ ołowiu na organizm człowieka, w tym objawy i skutki ołowicy, a także współczesne metody jej diagnostyki laboratoryjnej oraz leczenia.
Słowa kluczowe:
algorytmy genetyczne, funkcje sklejane, woltamperometria, funkcje sklejane