Badania naukowców UKSW w świetle Nagrody Nobla z medycyny 2026

Badania naukowców UKSW w świetle Nagrody Nobla z medycyny 2026

Naukowcy z UKSW odkryli istotny mechanizm wpływający na działanie jednego z najczęściej badanych organicznych półprzewodników wykorzystywanych w bioelektronice. Wyniki ich pracy nabierają szczególnego znaczenia w świetle tegorocznej Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny, przyznanej za odkrycia, które umożliwiły rozwój optogenetyki i wykorzystanie światła do kontrolowania aktywności komórek nerwowych.

Naukowcy z UKSW dr hab. Renata Rybakiewicz-Sekita, prof. ucz.  i mgr inż. Roman Gańczarczyk wraz z prof. Erykiem D. Głowackim z CEITEC w Brnie zbadali mechanizm działania poli(3-heksylotiofenu) (P3HT), półprzewodnika organicznego powszechnie wykorzystywanego w bioelektronice i fotostymulacji. P3HT pochłania światło widzialne i może być stosowany zarówno w postaci cienkich warstw, jak i nanocząstek. Ze względu na swoje właściwości jest badany m.in. jako materiał do fotostymulacji układów biologicznych, w szczególności komórek nerwowych i siatkówki oka. Naukowcy sprawdzili, co dzieje się z tym materiałem podczas naświetlania w środowisku wodnym i w obecności tlenu. Wykazali, że generowaniu reaktywnych form tlenu, w tym nadtlenku wodoru, towarzyszy nieodwracalne utlenianie i stopniowa degradacja samego P3HT. Oznacza to, że materiał nie zachowuje się w tych warunkach jak klasyczny fotokatalizator, który po przeprowadzeniu reakcji pozostaje niezmieniony. P3HT jest stopniowo zużywany w procesie, a powstawanie reaktywnych form tlenu jest bezpośrednio związane z jego autooksydacją. Te wyniki zmieniają sposób interpretacji działania P3HT w układach fotostymulacyjnych. Pokazują, że przy ocenie materiałów dla bioelektroniki trzeba brać pod uwagę nie tylko uzyskiwany efekt biologiczny, ale również stabilność chemiczną materiału oraz produkty powstające podczas jego pracy.

„Jeżeli chcemy wykorzystywać organiczne półprzewodniki w kontakcie z układami biologicznymi, musimy wiedzieć nie tylko, czy materiał daje oczekiwany efekt, ale również, co dzieje się z nim podczas naświetlania. Poznanie mechanizmów jego przemian pozwala lepiej ocenić ograniczenia materiału i projektować bardziej stabilne rozwiązania” – podkreśla dr hab. Renata Rybakiewicz-Sekita, prof. ucz. UKSW.

Rysunek 1. Schemat przemian P3HT pod wpływem światła w środowisku wodnym. Badania wskazują, że proces nie ma charakteru klasycznej fotokatalizy – wzbudzony P3HT uczestniczy w reakcjach z tlenem i sam ulega stopniowej degradacji, której intensywność rośnie wraz ze wzrostem energii promieniowania.

Badania szczególnie aktualne w świetle Nobla z medycyny w 2026 r.

Znaczenie tego kierunku badań szczególnie mocno wybrzmiewa w kontekście Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny 2026. Karl Deisseroth, Peter Hegemann i Georg Nagel zostali uhonorowani za odkrycia dotyczące kanałów jonowych aktywowanych światłem oraz rozwój optogenetyki – metody umożliwiającej precyzyjne sterowanie aktywnością wybranych komórek nerwowych za pomocą światła. Nagrodzone odkrycia pokazują, jak potężnym narzędziem w badaniu układu nerwowego może być światło. Optogenetyka umożliwia kontrolowanie aktywności konkretnych populacji neuronów, co otworzyło nowe możliwości poznawania funkcjonowania mózgu i mechanizmów odpowiedzialnych za działanie układu nerwowego.

Badania nad P3HT prowadzone z udziałem naukowców UKSW dotyczą innego mechanizmu oddziaływania światła z układami biologicznymi, ale wpisują się w ten sam nurt rozwoju fotostymulacji i bioelektroniki. W obu przypadkach kluczowe pytanie dotyczy tego, w jaki sposób energię światła można wykorzystać do wywołania kontrolowanej odpowiedzi biologicznej. Prace naukowców UKSW uzupełniają ten obraz od strony materiałowej. Pokazują, że rozwój technologii wykorzystujących światło wymaga nie tylko poznania odpowiedzi komórek i tkanek, ale także dokładnego zrozumienia procesów zachodzących w materiale pośredniczącym w tym oddziaływaniu.

„Tegoroczny Nobel pokazuje, jak ogromny potencjał ma wykorzystanie światła do badania i kontrolowania procesów biologicznych. W przypadku materiałów organicznych ważne jest jednak również poznanie ich zachowania podczas takiego oddziaływania. Jeżeli materiał ma być wielokrotnie naświetlany i pracować w środowisku biologicznym, jego stabilność staje się jednym z kluczowych parametrów” – mówi mgr inż. Roman Gańczarczyk.

Od optogenetyki po fotoaktywne półprzewodniki organiczne światło odgrywa coraz ważniejszą rolę w bioelektronice i neuronauce. Badania prowadzone z udziałem naukowców UKSW pokazują, że obok rozwijania nowych metod fotostymulacji równie istotne jest zrozumienie procesów chemicznych zachodzących w materiałach wykorzystywanych do oddziaływania z układami biologicznymi.

Publikacja i finansowanie

Wyniki badań zostały opublikowane w 2026 roku w czasopiśmie Chemistry – A European Journal w artykule „Photoinduced ROS Production by Poly(3-hexylthiophene) (P3HT) is due to Autoxidation Rather Than Catalysis” autorstwa Romana Gańczarczyka, Renaty Rybakiewicz-Sekity i Eryka D. Głowackiego.

Badania były współfinansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektów PRELUDIUM 2024/53/N/ST5/02771 oraz SONATA 2024/55/D/ST5/02837.