Optymalizacja kształtu i rozmieszczenia nanostruktur złota w komorze bakteriobójczej wykorzystującej proces fototermoablacji

Celem projektu jest przebadanie procesu wymiany ciepła oraz masy w komorze o rozmiarach mikrometrycznych zawierającą docelowo bakterie lub wirusy, które miałyby zostać poddane procesowi fototermoablacji przy użyciu gęsto rozmieszczonych nanocząstek złota o kształcie nanoprętów. Głównym zadaniem ma być dokonanie optymalizacji kształtu nanocząstek oraz samej komory w celu maksymalizacji temperatury i tym samym dezaktywacji jak największej ilości bakterii czy wirusów. Dezaktywacja bakterii i wirusów następuje po uzyskaniu pewnej granicznej temperatury w obszarze komory i dlatego tak ważna jest łączenie dwóch metod eksperymentalnej i numerycznej, aby potwierdzić zakres nagrzania materiału. Zaletami tej metody są jej niewątpliwa prostota, gdyż polega tylko na stworzeniu układu pomiarowego i obliczeniowego oraz przeanalizowaniu pola temperatury w badanym obszarze. Naświetlanie wiązką lasera i jego interakcja z nanocząstkami złota daje także potencjalne rozwinięcie na ogół szkodliwych materiałów biologicznych w różnych ośrodkach (np. guzy punktowe w krwi lub narządach wewnętrznych (trzustka, wątroba). Projekt zakłada zaprojektowanie eksperymentów opartych na pomiarze rozkładu temperatury na wybranej powierzchni przy pomocy skalibrowanej do wysokich temperatur kamery termowizyjnej oraz wartości ciśnień wlotowych i wylotowych płynów z bakteriami do komory przy pomocy manometrów. Układ ma zostać zrealizowany poprzez naniesienie na szkło laboratoryjne stabilizowanych nanoprętów złota, regulacje rozmieszczeniem rurek wlotowych i wylotowych oraz materiału izolacyjnego, które w rezultacie pozostawią miejsce i umożliwią dopływ do stworzonej w ten sposób komory bakteriobójczej. Doświadczenie z podobnym eksperymentem odbyło się we współpracy z La Sapienza University of Rome, czego owocem ma być w nieodległej przyszłości publikacja naukowa zawierająca porównanie wyników eksperymentalnych z analizą numeryczną

Informacje szczegółowe

Akronim projektu:

nanoHEATgold

Program finansujący:

SONATA

Instytucja:

Narodowe Centrum Nauki (NCN) (National Science Centre)

Porozumienie:

UMO-2021/43/D/ST8/02504 z dnia 2022-11-15

Okres realizacji:

brak danych - brak danych

Kierownik projektu:

dr inż. Paweł Ziółkowski

Realizowany w:

Instytut Energii

Instytucje zewnętrzne biorące udział w projekcie:

gdański uniwersytet medyczny (Polska)

Typ zgłoszenia:

Krajowy Program Badawczy

Pochodzenie:

Projekt krajowy

Weryfikacja:

Politechnika Gdańska

Publikacje powiązane z tym projektem

wyników na stronę:
rok:
- zaznaczony Sortuj po rok od najnowszych
- Sortuj po rok od najstarszych
tytuł:
- zaznaczony Sortuj po tytuł A-Z
- Sortuj po tytuł Z-A
cytowania:
- Sortuj po cytowania malejąco
- Sortuj po cytowania rosnąco

Filtry

wszystkich: 6

Rok 2024

BACTERIAL INACTIVATION VIA LASER-DRIVEN GOLD NANOPARTICLE HEATING: SIMULATION AND ANALYSIS
Publikacja
- P. Ziółkowski
- A. Koulali
- P. Radomski
- D. De Biase
- F. Zaccagnini
- J. Zieliński
- M. Pikuła
- K. Jeong
- F. Petronella
- L. De Sio
- D. Mikielewicz
- Rok 2024
This study utilizes CFD technique to simulate the inactivation of E. coli bacteria within a microfluidic chamber, employing gold nanoparticles irradiated by a laser beam. Employing a single-phase model, the presence of bacteria is considered by treating thermal properties in the governing equations as effective, combining those of water and bacteria using established correlations from scientific literature. The conversion of light...

Pełny tekst do pobrania w portalu
CFD COUPLING OF VOF MODEL WITH ARRHENIUS EQUATION FOR ANALYSIS OF LASER-INDUCED THERMAL DEACTIVATION OF E. COLI
Publikacja
- A. Koulali
- P. Radomski
- L. De Sio
- D. Mikielewicz
- P. Ziółkowski
- Rok 2024
Understanding bacterial deactivation at the micro-scale, particularly with E. coli, is crucial for advancing microbiology and has promising applications in biomedical research. In this research contribution, we investigate the thermal inactivation of E. coli bacteria using gold nanoparticles irradiated by a green 1-W laser within a microfluidic chamber. The microfluidic device comprises a fluidic chamber filled with a thin film...

Pełny tekst do pobrania w portalu
Investigations of Energy Conversion and Surface Effect for Laser-Illuminated Gold Nanorod Platforms
Publikacja
- P. Radomski
- P. Ziółkowski
- A. Koulali
- D. Mikielewicz
- F. Zaccagnini
- F. Petronella
- L. de Sio
- ENERGIES - Rok 2024
Achieving a quick temperature increase is a burning issue for biophysical applications, like germ inactivation and tumor ablation, and for energy performances, like solar collectors and steam generators. Based on the plasmon resonance phenomenon, noble metallic nanoparticles have emerged as promising weapons due to their very high biocompatibility, optical properties, and high surface-to-volume ratio, increasing energy conversion...

Pełny tekst do pobrania w portalu

Rok 2023

Energy conversion in systems-contained laser irradiated metallic nanoparticles - comparison of results from analytical solutions and numerical methods
Publikacja
- Acta Mechanica et Automatica - Rok 2023
This work introduces the theoretical method of metallic nanoparticles’ (NPs’) heat and mass transfer where the particles are coated on a surface (base), together with considering the case wherein nanoparticles move freely in a pipe. In order to simulate the heat transfer, energy and radiative transfer equations are adjusted to the considered issue. NPs’ properties are determined following the nanofluidic theories, whereas absorption...

Pełny tekst do pobrania w portalu
Heat Transfer of the Multicolor-Laser-Sources-Irradiated Nanoparticles in Reference to Thermal Processes
Publikacja
- P. Radomski
- F. Zaccagnini
- P. Ziółkowski
- F. Petronella
- L. de Sio
- D. Mikielewicz
- Rok 2023
Unlike the standard materials, metallic nanoparticles offer enhancing the heat convertion rate which implies the maximum and average temperature boost significantly in the considered system. The work’s purpose is to examine heat transfer in the metallic nanoparticles which have been deposited on a glassy substrate, enabling the nanostructures thermoablation. Furthermore, the functionalized substrate is irradiated with multicolor-laser-sources,...

Pełny tekst do pobrania w portalu
White light thermoplasmonic activated gold nanorod arrays enable the photo-thermal disinfection of medical tools from bacterial contamination
Publikacja
- F. Zaccagnini
- P. Radomski
- M. L. Sforza
- P. Ziółkowski
- S. Lim
- K. Jeong
- D. Mikielewicz
- N. P. Godman
- D. R. Evans
- J. E. Slagle... i 4 innych
- Journal of Materials Chemistry B - Rok 2023
The outspread of bacterial pathogens causing severe infections and spreading rapidly, especially among hospitalized patients, is worrying and represents a global public health issue. Current disinfection techniques are becoming insufficient to counteract the spread of these pathogens because they carry multiple antibiotic-resistance genes. For this reason, a constant need exists for new technological solutions that rely on physical...

Pełny tekst do pobrania w portalu

wyświetlono 575 razy