Tematy prac magisterskich Inżynieria Biomedyczna 2021/2022 | Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiej

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. pol.)

Badanie i analiza materiału elektrodowego magazynów elektryczności do zasilania urządzeń biomedycznych

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. ang.)

Research and analysis of electrode material for the energy storage devices to power biomedical devices

Opiekun pracy

Prof. dr hab. Anna Lisowska-Oleksiak

Konsultant pracy

Cel pracy

Celem pracy jest uzyskanie i zbadanie właściwości materiału o wysokiej pojemności ładunku do zastosowań w zasilaniu urządzeń biomedycznych. Dyplomant opanuje techniki wytwarzania materiałów elektrodowych do zasilania biomedycznych urządzeń, opanuje metody wyznaczania parametrów elektrycznych materiału syntezowanego i urządzenia do zasilania wybranego urządzenia biomedycznego.

Zadania do wykonania

1. Synteza metodą hydrotermalną kompozytu zawierającego węgiel sp² z procesu przetwarzania biomasy dostępnej w regionie.
2. Opracowanie metody otrzymywania warstw – optymalizacja procesu.
3. Testy elektrochemiczne dla materiałów uzyskanych w różnych warunkach procesu hydrotermalnego.
4. Budowa giętkiej baterii z komercyjną katodą do wybranego nasobnego urządzenia biomedycznego.
5. Sformułowanie wniosków końcowych.

Źródła

1. A. Czerwiński, Akumulatory, Baterie, Ogniwa, WKŁ 2012.
2. Handbook on Electrochemical Energy, C. Breitcopf, K. Swider-Lyons ed. Springer
3. C.A. Vincent, B. Scrosati, Modern Batteries, ed. Elsevier 1998.
4. https://www.med-technews.com/features/can-flexible-batteries-revolutionise-power-in-medical-device/ (dostęp 04.2022)
5. W. Sun et al. Carbon 103 (2016) 181e19
6. S. Saini, P. Chand, A. Joshi, Journal of Energy Storage 39 (2021) 102646

1

Uwagi

Temat dedykowany głównie dla specjalności Chemia w medycynie

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. pol.)

Synteza i badania nieorganicznego materiału elektrodowego dla skonstruowanej baterii litowo-jonowej do przenośnych pomp insulinowych

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. ang.)

Synthesis and studies of inorganic electrode material followed by construction of lithium-ion battery for portable insulin pumps

Opiekun pracy

dr hab. inż. Andrzej Nowak, prof. uczelni

Konsultant pracy

Cel pracy

Celem pracy jest otrzymanie i charakterystyka nieorganicznego materiału elektrodowego do baterii litowo-jonowej (LIB). Planowana jest synteza związku, w skład którego będzie wchodził pierwiastek z grupy 14 układu okresowego (węglowce). Tak otrzymany materiał będzie pełnił rolę anody w LIB dla przenośnych pomp insulinowych. Testy elektrochemiczne poprzedzone zostaną badaniami materiału z wykorzystaniem technik fizyki ciała stałego. Materiał elektrodowy zostanie przygotowany w formie warstwy o zmieniających się proporcjach wagowych między materiałem aktywnym, dodatkiem przewodzącym oraz lepiszczem.

Analiza uzyskanych wyników elektrochemicznych pozwoli wytypować materiał o najlepszych parametrach elektrochemicznych w odniesieniu do pojemności właściwej, liczby cykli, stosowanej gęstości prądowej oraz przedziału okna elektrochemicznego.

Zadania do wykonania

1. Synteza nowego materiału elektrodowego do baterii litowo-jonowych.
2. Charakterystyka otrzymanego materiału z wykorzystaniem technik fizyki ciała stałego.
3. Przygotowanie materiału elektrodowego na bazie zsyntezowanego materiału.
4. Konstrukcja naczynka pracującego jako półogniwo.
5. Testy elektrochemiczne otrzymanego materiału elektrodowego w warunkach bezwodnych i beztlenowych.
6. Interpretacja oraz omówienie uzyskanych wyników.
7. Sformułowanie wniosków końcowych.

Źródła

1. T. Murata et al. Safety of the batteries and power units used in insulin pumps: A pilot cross‐sectional study by the Association for the Study of Innovative Diabetes Treatment in Japan, J Diabetes Investig., 9 (2018) 903–907.
2. A.P. Nowak et al. Tin Oxide Encapsulated into Pyrolyzed Chitosan as a Negative Electrode for Lithium Ion Batteries, Materials, 14 (2021) 1156.
3. A. Czerwiński, Akumulatory, baterie, ogniwa, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności WKŁ, 1998.
4. M. Wakihara, O. Yamamoto, Lithium Ion Batteries Fundamentals and Performance, WILEY-VCH, 1998
5. G. Postoia, Lithium Batteries. New Materials, Developments and Perspectives, Elsevier, 1994

Liczba wykonawców

2

Podział zadań:

Dyplomant 1: pkt. 1, 2, 6, 7.

Dyplomant 2: pkt. 3, 4, 5, 6, 7.

Uwagi

Temat dedykowany głównie dla specjalności Chemia w medycynie

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. pol.)

Analiza możliwości zastosowania wybranych jonoforów i wymieniaczy jonowych w elektrodach typu solid contact do oznaczania aktywności biologicznie istotnych jonów azotanowych(V)w roztworach wodnych

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. ang.)

Analysis of usability of selected ionophores and ion exchangers in membrane ion selective electrodes of solid contact type for determination of  bioimportant nitrates  activity in aqueous solutions

Opiekun pracy

dr inż. Radosław Pomećko

Konsultant pracy

Cel pracy

Wyznaczenie parametrów mierniczych membranowych elektrod jonoselektywnych - EJS zawierających wybrane jonofory i sprawdzenie możliwości selektywnego oznaczania jonów NO­₃^- w roztworach wodnych.

Zadania do wykonania

1. Przegląd literatury dotyczącej budowy i działania elektrod jonoselektywnych oraz składu jonowego wybranych płynów fizjologicznych.
2. Zaprojektowanie składu membran jonoselektywnych.
3. Zaprojektowanie i wykonanie roztworów kondycjonujących i kalibracyjnych.
4. Wyznaczenie parametrów mierniczych czujników (czułość, zakres liniowy pracy, współczynniki selektywności).
5. Zastosowanie czujników do pomiaru aktywności jonów w próbkach.
6. Sformułowanie wniosków końcowych.

Źródła

1. T. Forrest, E. Zdrachek, E. Bakker, Electroanalysis, 32 (2020) 799.
2. H. Ryu, D. Thompson, Y. Huang, B. Li, Y. Lei, Sensors and Actuators Reports, 2 (2020) 100022.
3. K. Sadowska, D. G. Pijanowska, R. Pomećko, M. Bocheńska, Sensors, 20 (2020) 2817.
4. M. Urbanowicz, A. Jasiński, M. Jasińska, K. Drudis, A. Szarmach, R. Suchodolski, R. Pomećko, M. Bocheńska, Electroanalysis, 29 (2017) 2232.
5. K. M. Mikhelson, Ion selective electrodes, Springer, Heidelberg, 2013.
6. E. Bakker, P. Buhlmann, E. Pretsch, Electroanalysis, 11 (1999) 915.

Liczba wykonawców

1

Uwagi

Temat dedykowany głównie dla specjalności Chemia w medycynie

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. pol.)

Badania i analiza materiałów sorpcyjnych i katalitycznych na bazie układów metaloorganicznych do usuwania barwników i ksenoestrogenów z roztworów wodnych

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. ang.)

Research and analysis of sorption and catalytic materials based on metal-organic frameworks for removal of dyes and xenoestrogens from aqueous solutions

Opiekun pracy

dr inż. Natalia Łukasik

Konsultant pracy

dr inż. Mariusz Szkoda

Cel pracy

Celem pracy jest otrzymanie i zbadanie układów metaloorganicznych  pełniących równocześnie rolę materiałów sorpcyjnych jak i fotokatalizatorów umożliwiających usuwanie, z roztworów wodnych, związków zaburzających funkcjonowanie organizmu: barwników i związków endokrynnie czynnych.  

Zadania do wykonania

1. Otrzymanie układów metaloorganicznych.
2. Scharakteryzowanie otrzymanych materiałów przy wykorzystaniu m.in. spektroskopii w zakresie średniej podczerwieni.
3. Ocena efektywności usuwania zanieczyszczeń z roztworów wodnych. Określenie kinetyki procesów, wpływu masy materiału sorpcyjnego i pH roztworu na efektywność sorpcji i degradacji.
4. Analiza mechanizmu usuwania zanieczyszczeń przy wykorzystaniu otrzymanych układów metaloorganicznych.
5. Sformułowanie wniosków końcowych.

Źródła

1. V.K.-M. Au, Y. Kwan, N. Lai, K. Low, Chem. Eur. J. 27 (2021) 9174.
2. M. Xiaobo, L. Xinyu, Z. Jie, H. Xiaoxian, Y. Weichun, Environ. Technol. 42 (2021) 4134.
3. M. Bazargan, F. Ghaemi, A. Amiri, M. Mirzaei, Coord. Chem. Rev. 445 (2021) 214107.

Liczba wykonawców

1

Uwagi

Temat dedykowany głównie dla specjalności Chemia w medycynie

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. pol.)

Otrzymywanie i badanie sztucznych mięśni na bazie kompozytów polimerowych

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. ang.)

Preparation and testing of artificial muscles based on polymer composites

Opiekun pracy

Konrad Trzciński

Konsultant pracy

Mariusz Szkoda

Cel pracy

Celem pracy jest opracowanie metody otrzymywania kompozytu polimerowego (na bazie polimeru przewodzącego) oraz zbadanie możliwości wykorzystania materiału jako sztucznego mięśnia. Dodatkowe zadania do wykonania podczas realizacji pracy dyplomowej dotyczą opracowania metody charakterystyki tego typu materiałów oraz enkapsulacji materiału by mógł pracować poza elektrolitem.

Zadania do wykonania

1. Przeprowadzenie syntezy polipirolu wg doniesień literaturowych.
2. Modyfikacja metody syntezy w celu wprowadzenia do struktury polimeru materiałów węglowych lub nieorganicznych w postaci nanowłókien.
3. Modyfikacja metody syntezy w celu uzyskania kopolimeru.
4. Opracowanie metody pozwalającej na ilościowe opisanie efektu ruchu wywołanego przyłożonym napięciem.
5. Przeprowadzenie prób enkapsulacji urządzenia.
6. Opracowanie i analiza otrzymanych wyników.
7. Omówienie różnic pomiędzy niemodyfikowaną warstwą polimerową, a kompozytem.
8. Sformułowanie wniosków końcowych.

Źródła

1.  Q. He, G. Yin, D. Vokoun, Q. Shen, J. Lu, X. Liu, X. Xu, M. Yu, Z. Dai, Review on Improvement, Modeling, and Application of Ionic Polymer Metal Composite Artificial Muscle, Journal of Bionic Engineering 19 (2022) 279–298
2. M. Fuchiwaki, J. G. Martinez, T. F. Otero, Polypyrrole Asymmetric Bilayer Artificial Muscle: Driven Reactions, Cooperative Actuation, and Osmotic Effects, Advanced Functional Materials 25 (2015) 1535-1541
3. Z. Novak, G. Kozma, A. Kukovecz, Electrolyte effect on the electroactuation behavior of multilayer polypyrrole films intercalated with TFSi−, ClO4−, NO3− anions in lithium and potassium based electrolyte solutions, Journal of Molecular Structure 1262 (2022) 133057.
4. S. Aziz, J. G. Martinez, J. Foroughi, G. M. Spinks, E. W. H. Jager, Artificial Muscles from Hybrid Carbon Nanotube-Polypyrrole-Coated Twisted and Coiled Yarns, Macromolecular Materials and Engineering 305 (2020) 2000421.
5. K. Cięszczyk, E. Żukowska, Projekt elementu o charakterze sztucznych mięśni wykorzystujących polimery elektroaktywne, projekt inżynierski, 2013, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, opiekun pracy: prof. dr hab. Anna Lisowska-Oleksiak

Liczba wykonawców

1

Uwagi

Temat dedykowany głównie dla specjalności Chemia w medycynie

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. pol.)

Badania i analiza materiałów elektrodowych na bazie grafityzowanego węglika azotu (g-C3N4) oraz polimerów przewodzących do superkondensatora

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. ang.)

Research and analysis of electrode materials based on graphitized nitrogen carbide (g-C3N4) and conductive polymers for the supercapacitor

Opiekun pracy

dr inż. Mariusz Szkoda

Konsultant pracy

dr inż. Konrad Trzciński

Cel pracy

Głównym celem pracy jest synteza węglika azotu (g-C3N4) i jego modyfikacja polimerami przewodzącymi w celu otrzymania materiału elektrodowego, do zastosowań biomedycznych, o wysokiej pojemności elektrochemicznej.

Zadania do wykonania

1. Przegląd literaturowy.
2.  Przeprowadzenie syntezy g-C3N4 metodą hydrotermalną.
3. Modyfikacja elektrochemiczna bądź chemiczna materiału g-C3N4 polimerami przewodzącymi.
4. Charakterystyka otrzymanych materiałów elektrodowych metodami fizyki ciała stałego.
5. Zbudowanie prototypu superkondensatora oraz wyznaczenie jego parametrów pracy (pojemności, mocy, energii).
6. Analiza wyników oraz przygotowanie pracy.
7. Sformułowanie wniosków końcowych.

Źródła

1. M. Sawangphruk, T. Kaewsongpol, Mater. Lett., 87 (2012) 142-145.
2. X. Chen, X. Zhu, Y. Xiao, X. Yang, J. Electroanal. Chem., 743 (2015)  99-104.
3. L. Ge, C. Han, J. Liu, J. Mater. Chem., 22 (2012) 11843-11850.
4. Y. Li, X. Zhao, Q. Xu, Q. Zhang, D. Chen, Langmuir, 27 (2011) 6458-6463.
5. M. Taha, L. Ghanem, M. Hamza, N. Allam, ACS Appl. Energy Mater, 4 (2021) 10344-10355.

L. Bai i in., ACS Appl. Energy Mater, 64 (2022) 214-235.

Liczba wykonawców

1

Uwagi

Temat dedykowany głównie dla specjalności Chemia w medycynie

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. pol.)

Badanie wpływu izomerii geometrycznej makrocyklicznych jonoforów z grupy azobenzokoron na ich powinowactwo do określonych biojonów w czujnikach potencjometrycznych

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. ang.)

Studies of the influence of geometric isomerism of macrocyclic ionophores of azobenzocrowns group on their affinity for specific bioions in potentiometric sensors

Opiekun pracy

dr hab. inż. Ewa Wagner-Wysiecka, prof. uczelni

Konsultant pracy

prof. dr hab. inż. Elżbieta Luboch

Cel pracy

Celem pracy jest zbadanie zależności pomiędzy powinowactwem azobenzokoron do określonych biojonów a równowagą izomeryczną Z-E oraz powiązanie tych zależności z właściwościami czujników potencjometrycznych opartych na wybranych makrocyklicznych jonoforach.

Zadania do wykonania

1. Przegląd literatury dotyczącej właściwości azobenzokoron i zastosowania tych związków jako jonoforów w czujnikach potencjometrycznych - elektrodach jonoselektywnych.
2. Badanie właściwości wybranych azobenzokoron w roztworze metodami spektroskopowymi (głównie spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego); określenie wpływu rodzaju rozpuszczalnika oraz obecności jonów metali, ze szczególnym uwzględnieniem jonów sodu i potasu,

na równowagę izomeryczną Z-E.

3. Analiza uzyskanych wyników oraz określenie korelacji pomiędzy równowagą geometryczną a selektywnością odpowiedzi elektrody na odpowiedni jon metalu.
4. Ocena możliwości zastosowania uzyskanej korelacji do projektowania efektywnych jonoforów do celów analityki klinicznej.
5. Podsumowanie uzyskanych wyników. Sformułowanie wniosków końcowych.

Źródła

1. E. Wagner -Wysiecka, N. Łukasik, J.F. Biernat, E. Luboch, J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 90 (2018) 189-257.
2. M. Shiga, H. Nakamura, M. Takagi, K. Ueno, Bull Chem. Soc. Jpn. 57 (1984) 412-415.
3. Tahara, R.; Morozumi, T.; Nakamura, H.; Shimomura, M. J. Phys. Chem. B. 101 (1997) 7736-7743.
4. E. Wagner-Wysiecka, M. Szarmach, J.Chojnacki, N. Łukasik, E. Luboch, J. Photochem. Photobiol. A-Chem. 333 (2017) 220-232.
5. E. Hosgor, A. Akdag, Chem. Pap. (2022), https://doi.org/10.1007/s11696-022-02133-z
6. S.-Y. Fan, S. Khuntia, C.H. Ahn, B. Zhang, L.-C. Tai, Chemosensors 10 (2022) 22, https://doi.org/10.3390/chemosensors10010022
7. A. Esquerra-Zwiers, A. Vroom, D. Geddes, Ch. T. Lai, Breastfeeding Med. 17 (2022) 46-51, http://doi.org/10.1089/bfm.2021.0046

Liczba wykonawców

1

Uwagi

Temat dedykowany głównie dla specjalności Chemia w medycynie

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. pol.)

Badanie i analiza nowych makrocyklicznych chromojonoforów, oddziałujących z kationami o znaczeniu biologicznym

Temat pracy dyplomowej
magisterskiej (jęz. ang.)

Research and analysis of new macrocyclic chromoionophores, interacting with cations of biological importance

Opiekun pracy

dr hab. inż. Ewa Wagner-Wysiecka, prof. uczelni

Konsultant pracy

prof. dr hab. inż. Elżbieta Luboch

Cel pracy

Celem pracy jest otrzymanie serii nowych związków o potencjalnych właściwościach chromojonoforowych, będących produktami przegrupowania nowootrzymanych, lipofilowych, 19-członowych związków koronowych, zawierających grupę azoksy w makropierścieniu oraz zbadanie ich zdolności do oddziaływania z wybranymi kationami metali o znaczeniu biologicznym, szczególnie z kationami metali alkalicznych i ziem alkalicznych.

Zadania do wykonania

1. Przegląd literatury dotyczącej przegrupowania aromatycznych związków azoksy oraz azoksybenzokoron.
2. Przegląd literatury dotyczącej właściwości jonoforowych azobenzokoron oraz hydroksyazobenzokoron. 
3. Przeprowadzenie szeregu reakcji: chemicznego, fotochemicznego i termicznego przegrupowania nowootrzymanej 19-członowej azoksybenzokorony, zawierającej podstawnik tert-oktylowy w jednym z  pierścieni benzenowych oraz wyizolowanie powstałych produktów.
4. Przeprowadzenie szeregu reakcji: chemicznego, fotochemicznego i termicznego przegrupowania nowootrzymanej 19-członowej azoksybenzokorony, zawierającej podstawniki tert-oktylowe w obu pierścieniach benzenowych oraz wyizolowanie powstałych produktów.
5. Identyfikacja wyizolowanych produktów przegrupowania metodami spektroskopowymi.
6. Zbadanie oddziaływania nowych, potencjalnych chromojonoforów o podwyższonej lipofilowości, w tym hydroksyazobenzokoron, z kationami metali.
7. Dyskusja otrzymanych wyników.
8. Sformułowanie wniosków końcowych.

Źródła

1. E. Wagner-Wysiecka, P. Szulc, E. Luboch, J. Chojnacki, P. Sowiński, K. Szwarc-Karabyka, „Products of Photo- and Thermochemical Rearrangement of 19-Membered di-tert-Butyl-Azoxybenzocrown”, Molecules, 27 (2022) 1835.
2. E. Wagner-Wysiecka, P. Szulc, E. Luboch, J. Chojnacki, K. Szwarc-Karabyka, N. Łukasik, M. Murawski, M. Kosno, "Photochemical Rearrangement of a 19‐Membered Azoxybenzocrown: Products and their Properties" ChemPlusChem, 85 (2020) 2067-2083.
3. E. Wagner-Wysiecka, N. Łukasik, J.F. Biernat, E. Luboch, "Azo group(s) in selected macrocyclic compounds", Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, 90 (2018) 189-257 i literatura tam cytowana.
4. J.W. Steed, J.L. Atwood, “Supramolecular Chemistry”, Second Edition, Wiley, 2009.

Liczba wykonawców

2

Podział zadań:

Dyplomant 1: 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8.

Dyplomant 2: 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8.

Uwagi

Specjalność: Chemia w medycynie