Potencjał naukowy

Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. M. Nałęcza PAN

Informacje o Konsorcjancie

Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. M. Nałęcza Polskiej Akademii Nauk (IBIB PAN) został założony w 1975 roku i jest największym centrum inżynierii biomedycznej w Polsce. Zakres badań Instytutu w dyscyplinie biocybernetyki i inżynierii biomedycznej odpowiada najnowszym kierunkom badań w nauce światowej, a badania te mają charakter interdyscyplinarny. W pewnym stopniu również między dziedzinowy. Zgodnie z oceną MNiSW Instytut uzyskał kategorię naukową A.

Obecnie IBIB PAN jest koordynatorem krajowej Sieci Inżynierii Biomedycznej w Polsce (BIOMEN). Był również koordynatorem i współrealizatorem krajowego projektu Foresight, dotyczącego opracowania “Systemu Monitorowania i Scenariuszy Rozwoju Technologii Medycznych w Polsce do 2020 r.” W 2008 r. IBIB PAN wszedł w skład konsorcjum BIOCENTRUM Ochota, do którego należą: Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN, Instytut Biochemii i Biofizyki PAN, Instytut Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. M. Mossakowskiego PAN, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN oraz Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej.

Struktura Instytutu oparta jest na następujących zakładach:

Badania realizowane w Instytucie łączą nauki inżynieryjne, przyrodnicze i medyczne,
prowadząc do powstawania innowacyjnych rozwiązań w obszarze nowych technologii
biomedycznych. Prowadzone prace naukowo-badawcze skupione są wokół czterech głównych obszarów:

  • biopomiary, włączając analizę sygnałów bioelektrycznych, bioptycznych
    biochemicznych, przetwarzanie danych komputerowych i analizy mające na cel
    poprawienie diagnostyki medycznej i terapii
  • wspomaganie lub zastępowanie pracy narządów, których funkcje zostały częściowo lub całkowicie utracone
  • techniki mikro – i nanoenkapsulacji
  • matematyczne modelowanie i symulacja komputerowa wybranych procesów
    fizjologicznych i funkcji narządów

Wśród celów statutowych Instytutu znajdują się badania z zakresu:

  • metod separacyjno-membranowych w układach biohybrydowych w zastosowaniach biomedycznych i biotechnologicznych
  • mikrobiosystemów do diagnostyki i terapii spersonalizowanej; najnowsze badania nad doborem terapii opierają się na analizie lekooporności określonych komórek i cytotoksyczności substancji bioaktywnych
  • metod optoelektronicznych w badaniach mózgu – opracowanie urządzeń pomiarowych do zastosowań klinicznych; urządzenia te wykorzystywane będą w warunkach klinicznych w celu monitorowania różnych parametrów fizjologicznych pacjentów
  • zintegrowanych badań struktury i funkcji w układzie nerwowym – efektem praktycznym badań będzie opracowanie procedur poszerzających możliwości diagnostyczne badań strukturalnych, funkcjonalnych i czynnościowych układu nerwowego
  • neuronalnych procesów przetwarzania informacji – zbadanie wybranych mechanizmów warunkujących przetwarzanie informacji w układzie nerwowym na modelu zwierzęcym i u człowieka przy zastosowaniu metod doświadczalnych, obliczeniowych oraz metod modelowania matematycznego
  • systemów do diagnostyki, wspomagania lub zastępowania funkcji serca i układu
    oddechowego; prowadzone badania mają na celu opracowanie modelu sztucznego
    pacjenta oddechowo-krążeniowego, który stanie się narzędziem pozwalającym na
    dogłębną analizę współistnienia chorób obejmujących układ oddechowy i krążenia
  • diagnostyki i wspomagania terapii chorób metabolicznych – planowane efekty naukowe i praktyczne obejmują opracowanie hybrydowego modelu biologiczno-technicznego naczynia krwionośnego, bazującego na bioreaktorze kapilarnym, pozwalającego na badanie wpływu wybranych czynników na ściany naczyń krwionośnych. Planowane są również prace nad systemami wspomagającymi monitorowanie i leczenie cukrzycy i jej powikłań
  • zastosowania modelowania matematycznego w fizjologii i badaniach klinicznych; zastosowanie modeli matematycznych umożliwiających optymalizację terapii i
    interpretację towarzyszących jej powikłań znacząco wspomaga terapię dializacyjną
    pacjentów z niewydolnością nerek.

Strony: 1 2

Współpraca z biznesem

Badania realizowane w Instytucie skupiają się na łączeniu nauk inżynieryjnych i przyrodniczych, prowadząc do powstawania innowacyjnych rozwiązań w obszarze nowych technologii biomedycznych. Oferta Instytutu skierowana jest do partnerów naukowych, przedstawicieli środowisk medycznych, inwestorów, firm z branży bio-tech- med oraz funduszy inwestycyjnych.

Usługi badawcze Instytutu:

  • badania funkcjonalne mózgu w oparciu o techniki BOLD (fMRI); pełne zaplecze do badań w modalności słuchowej i wzrokowej
  • modyfikacje genetyczne komórek eukariotycznych i prokariotycznych (dostępne linie komórkowe: hepatoma C3A, glioblastoma U87, fibroblasty izolowane ze skóry)
  • projektowanie i wykonanie bioczujników z receptorami różnego typu np. przeciwciałami, enzymami, DNA i in.
  • matematyczne modelowanie procesów fizjologicznych i terapeutycznych.
  • badania morfologiczne głowy MRI
  • bezkontrastowa angiografia oraz obrazowanie perfuzji (ASL): generowanie map cerebral blood flow (CBF), cerebral blood volume (CBV), mean transit time (MTT)
  • obrazowanie tensora dyfuzji (DWI), do 256 kierunków, b≤10 000 s/mm 2
  • spektroskopia protonowa (pojedynczego woksela i CSI)
  • spektroskopia protonowa MEGA-PRESS do nieinwazyjnego pomiaru poziomu neuroprzekaźników: kwasu gamma-aminomasłowego (GABA) i kwasu glutaminowego (Glu)
  • spektroskopia węglowa ¹³C (pojedynczego woksela i CSI) – zastosowanie związków znakowanych węglem ¹³C (pirogronian) i DNP
  • metabolomika płynów ustrojowych z wykorzystaniem spektroskopii MRI (badania m.in surowicy, płynu mózgowo-rdzeniowego, żółci, moczu, płynu stawowego). Analiza statystyczna wyników badań, wskazanie możliwości wstępnej diagnostyki chorych oraz możliwych zaburzeń szlaków metabolicznych

W ramach Instytutu funkcjonuje Środowiskowa Pracownia Nowych Zastosowań Diagnostycznych Jądrowego Rezonansu Magnetycznego – CNS Lab, która zajmuje się przeprowadzaniem usług nieinwazyjnego obrazowania ciała oraz czynności i struktury mózgu, przy pomocy technik obrazowania rezonansu magnetycznego (MRI) oraz elektroencefalografii i wysokorozdzielczej topografii optycznej (HD-DOT NIRS), dla celów naukowych i diagnostycznych. Ponadto CNS Lab umożliwia prowadzenie innowacyjnych badań z użyciem środków kontrastujących uzyskanych metodą tzw. hiperpolaryzacji metodą DNP (dynamic nuclear polarisation), jak też posiada uprawnienia do programowania i stosowania niestandardowych sekwencji akwizycji danych obrazowania rezonansu magnetycznego (Research Agreement z firmą General Electric), co stanowi znakomite podłoże do prowadzenia innowacyjnych badań w dziedzinie obrazowania MR.

CNS Lab zapewnia pełne wsparcie merytoryczno-techniczne w zakresie:

  • badań pilotażowych i planowania eksperymentów
  • doboru i optymalizacji sekwencji obrazowania (sMRI, BOLD fMRI, MRS, DWI/DTI i in.)
  • opracowywania paradygmatów do badań czynnościowych (fMRI, EEG/NIRS-fMRI)
  • analizy danych (fMRI, spektroskopii, traktografii, perfuzji i in.)
  • kompleksowych badań diagnostycznych z użyciem szerokiego spektrum metod MRI

Stosowane modele współpracy:

  • udzielanie licencji ograniczonych bądź pełnych, na podstawie: patentów, zgłoszeń patentowych, innych form know-how
  • tworzenie konsorcjów
  • świadczenie usług naukowych: badania i analizy na zlecenie, kompleksowe usługi badawcze
  • ekspertyzy

W Instytucie powołano Dział Projektów – jednostkę wspomagającą proces komercjalizacji wyników badań naukowych. Do głównych zadań komórki należy:

  • identyfikacja projektów badawczych o dużym potencjale aplikacyjnym
  • wsparcie naukowców w zarządzaniu własnością intelektualną oraz wypracowywanie ścieżek komercjalizacji
  • inicjowanie współpracy na linii nauka-biznes
  • promowanie usług badawczych

Projekty, do których poszukiwany jest partner biznesowy

1. VENTIL – system do niezależnej wentylacji płuc
Opracowano prototyp urządzania medycznego umożliwiającego niezależną wentylację dwóch płuc. AUTOMATYCZNY DZIELNIK OBJĘTOŚCI MIESZANKI GAZU to urządzenie umożliwiające rozszerzenie zastosowania jednego respiratora do niezależnej wentylacji w dwóch różnych torach:

  • dwóch pacjentów za pomocą jednego respiratora lub
  • każdego z płuc jednego pacjenta.

Niezależna wentylacja dwóch różnych pacjentów pozwoli na prowadzenie zabiegu sztucznej wentylacji u dwukrotnie większej liczby pacjentów w stosunku do liczby posiadanych respiratorów. Potrzeba nagłego zwiększenia liczby sztucznie  wentylowanych pacjentów może stać się koniecznością w przypadkach klęsk żywiołowych (trzęsienie ziemi, pożary, tsunami), katastrof przemysłowych lub ataku terrorystycznego (np. gazowego), gdy liczba osób wymagających wspomagania oddechowego przewyższa liczbę dostępnych na danym obszarze respiratorów, a ich uzupełnienie nie może być natychmiast zrealizowane. Dla niektórych pacjentów, o określonych jednostkach chorobowych, niezbędna jest osobna, niezależna wentylacja każdego z płuc. Potrzeba taka występuje wtedy, gdy konwencjonalna sztuczna wentylacja prowadzi do efektywnej wentylacji tylko jednego płuca, bo drugie płuco jest patologicznie zmienione lub klatka piersiowa jest jednostronnie uszkodzona (np. w skutek wypadku komunikacyjnego). Do tego celu, zamiast zastosować dwa respiratory, można użyć dwutorowego regulatora oddechowego, który pozwala na niezależne ustawienie parametrów oddechowych dla każdego płuca.
Poziom gotowości technologii TRL: VII

Przewidywane efekty wdrożenia technologii (społeczne i gospodarcze)
Potencjalna liczba osób leczonych z wykorzystaniem respiratorów będzie systematycznie rosła ze względu na starzenie się społeczeństwa i coraz większą zachorowalność na rzadkie choroby. W 2013 roku w Polsce odnotowano około 146 tys. przypadków hospitalizacji powiązanych z chorobami układu oddechowego, gdzie zastosowanie miałaby różnicowa wentylacja płuc. Wejście na rynek urządzenia VENTIL zwiększy wydajność i możliwości zastosowania posiadanych respiratorów.

Sposób wdrożenia technologii:

  • możliwość udzielenia licencji zainteresowanemu producentowi lub spółce
  • możliwość dalszego doskonalenia produktu (technologii)

2. VoiceDiab – głosowy system ekspercki dla pacjentów z cukrzycą leczonych insuliną.
Celem projektu jest opracowanie unikatowego w skali światowej systemu automatycznego obliczania dawki insuliny kompensującej posiłek na podstawie głosowego opisu składu i wielkości posiłku.

Dotychczas opracowano prototyp systemu eksperckiego VoiceDiab składający się z: (1) serwera przetwarzania głosowego opisu posiłku w języku polskim na opis tekstowy (wykonany przez firmę zewnętrzną według zaleceń pomysłodawców), (2) serwera analizy tekstowego opisu posiłku określającego skład posiłku, tj. zawarte w nim produkty z uwzględnieniem ich ilości i miar, (3) serwera obliczania dawki insuliny oraz (4) aplikacji działającej na smartfonach, która zarządza przepływem informacji i wyświetla odpowiednie komunikaty użytkownikowi.
Wykonano testy laboratoryjne systemu i rozpoczęto badania kliniczne prototypu w grupach pacjentów z cukrzycą typu 1 w różnym wieku, leczonych ambulatoryjnie oraz w warunkach szpitalnych. Rozpoczęto prace nad możliwością zastosowania w systemie VoiceDiab systemów rozpoznawania mowy od alternatywnych dostawców oraz alternatywnych sposobów transmisji głosu.
Poziom gotowości technologii TRL: VI

Przewidywane efekty wdrożenia technologii (społeczne i gospodarcze)
Ogólny obszar zastosowań systemu VoiceDiab, to wspomaganie leczenia, w szczególności wspomaganie intensywnej insulinoterapii z zastosowaniem metody ciągłego podskórnego wlewu insuliny lub wielokrotnych podskórnych wstrzyknięć insuliny. Wdrożenie systemu VoiceDiab powinno doprowadzić do uzyskiwania u pacjentów z cukrzycą leczonych insuliną stężeń glukozy zbliżonych do tych, występujących u ludzi zdrowych, a w konsekwencji do prewencji późnych powikłań cukrzycy, przynosząc wymierne efekty medyczne, społeczne i ekonomiczne. System może również znaleźć zastosowanie w programach kontroli masy ciała u osób z nadwagą w trakcie realizacji diet odchudzających oraz w innych grupach docelowych wymagających kontroli zawartości spożywanych posiłków.

Sposób wdrożenia technologii :

  • komercjalizacja może dotyczyć sprzedaży licencji lub
  • wspólnego z partnerem biznesowym uruchomienia serwisu usługowego

3. Innowacyjny system wspomagania diagnozy raka pęcherza moczowego.
Opracowano metodę umożliwiającą diagnozę raka pęcherza moczowego na podstawie analizy opartej na zbiorze wybranych cech morfometrycznych opisujących jądra komórkowe w preparatach cytologicznych uzyskiwanych z osadu moczu oraz z wypłuczyn pęcherza moczowego. Metoda ta została zaimplementowana w specjalnie skonfigurowanym systemie komputerowym wyposażonym w cyfrowy mikroskop optyczny. Skanowanie preparatu, rejestracja obrazów na twardym dysku oraz analiza obrazowa dokonywana jest automatycznie.

Poziom gotowości technologii: VI

Przewidywane efekty wdrożenia technologii (społeczne i gospodarcze)
Zastosowanie w codziennej praktyce urologicznej automatycznego nieinwazyjnego systemu detekcji zmian nowotworowych:

  • przyspieszy decyzję o rozpoczęciu szczegółowej diagnostyki
  • ulepszy kontynuację diagnostyki w nawrotowych przypadkach dzięki możliwości częstego przeprowadzania testów
  • umożliwi diagnostykę w przypadkach , w których cystoskopia nie może być zastosowana z przyczyn medycznych lub technicznych
  • umożliwi wprowadzenie profilaktycznych badań przesiewowych dla populacji osób powyżej 50 roku życia (mężczyźni) i kobiet powyżej 60 roku życia obciążonych dodatkowymi czynnikami ryzyka takimi jak palenie papierosów.

Docelowymi odbiorcami systemu będą diagnostyczne laboratoria medyczne oraz kliniki i szpitale posiadające na swoim terenie oddziały urologiczne. W przypadku badań profilaktycznych, oczekujemy, że odbiorcami staną się laboratoria analityczne.

Jesteśmy otwarci na nowe projekty, pomysły i współpracę. Zapraszamy do kontaktu.

Publikacje

Najważniejsze publikacje IBIB PAN:

  • Poleszczuk J, Luddy K, Chen L, Lee JK, Harrison LB, Czerniecki BJ, Soliman H, Enderling H. “Neoadjuvant radiotherapy of early-stage breast cancer and long-term disease-free survival.” Breast Cancer Res. 2017 Jun 30;19(1):75. IF=6,345
  • Walker R, Poleszczuk J, Mejia J, Lee JK, Pimiento JM, Malafa M, Giuliano AR, Enderling H, Coppola D. “Toward early detection of Helicobacter pylori-associated gastric cancer.”Gastric Cancer 2017 Jun, IF=5,454
  • Piotrkiewicz M, Türker KS. Onion Skin or Common Drive? Front Cell Neurosci. 2017 Jan 19;11:2. IF=4,555
  • Janczuk M, Richter Ł, Hoser G, Kawiak J, Łoś M, Niedziółka-Jönsson J, Paczesny J, Hołyst R. “Bacteriophage-Based Bioconjugates as a Flow Cytometry Probe for Fast Bacteria Detection.” Bioconjug Chem. 2017 Feb 15;28(2):419-425. IF=4,818
  • Olejarczyk E, Marzetti L, Pizzella V, Zappasodi F. “Comparison of connectivity analyses for resting state EEG data.” J Neural Eng. 2017 Jun;14(3):036017. IF=3,465
  • Zakrzewska KE, Samluk A, Wencel A, Dudek K, Pijanowska DG, Pluta KD. “Liver tissue fragments obtained from males are the most promising source of human hepatocytes for cell-based therapies – Flow cytometric analysis of albumin expression.” PLoS One. 2017 Aug 9;12(8). IF=2,806
  • Luttropp K, Debowska M, Lukaszuk T, Bobrowski L, Carrero JJ, Qureshi AR, Stenvinkel P, Lindholm B, Waniewski J, Nordfors L. “Genotypic and phenotypic predictors of inflammation in patients with chronic kidney disease.” Nephrol Dial Transplant. 2016 Dec;31(12):2033-2040. IF=4,470
  • Piotrkiewicz M, Młoźniak D. “Are Human Digit Muscles Devoid of Recurrent Inhibition?” Front Cell Neurosci. 2016 Jan 11;9:507. IF=4,555
  • Cottone C, Porcaro C, Cancelli A, Olejarczyk E, Salustri C, Tecchio F. “Neuronal electrical ongoing activity as a signature of cortical areas.” Brain Structure and Function 2016, pp 1–12, IF=4,698
  • Weigl W, Milej D, Janusek D, Wojtkiewicz S, Sawosz P, Kacprzak M, Gerega A, Maniewski R, Liebert A. “Application of optical methods in the monitoring of traumatic brain injury: A review”, Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism 2016, 36(11), p: 1825-1843, IF=5,081
  • Nicole O, Hadzibegovic S, Gajda J, Bontempi B, Bem T, Meyrand  P. “Soluble amyloid beta oligomers block the learning-induced increase in hippocampal sharp wave-ripple rate and impair spatial memory formation.” Scientific Reports of the Nature Publishing Group 2016, 6, 22728, IF=4,259
  • Chia-Ming Yang, Yuan-Hui Liao, Chun-Hui Chen, Tsung-Cheng Chen, Chao-Sung Lai, Dorota G. Pijanowska P-I- N amorphous silicon for thin-film light-addressable potentiometric sensors. Sensors and Actuators B-Chemical 2016, 236, 1005-1010, IF=5,401
  • Stachowska-Pietka J, Waniewski J, Flessner MF, Lindholm B. “Concomitant bidirectional transport during peritoneal dialysis can be explained by a structured interstitium.” Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2016 Jun 1;310(11):H1501-11. IF=3,348
  • Sawosz P, Wojtkiewicz S, Kacprzak M, Weigl W, Borowska-Solonynko A, Krajewski P, Bejm K, Milej D, Ciszek B, Maniewski R, Liebert A. “Human skull translucency: post mortem studies.” Biomed Opt Express. 2016 Nov 8;7(12):5010-502. IF=3,337
  • Ładyżyński P, Molik M, Foltyński P. “A network meta-analysis of progression free survival and overall survival in first-line treatment of chronic lymphocytic leukemia”, Cancer Treatment Reviews. 2015, 41(2):77-93, IF=8.589

Strony: 1 2

Materiały informacyjne: