Katedra i Zakład Podstawowych Nauk Biomedycznych łączy nauki farmaceutyczne, medyczne, inżynierię biomedyczną i informatykę w celu tworzenia obiektywnych, pomiarowych metod oceny tkanek i leków, projektowania terapii oraz walidacji produktów i urządzeń medycznych. Katedra specjalizuje się w obrazowaniu hiperspektralnycm skóry i tkanek, analizie reflektancji oraz przetwarzaniu obrazu i sygnału (w tym AI/ML) na potrzeby diagnostyki, dermatologii i kosmetologii, farmacji oraz medycyny estetycznej. Katedra prowadzi badania od koncepcji i prototypowania, przez walidację laboratoryjną, aż po transfer wyników do praktyki klinicznej i przemysłu.
Główne obszary badawcze
- Obrazowanie optyczne skóry i tkanek – hiperspektralne (VIS–NIR), wielospektralne, termowizja; mapowanie biomarkerów zapalenia, ukrwienia, melanin/hemoglobiny, procesów gojenia, fotostarzenia i odpowiedzi na leczenie.
- Metrologia w dermatologii i kosmetologii – obiektywna ocena skuteczności terapii (LED/laser/IPL, mezoterapia, toksyna botulinowa), fotoprotekcja (UV/IR), wpływ sebum i nawilżenia skóry na właściwości optyczne; standardy pomiarowe dla wyrobów i kosmetyków.
- Inżynieria wyrobów i postaci leku – hydrożele i nośniki transdermalne, modelowanie przenikania przez barierę skórną, optyczne metody śledzenia dyfuzji; obrazowanie powierzchni stałych postaci leku (tabletki) i ich właściwości.
- Systemy wsparcia zabiegów małoinwazyjnych – nawigacja obrazowa (VIS/termowizja/EMG) do precyzyjnych iniekcji toksyny botulinowej i zabiegów estetycznych; prototypy urządzeń, zgłoszenia patentowe.
- Biofizyka i analityka – relaksometria NMR i spektroskopia do oceny żywności funkcjonalnej i suplementów (monitorowanie jakości, stabilności i zawartości frakcji lipidowych).
- Zastosowania międzydziedzinowe – obrazowanie i dezynfekcja obiektów dziedzictwa (mgła etanolowa, HSI, mikro-CT), analiza zniekształceń obrazów twarzy (VIS/IR) dla potrzeb identyfikacji i telemedycyny.
Metody i infrastruktura
Wykorzystujemy kamery hiperspektralne i termowizyjne, systemy do pomiaru kierunkowej reflektancji, stanowiska do obrazowania makro/mikro, rejestrację EMG, relaksometrię NMR oraz autorskie oprogramowanie do rekonstrukcji widm, segmentacji i uczenia maszynowego. Tworzymy procedury walidacyjne zgodne z normami i dobre praktyki pomiarowe dla badań in-vitro/ in-vivo.
Przykładowe projekty (zrealizowane i w toku)
- Hiperspektralne mapowanie skóry w ocenie terapii światłem
Celem było zbudowanie algorytmów do obiektywnej oceny efektów LED/laser/IPL w trądziku, przebarwieniach i bliznach. Opracowaliśmy wskaźniki spektralne dla melanin/hemoglobiny oraz protokoły powtarzalnych pomiarów. Wyniki przełożyły się na rekomendacje do badań skuteczności urządzeń i kosmetyków oraz publikacje naukowe. - Hydrożele i nośniki transdermalne – obrazowanie przenikania
Badaliśmy dyfuzję substancji czynnych z hydrożeli do skóry przy użyciu metod optycznych i modelowania transportu. Wyniki posłużyły do optymalizacji składu (lepkość, uwodnienie, profil uwalniania) i standaryzacji badań porównawczych dla postaci miejscowych. - NUTRITECH: spersonalizowana optymalizacja nawodnienia skóry
Projekt łączył parametry obrazowe skóry z danymi fizjologicznymi i środowiskowymi. Opracowaliśmy algorytm oceny stanu nawodnienia i prototyp aplikacji rekomendującej interwencje (nawodnienie, pielęgnacja, warunki otoczenia). Potwierdzono korelacje z odczuciami pacjentów i metrykami instrumentalnymi. - Obrazowanie i dezynfekcja obiektów muzealnych
Zespół wykorzystał HSI, mikro-CT i analizę 3D do oceny powierzchni zabytków oraz skuteczności mgły etanolowej w dezynfekcji. Wypracowano wytyczne konserwatorskie minimalizujące degradację materiałów i poprawiające bezpieczeństwo mikrobiologiczne kolekcji. - Relaksometria NMR dla żywności funkcjonalnej i suplementów
Ocenialiśmy stabilność formulacji lipidowych (np. oleje bogate w DHA/EPA) oraz wpływ dodatków (np. olej rokitnikowy, olej z czarnej porzeczki) na parametry jakościowe. Ustalono profile relaksacyjne jako szybkie wskaźniki kontroli jakości i identyfikacji partii. - Diagnostyka zakażeń związanych z urządzeniami kardiologicznymi
Współpraca z oddziałami klinicznymi: obrazowanie powierzchni implantów, modelowanie biofilmów i testy antyseptyczne. Wypracowano narzędzia wspierające decyzje terapeutyczne (dobór metod oczyszczania/antyseptyki) i plany badań translacyjnych.
Współpraca i wdrożenia
Katedra współpracuje z klinikami dermatologii i medycyny estetycznej, firmami kosmetycznymi i med-tech, producentami urządzeń, laboratoriami farmaceutycznymi oraz instytucjami kultury. Prowadzimy badania zlecone, audyty metrologiczne, szkolenia z zakresu obrazowania i projektowania badań, a także rozwijamy spin-offowe ścieżki komercjalizacji. Wyniki naszych prac są chronione zgłoszeniami i patentami oraz wdrażane w praktyce (procedury kliniczne, wytyczne badawcze, prototypy urządzeń).
Katedra i Zakład Podstawowych Nauk Biomedycznych jest ośrodkiem interdyscyplinarnej inżynierii pomiarowej dla farmacji i medycyny, łączącym obrazowanie, analitykę i projektowanie produktów/urządzeń. Dostarczamy sprawdzalne, wdrażalne narzędzia diagnostyczne i terapeutyczne, a poprzez współpracę z klinikami i przemysłem realnie wpływamy na jakość świadczeń zdrowotnych i rozwój branży med-tech/kosmetycznej.