IQ Biozoom: polski startup rozwijający biosensory na bazie TFT do nieinwazyjnych pomiarów biomarkerów w ślinie

Zespół IQ Biozoom zakłada, że w najbliższych latach biosensory oparte na tranzystorach cienkowarstwowych (TFT), które wykrywają biomarkery w ślinie staną się naturalnym elementem domowego monitoringu zdrowia — zaczynając od sportu, a docelowo także w zastosowaniach medycznych

Rozmawiam z dr. inż. Jakubem Kaczmarskim, współzałożycielem i dyrektorem ds. rozwoju technologii IQ Biozoom, który nie tylko wyjaśnia zasadę działania opracowanej przez zespół technologii, lecz także opowiada o kulisach badań, współpracy z ośrodkami naukowymi w Polsce i za granicą oraz o wyzwaniach, z jakimi mierzą się dziś europejskie startupy deep-techowe.

Biosensor, który uczy elektronikę rozumieć biologię

Jakub Kaczmarski tłumaczy, że podstawą technologii IQ Biozoom są tranzystory cienkowarstwowe, które pełnią rolę czułych detektorów reakcji biochemicznych.

– Stworzyliśmy rozwiązanie do nieinwazyjnej diagnostyki, oparte na tranzystorach cienkowarstwowych. Projektujemy je i wytwarzamy samodzielnie w naszych laboratoriach. Dzięki odpowiednim modyfikacjom jesteśmy w stanie sprawić, że ich parametry elektryczne i fizykochemiczne zmieniają się w kontrolowany i mierzalny sposób w kontakcie z konkretnymi biomarkerami, które badamy.

Wyjaśnia jak działa biosensor:

– Jeśli w roztworze występują cząsteczki badanego biomarkera, np. mleczanów, kortyzolu, glukozy, a my przyłączymy odpowiedni receptor do jednej z elektrod tranzystora, to w kontakcie z tą substancją dochodzi do reakcji, która zmienia warunki elektrochemiczne roztworu, które z kolei wpływają na parametry elektryczne tranzystora. Te parametry można zmierzyć, a ich wartość jest proporcjonalna do stężenia badanego biomarkera.

Wystarczy zmienić sposób funkcjonalizacji – czyli to, jaki receptor zostaje przyłączony – by czujnik zaczął wykrywać inny biomarker.

– W ten sposób nasze rozwiązanie staje się uniwersalną platformą diagnostyczną – dodaje Kaczmarski.

Zamiast krwi, IQ Biozoom analizuje ślinę. Dzięki zastosowaniu aktywnych przyrządów półprzewodnikowych urządzenie potrafi dokonać pomiaru koncentracji badanych substancji z precyzją pozwalającą na porównanie z metodami laboratoryjnymi.

– W klasycznych rozwiązaniach (np. glukometrach czy analizatorach mleczanu) stosuje się najczęściej układy dwu- lub trójelektrodowe. W naszym przypadku mamy do czynienia z aktywnymi przyrządami półprzewodnikowymi, które pozwalają na detekcję w znacznie niższych zakresach stężeń. To właśnie ta różnica technologiczna otwiera zupełnie nowe możliwości w nieinwazyjnym monitorowaniu zdrowia, w tym wykorzystaniu innych niż krew analitów.

Materiały, które powstają od podstaw

Unikalność projektu polega również na tym, że IQ Biozoom nie korzysta z gotowych materiałów – tworzy je od zera.

– W IQ Biozoom sami projektujemy i wytwarzamy materiały półprzewodnikowe, a następnie integrujemy z nich nasze przyrządy – tłumaczy Kaczmarski.

Start-up wykorzystuje techniki chemiczne, które nie wymagają kosztownej infrastruktury, urządzeń plazmowych lub próżniowych, ani pomieszczeń o wysokiej czystości (tzw. clean roomów).

– Wytwarzamy nasze struktury z roztworów chemicznych, z wykorzystaniem aparatury, którą sami zaprojektowaliśmy, wytworzyliśmy i którą także oferujemy naszym klientom. Przykładem może być urządzenie ProCoater360 umożliwiające wytwarzanie cienkich warstw tlenkowych na powierzchniach 80 x 80 cm przy zachowaniu wysokiej jednorodności parametrów.

IQ Biozoom pracuje z tlenkami metali przejściowych – tworząc półprzewodniki o precyzyjnie kontrolowanym przewodnictwie.

– Dzięki precyzyjnej kontroli przewodnictwa możemy uzyskiwać materiały o szerokim zakresie właściwości — od bardzo izolujących po silnie przewodzące. Materiały te  wykorzystujemy w tranzystorach cienkowarstwowych.

Produkcja i montaż koncentrują się w Polsce, a firma w możliwie największym stopniu opiera się na lokalnych dostawcach.

– Jeśli chodzi o miejsce wytwarzania — cały łańcuch wartości zlokalizowany jest w Polsce. W naszych laboratoriach wytwarzamy zarówno materiały, jak i same tranzystory, które stanowią serce biosensorów. Co więcej, korzystamy wyłącznie z krajowych zasobów – współpracujemy z polskimi dostawcami konwencjonalnej elektroniki, którą wykorzystujemy do sterowania, zasilania i transmisji danych – podkreśla Kaczmarski. – Płytki PCB projektujemy wspólnie z jednym z krajowych instytutów badawczych, a następnie są one uzbrajane w klasyczne komponenty elektroniczne. Sam biosensor to w pełni nasz autorski projekt – od koncepcji, przez projekt konstrukcyjny, po wykonanie.

Gotowy system składa się z mobilnego analizatora, biosensora i pasków pomiarowych.

– Nasza idea polega na tym, aby użytkownik miał jedno uniwersalne urządzenie, które działa jak domowy termometr – z możliwością wymiany pasków w zależności od biomarkera. W praktyce oznacza to, że dla różnych biomarkerów, takich jak mleczany, glukoza, kortyzol czy białka CRP, stosujemy różne paski, ale samo urządzenie pozostaje to samo – dodaje.

Integracja biologii, chemii i elektroniki – fascynujący punkt styku

– W kontekście miniaturyzacji akurat mamy to szczęście, że nie stanowi ona dla nas dużego wyzwania. Tranzystory cienkowarstwowe, z których korzystamy, w przeciwieństwie do krzemowych, czy azotkowych, nie wymagają struktur w skali nanometrów. Operujemy raczej w zakresie dziesiątek mikrometrów, więc nasze układy są relatywnie duże, a miniaturyzacja nie jest tutaj kluczowym ograniczeniem – wyjaśnia Kaczmarski.

Znacznie większym wyzwaniem jest integracja biologii z chemią i elektroniką.

– To naprawdę fascynujące połączenie wielu światów – biologicznego i tego z pogranicza chemii i fizyki ciała stałego. W naszym zespole mamy chemików, inżynierów biomedycznych, biotechnologów, którzy pracują właśnie na tym styku. Ja sam jestem mikroelektronikiem, więc mogę żartobliwie powiedzieć, że ta „bio” część to dla mnie trochę czarna magia. Ale mamy młodych, bardzo zdolnych inżynierów, którzy potrafią poruszać się zarówno po stronie biologii, jak i elektroniki – to dzięki nim ta synergia działa w praktyce.

Zespół IQ Biozoom wzmocni niedługo biotechnolożka z Indii, która dołączy jako postdok i zajmie się rozwojem warstwy receptorowej systemu biosensorów.

– W Polsce współpracujemy m.in. z Politechnikami Śląską i Warszawską, a na świecie z Uniwersytetem w Cambridge, TUBITAK UME, Uniwersytetem w Coimbrze, EPFL w Szwajcarii oraz Uniwersytetem Technologicznym w Kochi w Japonii. Zaprzyjaźnieni profesorowie wspierają nas zarówno od strony technologicznej, jak i w zakresie weryfikacji klinicznej naszych rozwiązań – dodaje.

Od sportu po medycynę predykcyjną

IQ Biozoom rozpoczęło prace od biomarkerów, które szczególnie istotne są w kontekście medycyny predykcyjnej, czyli w takim obszarze medycyny, który dzięki znajomości parametrów organizmu może zmniejszyć prawdopodobieństwo zachorowania; a także w kontekście medycyny długowieczności, czyli obszarowi pozwalającemu jak najdłużej pozostać w zdrowiu.

– Pierwszym biomarkerem, który planujemy wprowadzić na rynek, będą mleczany. Naszymi pierwszymi użytkownikami będą sportowcy, którzy chcą lepiej planować swoje jednostki treningowe – tłumaczy Kaczmarski. – Dzięki naszemu rozwiązaniu będzie można mierzyć poziom mleczanów przed, w trakcie i po treningu, w sposób całkowicie nieinwazyjny. Dziś profesjonaliści wykonują te pomiary poprzez pobieranie krwi — to nie tylko niewygodne, ale i trudne do zastosowania w codziennym treningu. Nasze urządzenie eliminuje ten problem, umożliwiając pomiar bez igieł i laboratoriów.

W kolejnych etapach firma skoncentruje się na biomarkerach medycznych: kortyzolu, hormonach kobiecych i białku CRP.

– Wybór kortyzolu wynika zarówno z przesłanek biznesowych, jak i klinicznych. Ślina jest uznanym materiałem diagnostycznym, a pomiary w warunkach domowych mogą zastąpić uciążliwe pobieranie krwi, zwłaszcza u dzieci. Wspólnie z EPFL w Lozannie pracujemy nad pomiarem hormonów związanych z płodnością, a z kolei białko CRP pozwoli rozróżnić infekcje bakteryjne od wirusowych, co może mieć ogromne znaczenie w walce z antybiotykoopornością – mówi.

Cała koncepcja firmy wpisuje się w nurt medycyny predykcyjnej.

– Chcemy, by codzienny monitoring biomarkerów pozwalał przewidywać i zapobiegać chorobom, zanim się rozwiną. To kolejny krok po profilaktyce – możliwość skwantyfikowania zdrowia w czasie rzeczywistym – tłumaczy współzałożyciel.

Technologia TRL 6 i kolejne kroki

IQ Biozoom ma już działające demonstratory i znajduje się na poziomie TRL 6.

– Dysponujemy zintegrowanymi biosensorami współpracującymi z paskami i elektroniką. Naszym pierwszym celem jest teraz zamknięcie rundy finansowej, która pozwoli rozszerzyć produkcję i przygotować kilkadziesiąt, a docelowo kilkaset egzemplarzy demonstratorów – mówi Kaczmarski. – Następnie przekażemy je naszym partnerom klinicznym do testów w rzeczywistych warunkach. Kolejnym krokiem będzie walidacja kliniczna.

Plan (IV kw. 2025 – II kw. 2026): finalizacja finansowania; produkcja serii pilotażowej; testy u partnerów i walidacja kliniczna.

Od półprzewodników do startupu

Jakub Kaczmarski łączy naukę, zarządzanie i przedsiębiorczość.

– Przez wiele lat pracowałem naukowo w jednym z instytutów badawczych, gdzie ukończyłem doktorat. Potem przez cztery lata w Centrum Łukasiewicz byłem zastępcą dyrektora Departamentu Badań i Innowacji, odpowiedzialnym za rozwój współpracy między instytutami a biznesem. W 2019 roku wraz z Dorotą Dardzińską i Katarzyną Kaczmarską założyliśmy IQ Biozoom, żeby nie tylko opowiadać o komercjalizacji badań, ale faktycznie to robić – mówi.

Zespół interdyscyplinarny

Założycielami spółki są Dorota Dardzińska (CEO), dr inż Katarzyna Kaczmarska i dr inż Jakub Kaczmarski.

– Dorota pełni funkcję CEO i odpowiada za rozwój firmy. Jest doświadczonym przedsiębiorcą, ma na koncie sukcesy w prowadzeniu wcześniejszych spółek i doskonale porusza się w świecie biznesu – tłumaczy Jakub Kaczmarski. – Ja odpowiadam za rozwój technologii – wyznaczam kierunki badań, projektuję agendę naukową i dbam o to, byśmy mieli odpowiednie zasoby do realizacji prac badawczo-rozwojowych. Natomiast Katarzyna Kaczmarska, z wykształcenia inżynier biomedyczny, jest naszym łącznikiem między światem inżynierii a medycyny. To ona pełni rolę tłumacza – przekłada język laboratoriów na język kliniki i odwrotnie, dzięki czemu komunikacja między inżynierami a lekarzami jest płynna i skuteczna.

W IQ Biozoom na co dzień pracują: Faustyna Brańko (inżynier biomedyczny) i Franciszek Witkowski (chemik) - odpowiadają za wytwarzanie tranzystorów, opracowywanie procesów i funkcjonalizację powierzchnie czujników. W zespole są także: Ewelina Białek, specjalistka od technik cyfrowych, Magda Czarnowska, koordynująca pracę biura oraz Piotr Dardziński, wspierający komercjalizację i transfer technologii.

Firma współpracuje z radą doradczą, w skład której wchodzą m.in. uznani eksperci: prof. Małgorzata Myśliwiec, prof. Katarzyna Kuryłowicz, prof. Mamoru Furuta z Japonii, prof. Marek Czosnyka z Wielkiej Brytanii oraz Tomasz Piętka odpowiedzialny za pozyskiwanie finansowania.

– Podsumowując, IQ Biozoom to połączenie naukowców, inżynierów, przedsiębiorców i ekspertów klinicznych – zespół, który potrafi współpracować na styku nauki, technologii i biznesu. Ponadto, trudnym do przecenienia aspektem jest międzypokoleniowa współpraca – w naszym zespole pracują osoby z różnych generacji: od tzw. boomerów, przez pokolenie Y i Millenialsów, aż po przedstawicieli pokolenia Z, najbardziej kreatywnych pracowników laboratoriów. I właśnie ta różnorodność kompetencji jest naszym największym atutem.

Współpraca i partnerstwa

Współpraca naukowa i technologiczna z innymi podmiotami jest jednym z filarów działalności IQ Biozoom. Zespół buduje relacje zarówno w kraju, jak i za granicą – łącząc laboratoria uczelni technicznych z klinikami i instytutami badawczymi.

– Naszą współpracę dzielimy na dwa obszary: techniczny i kliniczny. Współpraca techniczna polega na korzystaniu z infrastruktury i zaplecza badawczego innych jednostek, kiedy nie ma potrzeby dublowania już istniejących kompetencji. Natomiast w ramach współpracy badawczo-rozwojowej wspólnie piszemy wnioski grantowe, pozyskujemy finansowanie i realizujemy projekty naukowe – zarówno krajowe, jak i międzynarodowe.

Jakub Kaczmarski podkreśla, że firma dobrze porusza się w systemie finansowania nauki w Polsce i w Europie.

– Jesteśmy w tym całkiem skuteczni, dobrze rozumiemy system finansowania badań w Polsce i w Europie, i aktywnie aplikujemy m.in. w ramach Horyzontu Europa czy programów bilateralnych.

W kraju IQ Biozoom współpracuje z największymi politechnikami: Warszawską, Wrocławską i Śląską. Współpraca ta ma głównie charakter procesowy – dotyczy opracowania poszczególnych etapów technologii. Start-up kooperuje także z instytutami badawczymi, specjalizującymi się w mikroelektronice, projektowaniu PCB i mechanice.

– Jak często powtarzam, żeby napić się piwa, nie trzeba budować browaru – żartuje Kaczmarski. – Jeśli potrzebujemy skaningowego mikroskopu elektronowego czy mikroskopu transmisyjnego, nie inwestujemy w sprzęt, tylko korzystamy z zasobów jednostek naukowych i badawczych, które mają odpowiednie zaplecze. To pozwala nam działać bardzo elastycznie i efektywnie kosztowo.

Po stronie klinicznej współpraca koncentruje się wokół walidacji i poszukiwania nowych zastosowań.

– Niedawno podpisaliśmy porozumienie z Uniwersytetem Medycznym w Łodzi – spotkaliśmy się w tej sprawie z panią rektor, prof. Lucyną Woźniak, z którą już planujemy kolejne wspólne projekty – mówi współzałożyciel IQ Biozoom. – Współpraca ta ma dwa cele: z jednej strony walidację naszych rozwiązań, a z drugiej – poszukiwanie nowych potencjalnych biomarkerów i zastosowań naszej technologii.

Spółka współpracuje również z Instytutem Matki i Dziecka oraz ze Szpitalem Bielańskim w Warszawie, gdzie biosensory są testowane w rzeczywistych warunkach diagnostycznych.

– To niezwykle ważne, bo dzięki temu możemy obserwować, jak technologia zachowuje się w rzeczywistych warunkach diagnostycznych – dodaje Kaczmarski.

Polska technologia, globalne ambicje

IQ Biozoom to przykład polskiego start-up’u, który łączy naukę, inżynierię i wizję medycyny przyszłości. Założyciele firmy są przekonani, że monitorowanie zdrowia stanie się tak naturalne jak codzienne mierzenie temperatury, a biosensory ze śliny otworzą nową erę diagnostyki.

– Wierzymy, że nasze rozwiązanie pomoże ludziom lepiej zrozumieć własny organizm – mówi na koniec dr inż. Jakub Kaczmarski. – Nie chodzi tylko o leczenie chorób, ale o możliwość ich przewidywania zanim się pojawią. To właśnie jest przyszłość medycyny – inteligentna, dostępna i nieinwazyjna.