Denumirea proiectului: "Cercetare interdisciplinara privind particule hibride multi-functionale pentru bio-cerinte

1
Denumirea proiectului"Cercetare
interdisciplinara privind particule hibride
multi-functionale pentru bio-cerinteacronim
INTERBIORES

• Contract nr. 211/2012
• Cod proiect PN-II-PT-PCCA-2011-3.2-0428
  Program PN II Parteneriate in Domeniile
  Prioritare Proiecte Colaborative de Cercetare
  Aplicativa Tip 2

2
Autoritatea contractanta Unitatea Executiva
pentru Finantarea Învatamântului Superior, a
Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii
(UEFISCDI)Contractor Institutul de chimie
macromoleculara "Petru Poni", Iasi

• Durata proiect 02.07.2012 02.07.2015
• Valoarea totala a contractului 3.323.334
  lei
• Din care pe surse de finantare
• Sursa 1 de la bugetul de stat 2.950.000 lei
• Sursa 2 din alte surse atrase 373.334 lei
• Director Proiect CS I Dr. Aurica P. Chiriac

3
Membri in consortiu

• Institutul de Chimie Macromoleculara Petru Poni
  - Coordonator de proiect
• Director de proiect Dr. Chiriac P. Aurica
• Universitatea de Medicina si Farmacie Gr. T.
  Popa Iasi - Partener 1
• Responsabil proiect Dr. Verestiuc Liliana
• Institutul National de Cercetare-Dezvoltare
  pentru Fizica Tehnica Iasi - Partener 2
• Responsabil proiect Dr. Chiriac Horia
• SC REZISTOTERM SRL Partener 3
• Responsabil proiect Dr. Chiriac Mihai

4
Rezumatul proiectului

• Proiectul cu caracter multidisciplinar are ca
  obiectiv principal analiza si rezolvarea din
  punct de vedere fizic, chimic si biochimic
  design-ul si tehnologia pentru obtinerea de
  stenturi care sa includa compozite magnetice tip
  miez-coaja incarcate cu enzime antioxidante, si
  care se incadreaza in tematica prioritara de
  cercetare din domeniul Sisteme si echipamente
  pentru protectia, imbunatatirea securitatii si a
  riscurilor personale, incluzand mijloace de
  diagnoza si tratament. Desi stenturile
  coronariene au fost comercializate sub diverse
  forme de-a lungul timpului, dezvoltarea de noi
  stenturi este o problema de actualitate deoarece
  noi technologii si noi materiale apar pe piata.
  Unul din aspectele inovative ale proiectului este
  reprezentat de utilizarea particulelor magnetice
  functionalizate cu biomolecule antioxidante
  depozitate pe suprafata stenturilor. În acela?i
  timp, particulele magnetice vor reprezenta un
  mijloc adecvat bazat pe capacitatea lor de a fi
  func?ionalizate, ghidate ?i/sau îndepartate cu
  ajutorul unui câmp magnetic iar prezenta
  biomoleculelor cu rol antioxidant va aduce un
  beneficiu suplimentar. De obicei, stenturile au
  structura tip scafold, cu forma cilindrica sau
  tubulara a caror functie este de a deschide fizic
  un vas de sange sau de a extinde peretii
  acestuia. Stenturile pot fi compresate astfel
  incat sa fie inserate prin cavitati mici prin
  intermediul cateterelor iar cand ajung la locul
  dorit acestea se extind. Desi stenturile
  reprezinta inovatii semnificative in tratamentul
  vaselor ocluzate, administrarea de terapeutice in
  acea zona ramane o provocare. Administrarea
  sistemica a medicamentelor duce la aparitia
  efectelor adverse sau toxice in timp ce
  administrarea locala asigura o doza mica de
  medicament concentrata doar intr-o zona, poate
  induce mai putine efecte adverse si rezultate
  mult mai eficiente.
• In acest context, noi formulari pe baza de
  polimeri biocompatibili vor fi dezvoltate si
  aplicate pentru a crea o familie de particule
  magnetice cu proprietati antioxidante utilizate
  pentru a acoperi stenturile si a dezvolta o
  platforma utilizata pentru tintire magnetica si
  eliberare de terapeutice. Polimerii utilizati vor
  fi modificati prin procese fizice (formarea de
  complexe interpolimerice prin interactiuni
  fizice) si chimice (functionalizare,
  derivatizare, reticulare) pentru a obtine sisteme
  multifunctionale stabile. Aspecte importante ale
  noului sistem de eliberare tintita vor fi
  investigate, incluzand aici, activitatea in vitro
  a compusilor bioactivi, capacitatea de protectie
  a antioxidantului de proteoliza precum si
  capacitatea de ghidare magnetica. Proiectul
  include si aspecte legate de toxicologia,
  biocompatibilitatea nanodispozitivelor,
  eficacitatea si biodistributia sistemului. Mai
  mult, design-ul nanoparticulelor va include
  optimizarea monodispersitatii, a stabilitatii
  coloidale si a functionalitatii. De asemenea,
  functionalizarea particulelor magnetice si
  formularea lor ca sisteme hibride pentru
  eliberare tintita va permite imbunatatirea
  bioselectivitatii si a bioeficientei.

5
Concept si obiective

• Proiectul cu caracter multidisciplinar are ca
  obiectiv principal analiza si rezolvarea din
  punct de vedere fizic, chimic si biochimic
  design-ul si tehnologia pentru obtinerea de
  stenturi cu posibilitatea de eliberare de
  substante active, si care sa includa
  nanocompozite antioxidante magnetice tip
   core-shell  depuse pe suprafata stent-urilor.
• In acest context ca obiective si activitati
  conexe mentionam 
• Preparare de compozite magnetice cu dezvoltare
  experimentala pentru realizarea si integrarea de
  noi materiale hibride ca si compozite magnetice
  cu caracteristici de sistem cu eliberare tintita
• Explorarea si identificarea metodelor de
  realizare la scara laborator a nanoparticulelor
  (NPs) magnetice.
• Obtinere de NPs magnetice cu capacitate de legare
  si transport a unor substante bioactive specifice
  (enzime antioxidante).
• Dezvoltare experimentala pentru modificarea
  suprafetei NPs magnetice si obtinere de
  bio-structuri adaptate molecular, ca baza pentru
  noi materiale hibride
• Caracterizarea si elucidarea proprietatilor de
  suprafata ale particulelor, asociate cu reactii
  de cuplare de enzime antioxidante si
  interpretarea rezultatelor pentru studii
  ulterioare de eliberare tintita.
• Evaluarea enzimelor antioxidante de interes
  pentru structuri biologice
• Biofunctionalizarea NPs magnetice cu structuri
  biologice pentru controlul proceselor biologice
  si biochimice pana la nivel nanometric
• Dezvoltare experimentala pentru obtinerea de NPS
  magnetice bio-functionalizate.
• Determinarea mecanismelor de initiere a reactiei
  de autoasamblare a materialelor hibride
• Design-ul conceptual si proiectarea sistemului de
  cuplare dintre compozitul magnetic antioxidand si
  stent
• Evaluarea bio-chimica a noilor NPs prin metode de
  evaluare toxicologica specifice pentru furnizarea
  cunostintelor fundamentale privind design-ul si
  testarea acestora ca sisteme de eliberare tintita
  
• Testarea materialelor hibride biomagnetice
  autoasamblate cu caracteristici antioxidante
• Metode si protocoale de lucru pentru noi
  strategii terapeutice, aplicatii si tehnici de
  testare a sistemelor hibride obtinute.
• Diversificarea procedurilor utilizate pentru
  obtinerea si caracterizarea de stenturi hibride
  functionalizate
• Integrarea sistemului bio-magnetic
• Elaborarea tehnologiei de laborator pentru
  integrarea de noi materiale hibride ca si
  compozite biomagnetice cu caracteristici
  antioxidante
• Testarea si evaluarea sistemelor hibride

6
Etapa I/2012 rezultate obtinute

• În conformitate cu planul de realizare al
  proiectului "Cercetare interdisciplinara privind
  particule hibride multi-functionale pentru
  bio-cerinte, etapa I/2012 a avut drept obiective
  (I) prepararea de compozite magnetice si (II)
  evaluarea fizico-chimica a acestora, si care au
  fost indeplinite prin activitati specifice intre
  care - obtinerea de nanoparticule (NPs)
  magnetice cu capacitate de legare si transport de
  enzime antioxidante - modificarea suprafetei NPs
  magnetice cu structuri polimere, ca baza pentru
  materiale hibride antioxidante - caracterizarea
  compozitelor magnetice pentru asociere cu enzime
  antioxidante si determinarea conditiilor
  fizico-chimice experimentale si teoretice
  necesare realizarii acestora, si - diseminarea
  rezultatelor prin comunicari la simpozioane
  nationale si internationale, publicatii in
  reviste cotate ISI sau indexate in baze de date
  internationale. Studiile desfasurate s-au
  concretizat în
• (I) sinteza si caracterizarea mai multor matrici
  polimerice respectiv (1) copolimer ternar
  poli(2-hidroxietil metacrilat-co-3,9-divinil-2,4,8
  ,10-tetra-oxaspiro5.5undecan-co-glicidil
  metacrilat) (sintetizat prin copolimerizare
  radicalica in dispersie apoasa) (2) copolimer
  ternar poli(dimetilacrilamida-co-3,9-divinil-2,4,8
  ,10-tetra-oxaspiro5.5undecan-co-acid itaconic)
  (sintetizat prin copolimerizare radicalica in
  solutie de dimetilacetamida) (3) copolimer
  ternar poli(2-hidroxietil metacrilat-co-3,9-divini
  l-2,4,8,10-tetra-oxaspiro5.5undecan-co-acrilamid
  a) (sintetizat prin copolime-rizare radicalica in
  solutie de dimetilacetamida) (4) 6 variante de
  copolimeri tip bloc pe baza de poli(succinimida)-b
  -poli(etilenglicol)(PEG)(sintetizati prin
  copolicondensare in dimetilformamida in prezenta
  de catalizator Mn(CH3COO)2.2H2O) si in care PEG a
  fost selectat cu diferite mase moleculare si
  anume 2000, 3000, 4000, 10000, 20000 si 35000)
  (5) o structura polimera grefata pe baza de
  carboximetil amidon g poli(acid lactic)
• (II) prepararea de structuri hibride cu
  caracteristici magnetice utilizand matricile
  polimere realizate
• (III) activitati de testare a matricilor
  polimerice cat si a structurile hibride pentru
  cuplarea de enzime antioxidante care sunt si in
  curs de desfasurare.
• In contextul activitatii de diseminare a
  rezultatelor prin comunicari la simpozioane
  nationale si internationale, respectiv publicatii
  in reviste cotate ISI sau indexate in baze de
  date internationale, s-au prezentat
• (a) trei comunicari la a 5-a Conferinta
  Internationala Biomateriale, Inginerie tisulara
  si dispozitive medicale, BiomMedD2012,
  Constanta, 29 August 1 Septembrie 2012,
  respectiv
• - Streptavidin-Biofunctionalized Magnetic
  Particles for Blood Contacting Applications V.
  Balan, M.I. Popa, A.P. Chiriac, I. Neamtu, L.E.
  Nita, M.T. Nistor, M. Butnaru, L. Verestiuc,
• - Bioactive Hybrid Scaffolds in Regenerative
  Medicine and Tissue Engineering M.T. Nistor, C.
  Zgardan, C. Vasile, L.E. Nita, A. Chiriac,
• - Assembly Design and Characterization of an
  Innovative Modulated Drug Delivery System L.
  Nita, M. Nistor, N. Tudorachi, I. Neamtu, A.
  Chiriac,
• (b) o comunicare Determination of the kinetic
  parameters and analysis of gases released by
  thermal decomposition of CMS-g-PLA copolymer
  prezentata la a XXXII Conferinta nationala de
  chimie Rm Valcea, oct. 2012, si
• (c) si o lucrare Thermal degradation of
  carboxymethyl starch-g-poly(lactic acid)
  copolymer by TG-FTIR-MS analysis, autori Nita
  Tudorachi, Rodica Lipsa, Fanica Mustata, a fost
  acceptata spre publicare in Industrial
  Engineering Chemistry Research (IF 2.237).

7
Etapa II/2013

• Conform planului de realizare al proiectului
  "Cercetare interdisciplinara privind particule
  hibride multi-functionale pentru bio-cerinte,
  etapa II/2013 a avut drept obiective (I)
  Prepararea de compozite magnetice si (II)
  Evaluarea fizico-chimica continuarea etapei din
  2012. Obiectivele au fost îndeplinite prin
  activitati specifice, si anume
• obtinerea de nanoparticule (NPs) magnetice cu
  capacitate de legare si transport de enzime
  antioxidante
• dezvoltare experimentala pentru modificarea
  suprafetei NPs magnetice pentru obtinerea de
  bio-structuri adaptate molecular, ca baza pentru
  noi materiale hibride
• evaluarea enzimelor antioxidante de interes
  pentru structuri biologice
• biofunctionalizarea NPs magnetice cu structuri
  biologice pentru controlul proceselor biologice
  si biochimice pana la nivel nanometric
• dezvoltare experimentala pentru obtinerea de NPS
  magnetice bio-functionalizate
• caracterizarea compozitelor magnetice in asociere
  cu enzime antioxidante pentru determinarea
  conditiilor fizico-chimice experimentale si
  teoretice necesare realizarii acestora
• elucidarea si caracterizarea proprietatilor de
  suprafata ale particulelor, asociate cu reactii
  de cuplare de enzime antioxidante si
  interpretarea rezultatelor pentru studii
  ulterioare de eliberare tintita
• diseminarea rezultatelor prin comunicari la
  simpozioane nationale si internationale, si
  respectiv publicatii in reviste cotate ISI sau
  indexate in baze de date internationale.

8
Diseminarea rezultatelor

• Diseminarea rezultatelor prin comunicari la
  simpozioane nationale si internationale,
  publicatii in reviste cotate ISI sau indexate in
  baze de date internationale s-a concretizat dupa
  cum urmeaza in
• Lucrari publicate
• Characterization of the semi-interpenetrated
  network based on collagen and poly(N-isopropyl
  acrylamide-co-diethylene glycoldiacrylate).
  Autori MT Nistor, A.P. Chiriac, LE Nita, C
  Vasile. Int J Pharmaceutics 452 (2013) 92 101
  IF-3.458.
• Multilayered structure based on
  poly(N,N-dimethyl-acrylamide-co-3,9-divinyl-2,4,8,
  10-tetraoxaspiro (5.5) undecane) prepared in a
  multiphase gelation process. Autori AP Chiriac,
  LE Nita, MT Nistor, L Tartau. Int J Pharmaceutics
  456 (2013) 21 30 IF-3.458.
• Obtaining of new magnetic nanocomposites based on
  modified polysaccharide. Autori NTudorachi, AP
  Chiriac, Carbohydrate Polymers 98 (2013) 451
  459 IF3.479.
• Upon the Delivery Properties of a Polymeric
  System Based on Poly(2-Hydroxyethyl Methacrylate)
  Prepared with Protective Colloids. Autori LE
  Nita, AP Chiriac, M Nistor, TBudtova. J Biom
  Nanobiotechnol 4(2013), 357-364 ISSN Online
  2158-7043.
• Upon the Developments of Drug-Eluting Stents in
  the Treatment of Coronary Lesions. Autori
  A.Diaconu, V Balan, AP Chiriac. Recent Patents on
  Materials Science 6(2013) 229-237
  ISSN1874-4648.
• Semi-interpenetrated Network with Improved
  Sensitivity Based on Poly(N-Isopropylacrylamide)
  and Poly(aspartic acid). Autori MT Nistor, AP
  Chiriac, LE Nita, INeamtu, CVasile. Polym Eng Sci
  53(2013) 2345-2352 IF1.243.

9
Diseminarea rezultatelor

• Poly(N,N-dimethylacrylamide-co-3,9-divinyl-2,4,8,1
  0-tetraoxaspiro(5.5)undecane) synthesis as matrix
  ensuring intramolecular strategies for further
  coupling applications. Autori AP Chiriac, MT
  Nistor, LE Nita, I Neamtu. Rev. Roum. Chim.
  58(2013)(2-3), 129-136 IF-0.331.
• Hydrogel based on poly(N,N-dimethylacrylamide-co-3
  ,9-divinyl-2,4,8,10-tetraoxaspiro(5.5)undecane)
  with dual sensitive behavior. Synthesis and
  characterization. Autori LE Nita, AP Chiriac, MT
  Nistor, I Neamtu. Rev. Roum. Chim., 2013,
  58(2-3), 137-143 IF-0.331.
• Poly(acrylic acid)/ poly(ethylene glycol)
  nanoparticles designed for ophthalmic drug
  delivery. Autori A.M. Vasi, M.I.Popa,
  E.C.Tanase, M. Butnaru, L. Verestiuc, acceptata
  la publicare in J. Pharm. Sci. IF3.13.
• Capitole carte
• Chapter 3. Hybrid Sensitive Hydrogels for Medical
  Applications. MT Nistor, C Vasile, AP Chiriac, A
  Rusu, C Zgardan, LE Nita, I Neamtu. In Polymer
  materials with smart properties. Ed. M Bercea.
  Nova Science Publ. New York 2013, 67 89.
• Chapter 8. Sol-Gel Technique Implemented for
  Biomedical Applications. LENita, AP Chiriac, I
  Neamtu. 189-204. In Polymer materials with smart
  properties. Ed. M Bercea. Nova Science Publ. New
  York 2013, 189 204.

10
Diseminarea rezultatelor

• Lucrari publicate in volum
• Functionalized superparamagnetic nanoparticles as
  versatile carriers for targeted antioxidant
  enzyme therapy. V.Balan, M. Butnaru, O.
  Bredetean, L. Profire, G. Lupascu, A.P.Chiriac,
  L.E. Nita I. Neamtu, L.Verestiuc Proceedings of
  the 4th ed. of E-Health and Bioengineering
  Conference-EHB 2013, Iasi, Romania.
• Biomimetic composites based on calcium phosphates
  and chitosan - hyaluronic acid with potential
  application in bone tissue engineering. Autori
  F.D.Ivan, A.Marian, C. E. Tanase, M. Butnaru, L.
  Verestiuc, Bioceramics 25, Key Engineering
  Materials, 587, 191-196.
• Comunicari la manifestari stiintifice
• Functionalized superparamagnetic nanoparticles as
  versatile carriers for targeted antioxidant
  enzyme therapy. V. Balan, M. Butnaru, O.
  Bredetean, L. Profire, G. Lupascu, A.P.Chiriac,
  L.E. Nita I. Neamtu, L.Verestiuc, 4th IEEE
  International Conference on E-Health And
  Bioengineering - EHB 2013, Iasi, Romania,
  November 21st-23rd, 2013.
• Biomimetic composites based on calcium phosphates
  and chitosan - hyaluronic acid with potential
  application in bone tissue engineering. 25th
  Symposium and Annual Meeting of the International
  Society for Ceramics in Medicine Bucharest,
  Romania November 07-10th 2013 Autori F.D.Ivan,
  A.Marian, C. E. Tanase, M. Butnaru, L. Verestiuc,
  Bioceramics 25, Key Engineering Materials, 587,
  191-196.

11
Diseminarea rezultatelor

• Postere la manifestari stiintifice
• Process for magnetic composites synthesis.
  Autori AP Chiriac, LE Nita, INeamtu, MT Nistor.
  The 17th International Salon of Research,
  Innovation and Technological Transfer Inventica
  2013 19 21st June 2013 Iasi Romania.
• Structuri hibride pentru bioaplicatii. Autori AP
  Chiriac, LE Nita, INeamtu, MT Nistor. Salonul
  National de Inventica CHIM-INVENT, 3 5 iulie
  2013, Iasi Romania.
• Cerere brevet de inventie
• Procedeu de sinteza a unui compozit magnetic.
  Autori AP Chiriac, LE Nita, I Neamtu, N
  Tudorachi, A Diaconu, V Balan, C Munteanu. Dosar
  nr. A 00833/13.11.2013.