Efecte in vitro ale aliajelor de beta titan asupra comportamentului biologic al macrofagelor si interactiilor lor cu osteoblastele


Director proiect:
Conf. Dr. Anisoara Cimpean
Telefon: 021.318.15.75/int 106
Fax : 021.318.15.75/int 102
E-mail: anisoara.cimpean@bio.unibuc.ro

Institutia coordonatoare:

Universitatea din Bucuresti
Facultatea de Biologie, Departamentul de Biochimie si Biologie Moleculara
www.dbbm.bio.unibuc.ro

Autoritatea contractanta: UEFISCDI

Codul proiectului: PN-II-ID-PCE-2011-3-0737

Tipul, numarul proiectului: PCE 188/2011

Titlul proiectului: Efecte in vitro ale aliajelor de beta titan asupra comportamentului biologic al macrofagelor si interactiilor lor cu osteoblastele

Durata: 36 luni

Buget: 
1.400.000 lei

Rezumat:
Obiectivul general al prezentului proiect il reprezinta elucidarea modularii functiei macrofagelor si a interactiilor dintre macrofage si osteoblaste de catre aliaje de beta-titan ce contin elemente non-toxice de tipul Ta, Nb/Zr. In scopuri comparative va fi investigat un aliaj comercial de Ti-6Al-4V. Intr-o prima etapa, se va investiga daca macrofagele crescute in contact cu substraturile testate manifesta diferente privind viabilitatea celulara, proliferarea, apoptoza si structurile citoscheletului si de adeziune (contacte focale, podozomi) care pot fi importante pentru interpretarea functiei macrofagelor in raspunsul inflamator cronic. Ulterior, se va evalua expresia de catre macrofage a citokinelor, chemokinelor si matrixinelor la nivel transcriptional si translational. Proiectul reprezinta o abordare inovativa a cailor de semnalizare (NFκB si MAP-kinazei) care ar putea fi activate de diferite compozitii si a efectelor materialelor studiate asupra interactiei dintre macrofage si osteoblaste folosind un model celular de co-cultivare. Aceste interactii vor fi studiate in termenii modularii: i) factorilor solubili implicati in turnover-ul tesutului osos (RANKL, OPG); ii) procesului de osteogeneza (activitatea fosfatazei alcaline, procesul de mineralizare); iii) productiei de citokine de catre macrofage si osteoblaste. In plus, aceste studii pot conduce la dezvoltarea unor modele celulare pentru evaluarea in vitro a raspunsului inflamator la materialele cu aplicatii in ortoprotetica.

Obiective:

Deoarece compozitia chimica a materialelor implantabile are capacitatea de a influenta comportamentul celular, intelegerea raspunsului macrofagelor la diferite compozitii chimice este foarte importanta.   Astfel, studiile noastre in vitro au ca obiectiv general sa elucideze modularea functiei macrofagelor si  cross-talk-ul dintre macrofage si osteoblaste de catre noi aliaje de beta-titan cu compozitie chimica diferita. Obiectivele specifice ale acestui proiect sunt: i) fundamentarea stiintifica a necesitatii de a evalua in vitro raspunsul inflamator la materiale implantabile in studii de biocompatibilitate si interactiunile celulare si caile de semnalizare care ar putea fi activate de suprafete cu diferite caracteristici; ii) Determinarea efectelor materialelor pe baza de TiTaZr/Nb asupra viabilitatii, proliferarii si apoptozei macrofagelor; iii) Caracterizarea citoscheletului macrofagelor si a structurilor de adeziune, aspect important pentru interpretarea functiei macrofagelor in raspunsurile inflamatorii cronice; iv) Evaluarea modificarilor induse de materiale la nivelul expresiei genice si proteice a citokinelor si chemokinelor secretate de macrofage; v) Investigarea implicarii aliajelor de beta-titan in inducerea matrixinelor, ca metaloproteinazele matriceale (MMP) si ADAM-9; vi) Determinarea cailor de semnalizare care ar putea fi activate de catre aliaje de TiTaZr/Nb cu diferite compozitii; vii) Evaluarea efectelor aliajelor de beta-titan asupra cross-talk-ului dintre macrofage si osteoblaste intr-un model de co-cultura Transwell.

ECHIPA DE CERCETARE 

Nume si prenume

Tip pregatire

Pozitie in cadrul proiectului

Cimpean Anisoara

Studii superioare

Director proiect/Cercetator st. II

Costache Marieta

Studii superioare

Cercetator stiintific I

Ion Raluca

Studii superioare

Cercetator stiintific III

Mitran Valentina

Studii superioare

Asistent cercetare

Galateanu Bianca

Studii superioare

Asistent cercetare

Neacsu Patricia

Studii superioare

Asistent cercetare (Doctorand)

Dinescu Sorina

Studii superioare

Asistent cercetare (Doctorand)

Serban Mirela

Studii superioare

Asistent cercetare


PUBLICATII

ARTICOLE

1. Mindroiu M, Ion R, Pirvu C, Cimpean A, Surfactant-dependent macrophage response to polypyrrole-based coatings electrodeposited on Ti6Al7Nb alloy, Mater Sci Eng C, 33, 3353-3361 (2013).

2. Ion R, Gordin DM, Mitran V, Osiceanu P, Dinescu S, Gloriant T, Cimpean A, In vitro bio-functional performances of the novel superelastic beta-type Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-0.5N alloy, Mater Sci Eng C Mater Biol Appl, 35, 411-419 (2014).

3. Neacsu P, Mazare A, Cimpean A, Park J, Costache M, Schmuki P, Demetrescu I, Reduced inflammatory activity of RAW 264.7 macrophages on titania nanotube modified Ti surface, Int J Biochem Cell Biol, 55, 187-195, (2014).

4. Neacsu P, Gordin DM, Mitran V, Gloriant T, Costache M, Cimpean A. In vitro performance assessment of new beta Ti-Mo-Nb alloy compositions. Mater Sci Eng C Mater Biol Applic, 47, 105-113 (2015). 

5. Neacsu P, Mazare A, Schmuki P, Cimpean A. Attenuation of the macrophage inflammatory activity by TiO2 nanotubes via inhibition of MAPK and NF-kB pathways. Int J Nanomedicine, 10, 6455-6476 (2015).

6. Ion R, Stoian AB, Dumitriu C, Grigorescu S, Mazare A, Cimpean A, Demetrescu I, Schmuki P. Nanochannels formed on TiZr alloy improve biological response. Acta Biomater, 24, 270-377 (2015).


CAPITOLE DE CARTE, PUBLICATE IN VOLUME COLECTIVE, LA EDITURI DE PRESTIGIU DIN STRAINATATE

 1. A. Cimpean, R. Ion, D.M. Gordin, P. Neacsu, V. Mitran, T. Gloriant,  Biomaterials as modulators of macrophage inflammatory response, Biomaterials (vol. 11) in: N.K. Navani, S. Sinha (Eds.), J.N. Govil (Executive Ed.), Nanotechnology series, Studium Press LLC Houston (USA), 273-310, 2013, ISBN-1-62699-011-5.

PARTICIPARI LA MANIFESTARI INTERNE

 1. Neacsu P, Sebestyen I, Mitran V, Ion R, Cimpean A, Modularea comportamentului biologic al macrofagelor de catre nanotuburi de TiO2, Sesiunea de comunicari stiitifice a studentilor Facultatii de Biologie, 25 mai 2012, Bucuresti, Romania, (prezentare orala).

2. Neacsu P, Cimpean A, Costache M, Reducerea raspunsului inflamator de catre nanotuburile de TiO2, Sesiunea de comunicari stiitifice a studentilor Facultatii de Biologie, 31 mai 2013, Bucuresti, Romania, (prezentare orala).

3. Neacsu P, Ion R, Cimpean A, Costache M, Raspunsul macrofagelor indus de interactia cu nanocanale de TiO2, Sesiunea de comunicari stiintifice a studentilor Facultatii de Biologie, 30 mai 2014, Bucuresti, Romania (prezentare orala).

4. Neacsu P, Ion RN, Mitran V, Cimpean A. Modularea cailor de semnalizare MAPK si NF-kB de catre nanotuburi de TiO2. Sesiunea de comunicari stiintifice a studentilor Facultatii de Biologie, 29 mai 2015, Bucuresti, Romania - prezentare orala (Premiul II).

PARTICIPARI LA MANIFESTARI STIINTIFICE INTERNATIONALE

 1. Ion R, Neacsu P, Gordin DM, Gloriant T, Cimpean A, RAW 264.7 macrophage behavior on the new beta-type Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr- 0.5N alloy, 5th International Conference “Biomaterials, Tissue Engineering & Medical Devices” -  BioMedD 2012, Constanta, 29 aug. – 1 sept., p. 191 (prezentare poster).

2. Neacsu P, Ion R, Mitran V, Raducanu D, Dan I, Cimpean A, Osteoblast and macrophage responses to Ti-25Ta-5Zr alloy, 5th International Conference “Biomaterials, Tissue Engineering & Medical Devices” -BioMedD 2012, Constanta, 29 aug. – 1 sept., p. 215 (prezentare poster).

3. Ion R, Mitran V, Neacsu P, Gordin D, Dinescu S, Costache M, Gloriant T, Cimpean A, Modulation of macrophage inflammatory response by titanium alloy chemistry, 5th International Conference on Drug Discovery and Therapy, Dubai, 18-21 Februarie 2013 (prezentare poster).

4. Neacsu P, Mitran V, Gordin D, Ion R, Costache M, Gloriant T, Cimpean A, In vitro bioactivity of Ti-Mo-Nb alloys, 1st International Symposium on Modern Biotechnological Advances for Human Health - BAHH 2014, Bucuresti, Romania, 20-22 Mai 2014 (prezentare poster).

5. Neacsu P, Mazare A, Park J, Costache M, Schmuki P, Demetrescu I, Cimpean A, Mitigating the inflammatory response by TiO2 nanotubes, 50th International Conference FEBS EMO 2014, Paris, Franta, 30 August-4 Septembrie 2014, p. 143 (prezentare poster).

6. Neacsu P, Mazare A, Ion RN, Mitran V, Costache M, Schmuki P, Cimpean A. Modulation of MAPK and NF-kB signaling pathways by TiO2 nanotubes Ti-modified surface, 40th FEBS Congress, Berlin, Germania, 4-9 iulie 2015, FEBS Journal, 282 (Suppl. 1), p. 197 (poster).

7. Neacsu P, Mazare A, Schmuki P, Cimpean A. In vitro modulation of the cross-talk between macrophages and osteoblasts by titania nanotube-modified Ti surfaces, 41st FEBS Congress, Kushadasi, Turcia, 3-8 septembrie 2016, FEBS Journal, 283 (Suppl. 1), p. 315

Teza de doctorat (2012-2015) - Patricia Neacsu: Evaluarea in vitro a raspunsului macrofagelor la biomateriale pe baza de titan  - susținută public în data de 21.07.2016 (calificativ propus de comisie - Excelent)

Teze de dizertatie Masterul de Biochimie si Biologie Moleculara:

1. Patricia Neacsu: Modularea comportamentului macrofagelor de catre nanotuburi de TiO2 (2012)

2. Andreea Iulia Sebestyen: Raspunsul macrofagelor la suprafete de titan modificate cu nanotuburi de TiO2 (2013)

3. Jalba Nicoleta: Caracterizarea raspunsului inflamator indus de aliajele beta de tipul Ti-Mo-Nb (2014)

4. Irina Antoanela Boaru: Raspunsul in vitro al macrofagelor la Ti23Nb0.7Ta2Zr0.5N (2014)

Teza de licenta: Raluca Mudrag-Implicatiile macrofagelor in raspunsul inflamator la materiale implantabile (2015)

Rapoarte stiintifice:
 Fisier de tip .pdf ! abstract faza I

 Fisier de tip .pdf ! abstract faza II

 Fisier de tip .pdf ! abstract faza III

 Fisier de tip .pdf ! abstract faza IV 

 Fisier de tip .pdf ! abstract faza V 

 

 

 

 

Pagină actualizată la 20 Octombrie 2016.