PED-149-2017

Îmbunătățrea reparării defectelor osoase de către nanostructuri pe bază de TiO2 inspirate de la scoică și funcționalizate cu fitomolecule bioactive

Director proiect:

Prof. Dr. Abil. Anișoara Cîmpean

Telefon: 021.318.15.75/int 106

Fax : 021.318.15.75/int 102

E-mail: anisoara.cimpean@bio.unibuc.ro

Instituția coordonatoare:

Universitatea din București

Facultatea de Biologie, Departamentul de Biochimie și Biologie Moleculara

www.dbbm.bio.unibuc.ro

Instituții partenere:

Universitatea Politehnica din București - P1

Autoritatea contractantă: UEFISCDI

Codul proiectului: PN-III-P2-2.1-PED-2016-1372

Tipul, numărul proiectului: PED-149/2017

Titlul proiectului: Îmbunătățrea reparării defectelor osoase de către nanostructuri pe bază de TiO2 inspirate de la scoică și funcționalizate cu fitomolecule bioactive

Acronim: DAPHYTBONE

Durata: 18 luni

Buget: 600.000 lei

Echipa de cercetare: Fisier de tip .pdf ! Echipa PED-149 

În ciuda dezvoltării vaste și a utilizării clinice a implanturile metalice, precum titanul, acestea sunt departe de a fi optime. Cunoștințele științifice despre interacțiile țesut-implant, precum și progresul recent al medicinei regenerative dă naștere unui nou concept de biomateriale. Folosirea acoperirilor bioactive este una dintre cele mai promiţătoare strategii de promovare a interacţiilor optime suprafață-celule la situsurile de implantare. În acest context, scopul proiectului este de a imobiliza fitomolecule bioactive din Herba Epimedii (EpF) cu efect osteoprotectiv pe suprafaţa de Ti nanostructurată cu nanofibre (TNF) şi nanotuburi de TiO2 (TNT) utilizând filmele de polidopamină (PDA) şi nitrodopamină (NDA) ca straturi intermediare. Mai mult, se va investiga cum o astfel de funcționalizare a suprafeţei ar afecta comportamentul osteoblastelor MC3T3-E1 şi răspunsul inflamator ale celulelor RAW264.7. Această strategie de funcționalizare a suprafeței inspirată de la scoică este extrem de utilă pentru ingineria biomateralelor, deoarece nu necesită sinteză consumatoare de timp a linkerilor complecși, iar procesul nu implică utilizarea de solvenți și nu este toxic. În cele din urmă, se va studia performanța biologică in vivo a acoperirilor dezvoltate.

Convingerea noastră este că această tehnologie asigură o abordare ușoară, economică și specifică pentru proiectarea rațională viitoare a dispozitivelor medicale implantabile cu reactivitate tisulară scăzută și, de asemenea, cu capacitate de vindecare a rănilor. Conform cunoștințelor noastre, la nivel național, nu există alte grupuri de cercetare implicate în modificarea suprafețelor metalice cu PDA sau NDA, acoperiri utilizate ca bioadezivi. Noutatea proiectului constă în special în combinarea de nanostructuri ale substratului de titan prin depunerea de TNT și TNF acoperite cu PDA și NDA funcționalizate cu reprezentanți ai EpF și în demonstrarea fezabilități acestei abordări tehnologice prin caracterizarea fizico-chimică a suprafeței și prin studii in vitro și in vivo.

Coordonatorul de proiect (CO) va fi implicat în imobilizarea EpF la nivelul acoperirilor PDA și NDA dezvoltate și în validarea acestora prin studii in vitro și in vivo. Echipa de cercetare prezintă calificare și experiență relevantă în domeniul biologiei celulare ce vizează investigarea  răspunsului celular generat de prezența biomaterialelor inclusiv cele cu suprafață modificată așa cum rezultă din anumite publicații în colaborare cu Partener 1 (P1).

Obiectivul general al proiectului constă în grefarea flavonoidelor derivate din Epimedium pe nanofibre și nanotuburi de TiO­2 prin intermediul straturilor de PDA și NDA cu scopul de a induce o osteointegrare favorabilă.

Obiectivele specifice ale acestui proiect sunt:

  • Obținerea suprafețelor nanostructurate, depozitarea filmelor pe bază de PDA și NDA și imobilizarea EpF;
  • Evaluarea performanței biologice in vitro a filmelor elaborate;
  • Caracterizarea avansată a filmelor dezvoltate depuse pe Ti/TiO2;
  • Obținerea produsului demonstrator (tije de Ti/TiO2 acoperite cu PDA/NDA și funcționalizate cu EpF);
  • Dezvoltarea unui model experimental in vivo pentru osteointegrarea produsului demonstrator.

Rezultatele așteptate ale proiectului sunt:

  • Obținerea produsului demonstrator- pin-uri de Ti/TiO2 acoperite cu PDA/NDA și funcționalizate cu EpF- bioperformanța acestuia va fi demonstrată prin teste biologice avansate in vitro și in vivo;
  • Elaborarea și validarea tehnologiilor de obținere a acoperirilor și a procedurilor de funcționalizare;
  • Diseminarea rezultatelor proiectului prin intermediul paginii web, care va informa părțile interesate despre progresul proiectului;
  • Diseminarea rezultatelor prin intermediul a două publicații cotate ISI și prin participarea la 5 conferințe internaționale;
  • Elaborarea a două teze de masterat.   

PUBLICAȚII

Participari la reuniuni stiintifice internationale

Popescu, S., Pirvu, C., Dumitriu, C., Cimpean, A. Bioinspired functionalization of Ti surface with natural active agents. International Conference on Mechanical, System and Control Engineering (ICMSC 2017), 19-21 mai 2017, St. Petersburg, Rusia (prezentare orală). Conference Abstracts, p. 18.

Ion, R., Mitran, V., Polipciuc, W., Neacsu, P., Popescu, S., Necula, M.G., Pirvu, C., Cimpean, A. In vitro assessment of cellular response to icariin-functionalized TiO2 nanotubes designed to promote bone regeneration, RICCCE 20 – 20th Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering, Poiana Brasov, Romania, 6-9 Septembrie 2017 (prezentare orala).

Polipciuc, W., Popescu, S., Dumitriu, C., Ion, R., Mitran, V., Albu, A.-M., Prodana, M., Cimpean, A., Pirvu, C. Functionalization of Ti surfaces with bioactive phytomolecules of Herba Epimedii with osteoprotective effect, RICCCE 20 – 20th Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering, Poiana Brasov, Romania, 6-9 Septembrie, 2017 (prezentare poster).

Articole

Albu, A.M., Polipciuc, W., Munteanu, T., Ion, R., Mitran, V., Cimpean, A., Popescu, S., Pirvu, C. Nitrodopamine as an intermediate layer for bone regeneration applications. Manuscris submis la jurnalul ”Advanced Materials Interfaces”.

 

 

 

Pagină actualizată la 11 Decembrie 2017.