Căutare
Generic filters
Exact matches only
Filter by Custom Post Type

118BG ⁄ 2016

118BG ⁄ 2016

Autoritatea contractanta: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii (UEFISCDI)

Universitatea din Bucuresti
Coordonator (CO)
Institutul National de CercetareDezvoltare pentru Chimie si Petrochimie – ICECHIM Bucuresti Partener (P1)SANIMED INTERNATIONAL IMPEX SRL Partener economic (P2)
Director proiect, Dr. Marin MICUŢ micutz@gw-chimie.math.unibuc.ro micutz@yahoo.com 021-3053763Responsabil proiect, Dr. Cristina NISTORResponsabil proiect, Dr. Radu IORDĂCHEL

Contributii la imbunatatirea competitivitatii Sanimed SRL prin asimilarea cunoasterii si posibila implementare in productie a unor matrici hibride 3D colagen-polimer cu aplicatii in refacerea tisulara

Programul 2 – Cresterea competitivitatii economiei romanesti prin cercetare, dezvoltare si inovare Subprogramul 2.1 – Competitivitate prin cercetare, dezvoltare si inovare Tip proiect: Transfer de cunoastere la agentul economic „Bridge Grant”
Contract nr: 118BG ⁄ 2016
Cod proiect: PN-III-P2-2.1-BG-2016-0397
Acronim proiect: 3D-COLL-POL
Domeniul: 5.1 – Sanatate (inclusiv stiinta medicamentului)
Durata contract: 01.10.2016-30.09.2018 (24 luni)
Valoare totala finantare proiect: 460 000 lei
Sursa finantare: integral bugetul de stat

Rezumat. Proiectul are ca scop general transferul de cunoastere catre agentul economic SANIMED INTERNATIONAL IMPEX SRL si vizeaza obtinerea si dezvoltarea unor biomateriale hibride 3D colagen-polimer cu aplicatii biomedicale. Concretizarea acestei propuneri ar trebui sa conduca la cresterea competitivitatii entitatii economice private in vederea dezvoltarii ei in viitorul apropiat si mediu. In acord cu partenerul economic, entitatile publice Universitatea din Bucuresti si ICECHIM (partenere in proiect) au identificat aspectele de ordin stiintific si tehnologic existente la partener, cu punctele lor slabe si tari, ca o baza utila pentru conceperea de biomateriale hibride noi pe baza de colagen. In plus, intentia ca acestea sa fie utilizate in procesele de refacere tisulara impune considerarea unui numar de caracteristici esentiale in raport cu care se concepe, relizeaza si dezvolta un asemenea tip de sistem hibrid colagen-polimer: biocompatibilitatea, bioresorbabilitatea, caracteristicile mecanice, morfologia interna si externa si tehnologia de producere.

Obiective. Obiectivul fundamental al prezentului proiect vizeaza punerea in valoare, prin transfer de cunoastere catre entitatea economica privata Sanimed, a unei activitati de cercetare cu un pronuntat caracter aplicativ, care are ca punct central obtinerea si dezvoltarea unor biomateriale hibride 3D colagen-polimer cu aplicatii biomedicale. In stransa legatura cu aceasta, se va initia, dezvolta si consolida un set de directii de maxima utilitate pentru toti cei trei parteneri implicati in proiect:

  • interconectarea competentelor existente in organizatiile de cercetare (UB si ICECHIM) cu necesitatile agentului economic (Sanimed);
  • intensificarea cooperarii intre universitati/entitati publice de cercetare si mediul economic;
  • transferul de cunoastere in piata;
  • consolidarea pregatirii practice a masteranzilor/doctoranzilor la agentul economic si, nu in ultimul rand
  • dezvoltarea abilitatilor antreprenoriale ale cercetatorilor.

Rezultate estimate. In acord cu Planul de realizare al proiectului, se estimeaza obtinerea unor rezultate constand in:

  • rapoarte de analize si de testare;
  • matrici hibride 3D colagen-polimer cu caracteristici prestabilite (biocompatibilitate, bioresorbabilitate
  • testate in vitro, proprietati mecanice, morfologie externa si interna);
  • activitati de transfer de cunoastere la agentul economic – rapoarte de transfer;
  • activitati de practica la agentul economic a unor studenti masteranzi/doctoranzi – raport de practica;
  • activitati de diseminare a rezultatelor cercetarii (participari cu comunicari la conferinte, 2 articole stiintifice in jurnale ISI);
  • rapoarte stiintifice de etapa;
  • raport stiintific final.

Bugetul proiectului

Buget general

Nr. crt.Categorii de cheltuieli2016 (lei)2017 (lei)2018 (lei)Total (lei)
1Cheltuieli cu personalul (inclusiv47 500121 00077 000245 500
contribuţii angajator)
2Cheltuieli cu logistica50055 50044 000100 000
2.1 Cheltuieli privind stocurile50044 00028 50073 000
2.2 Cheltuieli cu serviciile executate de011 50015 50027 000
terţi, din care:
Cheltuieli de subcontractare (max. 5%)0000
3Cheltuieli de deplasare07 50015 00022 500
4Cheltuieli indirecte (max. 25%)12 00046 00034 00092 000
Total (1+2+3+4)60 000230 000170 000460 000

 

Buget UB

Nr. crt.Categorii de cheltuieli2016 (lei)2017 (lei)2018 (lei)Total (lei)
1Cheltuieli cu personalul (inclusiv34 00067 00036 500137 500
contribuţii angajator)
2Cheltuieli cu logistica046 25036 25082 500
2.1 Cheltuieli privind stocurile040 00025 00065 000
2.2 Cheltuieli cu serviciile executate de06 25011 25017 500
terţi, din care:
Cheltuieli de subcontractare (max. 5%)06 25011 25017 500
3Cheltuieli de deplasare007 5007 500
4Cheltuieli indirecte (max. 25%)8 50026 75017 25052 500
Total (1+2+3+4)42 500140 00097 500280 000

 

Buget ICECHIM

Nr. crt.Categorii de cheltuieli2016 (lei)2017 (lei)2018 (lei)Total (lei)
1Cheltuieli cu personalul (inclusiv13 50054 00040 500108 000
contribuţii angajator)
2Cheltuieli cu logistica50010 50010 00021 000
2.1Cheltuieli privind stocurile5004 0003 5008 000
2.2Cheltuieli cu serviciile executate de06 5006 50013 000
terţi, din care:
Cheltuieli de subcontractare (max. 5%)0000
3Cheltuieli de deplasare07 5007 50015 000
4Cheltuieli indirecte (max. 25%)3 50018 00014 50036 000
Total (1+2+3+4)17 50090 00072 500180 000


Rezultate etapa

FAZA DE EXECUTIE Nr. 1/2016 (01.102016-31.12.2016): Evaluarea complexa morfostructurala a colagenului obtinut prin tehnologia existenta la agentul economic

Obiectivele fazei de executie constau in realizarea tuturor activitatilor prevazute in Planul de realizare a proiectului aferente prezentei etape:

  1. Studiul reologic al colagenului sub forma de gel/solutie concentrata (CO)
  2. Investigarea capacitatii de autoasociere fibrilara (fibrilogeneza) a colagenului extras (CO)
  3. Evaluarea gradului de integritate moleculara si a conformatiei secundare native de helix-triplu a colagenului (CO)
  4. Studiul proprietatilor superficiale ale matricilor colagenice poroase (CO)
  5. Caracterizarea electronomicroscopica a structurii autoasociatelor (microfibrile-fibrile) colagenice rezultate prin fibrilogeneza (P1)
  6. Investigarea caracteristicilor mecanice (moduli de alungire, comprimare) si morfostructurale (forma-dimensiune pori, porozitate) ale matricilor colagenice poroase rezultate în urma liofilizarii (P1).

Rezumat raport stiintific faza 1

Activitatea de cercetare subsumata prezentei etape a vizat o evaluare ampla a caracteristicilor fizico-mecanice ale colagenului de tip I extras din tendon bovin, atat in forma de gel acid (pH 2,5-3,0), cat si ca matrici poroase liofilizate. Sistemele analizate au fost furnizate de societatea SANIMED SRL, ca produse intermediare si finale rezultate din aplicarea de catre agentul economic a tehnologiei de extractie, liofilizare si conditionare a colagenului de tip I.

Investigatiile efectuate pe hidrogelurile acide de colagen au fost directionate catre studiul proprietatilor lor reologice, evaluarea integritatii native a colagenului la nivel molecular (conformatia specifica de helix triplu), precum si a tendintei sale de autoasociere (fibrilogeneza) in vitro. Datele experimentale obtinute releva caracterul pronuntat viscoelastic al acestor sisteme, atat din teste de vascozimetrie de stare stationara, cat si de reologie dinamica. In domeniul de temperatura 100C (temperatura maxima de pastrare a hidrogelurilor) – 250C (temperatura camerei), experimentele de reologie dinamica si cele de stare stationara arata tendinte opuse de variatie a vascozitatii, cel mai probabil datorita metodelor diferite de actiune asupra sistemelor (comprimare oscilatorie (squeezing) – in cazul reometriei dinamice si deformare de forfecare – la testele de viscozimetrie rotationala), pe de o parte, si de prezenta unor formatiuni macroscopice extinse de colagen reticulat, care dau o structura usor neomogena sistemului in ansamblul sau, pe de alta parte. Caracterul reticulat al colagenului in sistemul apos este sustinut de rezultatele obtinute la evaluarea fibrilogenezei in vitro in solutie tampon fosfatica, la pH 7,4 si temperatura de 370C. Astfel, indiferent de concentratia de colagen, turbiditatea suspensiilor masurate in timp indica practic o valoare constanta si ridicata, ceea ce arata ca starea de autoasociere in fibrile a colagenului ii este caracteristica si in mediu acid, unde reticularile intermoleculare si interfibrilare nu permit dispersarea colagenului la nivel molecular, ci doar in forma unor retele reticulate extinse, in care fibrilele sunt cel mult imbibate cu mediul de dispersie (solutia apoasa de acid acetic 0,5M). Pe de alta parte, studiul electronomicroscopic al structurilor fibrilare arata existenta unei retele de fibrile majoritare cu diametre sub 40 nm, precum si fibrile mai mari, la care structura periodica de benzi specifica aranjamentului fibrilar nativ este net vizibila. In ceea ce priveste pastrarea starii native a colagenului la nivel molecular, confirmarea structurii de triplu helix a fost evidentiata prin masuratori de dicroism circular. In plus, datele de masa moleculara aparenta, cele privind compozitia in lanturi -polipeptidice, precum si caracteristicile de puritate evaluate prin SDS-PAGE au aratat ca hidrogelurile studiate contin practic numai colagen de tip I, cu integritate moleculara nealterata.

Rezultatele experimentale obtinute pe matricile poroase liofilizate indica o morfologie de pori interconectati reciproc (in acord cu datele de microscopie electronica si cele de porozimetrie), cu o distributie specifica, particulara a volumului si suprafetei porilor dupa dimensiuni (diametru). Pe de alta parte, suprafata acestor materiale poroase releva un unghi de udare in raport cu apa mai mic de 700, cu tendinta foarte rapida de miscorare spre 00 (etalare), ceea ce era de asteptat, pe de o parte ca urmare a caracterului hidrofil indus de grupele carboxil, amina si peptida ale lanturilor -polipeptidice ale colagenului, dar si de capilaritatea sporita indusa de prezenta porilor. In acelasi timp, spectrul IR al acestor matrici poroase arata pastrarea caracterului de helix triplu specific colagenului de tip I nedenaturat. Nu in ultimul rand, datele de analiza mecanica dinamica obtinute din studiul acestor matrici se constituie intr-un criteriu de comparatie valoros intre sistemele poroase mentionate si cele ce se preconizeaza a fi produse.

Participare conferinta:

Brazdaru, T. Staicu, M.G. Albu, C. Chelaru, C. Ghica, V. Circu, M. Leca, M. Micutz, M.V. Ghica, „Characterization of porous collagen matrices containing tannic acid and chlorhexidine digluconate and their in vitro release in sodium phosphate buffer”, THE 5th INTERNATIONAL COLLOQUIUM “PHYSICS OF MATERIALS” (PM 5), Bucuresti, 10-11 november 2016, Bucharest, Romania (prezentare orala)

FAZA DE EXECUTIE Nr. 2/2017 (01.01.2017-31.12.2017): Elaborarea-dezvoltarea de noi matrici hibride biocompatibile colagen-polimer cu proprietati mecanice si morfo-functionale prestabilite

Obiectivele fazei de executie constau in realizarea tuturor activitatilor prevazute in Planul de realizare a proiectului aferente prezentei etape:

  1. Sinteza si functionalizarea unor structuri cu rol de reticulare fizica si/sau chimica a colagenului (CO)
  2. Activitati de testare a formularilor experimentale apte sa conduca la sisteme finale mixte de tip retele interpenetrante polimer-colagen (CO)
  3. Modularea proprietatilor mecanice si de biodegradabilitate ale matricilor mixte prin optimizarea formularilor initiale si ale conditiilor de obtinere a sistemelor finale (CO)
  4. Investigarea dependentei dintre proprietatile de curgere (comportare reologica) a sistemelor mixte colagen-polimer neliofilizate (hidrogeluri mixte) si compozitia lor (CO)
  5. Estimarea gradului de reticulare chimica in matricile hibride 3D colagen-polimer (MHCP) dupa liofilizare (masuratori de imbibare; dozare a grupelor aminice libere) (CO)
  6. Investigarea proprietatilor superficiale ale sistemelor hibride liofilizate (CO)
  7. Evaluarea citotoxicitatii MHCP (CO)
  8. Evaluarea gradului de integritate a structurii native a colagenului in stare de hidrogel mixt (HM) si de MHCP rezultate dupa liofilizare (CO)
  9. Determinarea compozitiei elementale a MHCP. Studiul degradarii termice (CO)
  10. Studiul cinetic al degradarii chimice a sistemelor mixte obtinute (CO)
  11. Stabilirea de corelatii experimentale intre caracteristicile mecanice, morfostructurale si de biodegradabilitate ale matricilor mixte dupa liofilizare si compozitia lor (P1)
  12. Caracterizarea stabilitatii termice a colagenului in hidrogelurile mixte prin microDSC. Studiul microcalorimetric al interactiei colagen-polimer in timpul formarii de tip retea interpenetranta (CO)
  13. Transfer de cunoastere la agentul economic (CO, P1)
  14. Activitati suport

 

Rezumat raport stiintific faza 2

Activitatile cuprinse in aceasta etapa a proiectului au fost canalizate in doua directii principale: (1) sinteza-obtinerea unor amestecuri colagen-componenta necolagenica cu proprietati mecanice, de biocompatibilitate si de biodegradabilitate prestabilite si (2) investigarea-caracterizarea sistemelor colagenice obtinute.

Intr-o prima etapa, au fost sintetizate componente polimerice necolagenice, in vederea obtinerii de amestecuri de tip retele interpenetrante. Astfel, au fost obtinute, prin sinteza, componente prepolimerice lineare de tip diacrilat de polietilenglicol (PEG-DA) si poliuretan (PU) cu grupe terminale de izocianat, folosite, impreuna sau separat, pentru generarea de amestecuri colagen-polimer, care, intr-o ultima etapa, necesitau liofilizare. In acest sens, de exemplu, dupa obtinerea unei retele interpolimerice PEG-DA/PU (prin amestecarea celor doua componente, urmata de polimerizarea lor simultana, folosind un fotoinitiator pentru polimerizarea PEG-DA si componente di- si trihidroxilice – 1,4-butandiol si trimetilolpropan – pentru polimerizarea componentei prepolimerice de PU), s-a procedat la uscarea, imbibarea in apa si apoi la liofilizarea sa, masa poroasa obtinuta fiind imbibata cu solutie acetica de colagen. Hidrogelul astfel rezultat a fost din nou liofilizat, pentru obtinerea matricii poroase colagen-polimer. In cazul utilizarii doar a PEG-DA, dupa o prealabila amestecare in mediu apos cu colagenul, s-a realizat polimerizarea initiata fotochimic a PEG-DA, dupa care s-a procedat la reticularea chimica a colagenului prin folosirea a 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)carbodiimidei (EDC) si a N-hidroxisuccinimidei (NHSI). Ultimul pas pentru generarea de matrici poroase a fost liofilizarea. La aceste tipuri de sisteme, chiar daca foarte promitatoare din punctul de vedere al utilizarii lor finale, cercetarile noastre continua pentru eliminarea unor dezavantaje legate de prezenta unor urme de solventi organici si fotoinitiatori, precum si legate de anumite caracteristici ale colagenului folosit. In aceeasi directie, au fost obtinute hidrogeluri acetice colagen-chitosan, pornind de la doi chitosani cu mase moleculare diferite si, practic, acelasi grad de dezacetilare. Atat hidrogelurile acetice initiale, cat si matricile poroase obtinute dupa liofilizare au fost caracterizate prin utilizarea unei game largi de metode fizico-chimice si biologice.

Caracterizarea si testarea extensiva a sistemelor colagen-chitosan (sisteme lipsite de inconvenientele descrise mai sus pentru amestecurile colagen-PEG sau colagen-PEG-PU) s-au concretizat prin folosirea reometriei dinamice (pentru hidrogelurile initiale), a vascozimetriei capilare (determinarea masei moleculare a chitosanilor, a temperaturii de denaturare a colagenului prin diluarea amestecurilor initiale), a spectrometriei de dicroism circular in ultravilet (confirmarea structurii native a colagenului si determinarea temperaturii sale de denaturare in hidrogelurile initiale), a spectroscopiei IR (evaluarea gradului de dezacetilare a chitosanilor, precum si a integritatii structurii native a colagenului in matricile poroase uscate), a analizei mecanic dinamice – DMA (proprietati mecanice ale matricilor poroase), a electrononimicroscopiei (SEM in mod ESEM, pentru caracterizare morfologica), a analizei termice (μDSC, DSC si TG, pentru caracterizarea stabilitatii termice a colagenului in amestecurile initiale si in matricile liofilizate, precum si a matricilor poroase in ansamblu), a analizei elementale (compararea compozitiilor elementale calculate cu cele experimentale pentru matricile liofilizate), a masuratorilor de imbibare (pentru matricile reticulate), a testarii rezistentei la degradare chimica mediata enzimatic (colagenaza de tip I), a investigarii caracteristicilor de udare superficiala (masuratori de unghi de udare), a evaluarii viabilitatii celulare (celule dermice cultivate pe matricile porose) si biodegradabilitatii sistemelor poroase liofilizate (folosindu-se doua tulpini microbiene inoculate pe medii de cultura in prezenta matricilor colagenice). Sinteza si analiza datelor experimentale au condus la concluzia ca, dintre sistemele colagen-chitosan studiate, cele mai potrivite din perspectiva modularii biodegradabilitatii matricilor poroase finale sunt amestecurile cu chitosan cu masa moleculara mai mica (Ch2). Pe de alta parte, rezultatele preliminare ale acestei etape au permis participarea cu 4 prezentari (2 postere si 2 prezentari orale) la doua conferinte internationale si elaborarea a 3 lucrari stiintifice trimise spre publicare la reviste ISI (2 jurnale cu FI>3 si 1 jurnal cu FI<1).

Participare conferinta:

  1. Brazdaru, T. Staicu, M.G. Albu, C. Chelaru, C. Ghica, V. Circu, M. Leca, M. Micutz, M.V. Ghica, „Characterization of porous collagen matrices containing tannic acid and chlorhexidine digluconate and their in vitro release in sodium phosphate buffer”, THE 5th INTERNATIONAL COLLOQUIUM “PHYSICS OF MATERIALS” (PM 5), Bucuresti, 10-11 november 2016, Bucharest, Romania (prezentare orala)

 

FAZA DE EXECUTIE Nr. 2/2017 (01.01.2017-31.12.2017): Elaborarea-dezvoltarea de noi matrici hibride biocompatibile colagen-polimer cu proprietati mecanice si morfo-functionale prestabilite

Obiectivele fazei de executie constau in realizarea tuturor activitatilor prevazute in Planul de realizare a proiectului aferente prezentei etape:

  1. Sinteza si functionalizarea unor structuri cu rol de reticulare fizica si/sau chimica a colagenului (CO)
  2. Activitati de testare a formularilor experimentale apte sa conduca la sisteme finale mixte de tip retele interpenetrante polimer-colagen (CO)
  3. Modularea proprietatilor mecanice si de biodegradabilitate ale matricilor mixte prin optimizarea formularilor initiale si ale conditiilor de obtinere a sistemelor finale (CO)
  4. Investigarea dependentei dintre proprietatile de curgere (comportare reologica) a sistemelor mixte colagen-polimer neliofilizate (hidrogeluri mixte) si compozitia lor (CO)
  5. Estimarea gradului de reticulare chimica in matricile hibride 3D colagen-polimer (MHCP) dupa liofilizare (masuratori de imbibare; dozare a grupelor aminice libere) (CO)
  6. Investigarea proprietatilor superficiale ale sistemelor hibride liofilizate (CO)
  7. Evaluarea citotoxicitatii MHCP (CO)
  8. Evaluarea gradului de integritate a structurii native a colagenului in stare de hidrogel mixt (HM) si de MHCP rezultate dupa liofilizare (CO)
  9. Determinarea compozitiei elementale a MHCP. Studiul degradarii termice (CO)
  10. Studiul cinetic al degradarii chimice a sistemelor mixte obtinute (CO)
  11. Stabilirea de corelatii experimentale intre caracteristicile mecanice, morfostructurale si de biodegradabilitate ale matricilor mixte dupa liofilizare si compozitia lor (P1)
  12. Caracterizarea stabilitatii termice a colagenului in hidrogelurile mixte prin microDSC. Studiul microcalorimetric al interactiei colagen-polimer in timpul formarii de tip retea interpenetranta (CO)
  13. Transfer de cunoastere la agentul economic (CO, P1)
  14. Activitati suport

 

Rezumat raport stiintific faza 2

Activitatile cuprinse in aceasta etapa a proiectului au fost canalizate in doua directii principale: (1) sinteza-obtinerea unor amestecuri colagen-componenta necolagenica cu proprietati mecanice, de biocompatibilitate si de biodegradabilitate prestabilite si (2) investigarea-caracterizarea sistemelor colagenice obtinute.

  1. Intr-o prima etapa, au fost sintetizate componente polimerice necolagenice, in vederea obtinerii de amestecuri de tip retele interpenetrante. Astfel, au fost obtinute, prin sinteza, componente prepolimerice lineare de tip diacrilat de polietilenglicol (PEG-DA) si poliuretan (PU) cu grupe terminale de izocianat, folosite, impreuna sau separat, pentru generarea de amestecuri colagen-polimer, care, intr-o ultima etapa, necesitau liofilizare. In acest sens, de exemplu, dupa obtinerea unei retele interpolimerice PEG-DA/PU (prin amestecarea celor doua componente, urmata de polimerizarea lor simultana, folosind un fotoinitiator pentru polimerizarea PEG-DA si componente di- si trihidroxilice – 1,4-butandiol si trimetilolpropan – pentru polimerizarea componentei prepolimerice de PU), s-a procedat la uscarea, imbibarea in apa si apoi la liofilizarea sa, masa poroasa obtinuta fiind imbibata cu solutie acetica de colagen. Hidrogelul astfel rezultat a fost din nou liofilizat, pentru obtinerea matricii poroase colagen-polimer. In cazul utilizarii doar a PEG-DA, dupa o prealabila amestecare in mediu apos cu colagenul, s-a realizat polimerizarea initiata fotochimic a PEG-DA, dupa care s-a procedat la reticularea chimica a colagenului prin folosirea a 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)carbodiimidei (EDC) si a N-hidroxisuccinimidei (NHSI). Ultimul pas pentru generarea de matrici poroase a fost liofilizarea. La aceste tipuri de sisteme, chiar daca foarte promitatoare din punctul de vedere al utilizarii lor finale, cercetarile noastre continua pentru eliminarea unor dezavantaje legate de prezenta unor urme de solventi organici si fotoinitiatori, precum si legate de anumite caracteristici ale colagenului folosit. In aceeasi directie, au fost obtinute hidrogeluri acetice colagen-chitosan, pornind de la doi chitosani cu mase moleculare diferite si, practic, acelasi grad de dezacetilare. Atat hidrogelurile acetice initiale, cat si matricile poroase obtinute dupa liofilizare au fost caracterizate prin utilizarea unei game largi de metode fizico-chimice si biologice.
  2. Caracterizarea si testarea extensiva a sistemelor colagen-chitosan (sisteme lipsite de inconvenientele descrise mai sus pentru amestecurile colagen-PEG sau colagen-PEG-PU) s-au concretizat prin folosirea reometriei dinamice (pentru hidrogelurile initiale), a vascozimetriei capilare (determinarea masei moleculare a chitosanilor, a temperaturii de denaturare a colagenului prin diluarea amestecurilor initiale), a spectrometriei de dicroism circular in ultravilet (confirmarea structurii native a colagenului si determinarea temperaturii sale de denaturare in hidrogelurile initiale), a spectroscopiei IR (evaluarea gradului de dezacetilare a chitosanilor, precum si a integritatii structurii native a colagenului in matricile poroase uscate), a analizei mecanic dinamice – DMA (proprietati mecanice ale matricilor poroase), a electrononimicroscopiei (SEM in mod ESEM, pentru caracterizare morfologica), a analizei termice (μDSC, DSC si TG, pentru caracterizarea stabilitatii termice a colagenului in amestecurile initiale si in matricile liofilizate, precum si a matricilor poroase in ansamblu), a analizei elementale (compararea compozitiilor elementale calculate cu cele experimentale pentru matricile liofilizate), a masuratorilor de imbibare (pentru matricile reticulate), a testarii rezistentei la degradare chimica mediata enzimatic (colagenaza de tip I), a investigarii caracteristicilor de udare superficiala (masuratori de unghi de udare), a evaluarii viabilitatii celulare (celule dermice cultivate pe matricile porose) si biodegradabilitatii sistemelor poroase liofilizate (folosindu-se doua tulpini microbiene inoculate pe medii de cultura in prezenta matricilor colagenice). Sinteza si analiza datelor experimentale au condus la concluzia ca, dintre sistemele colagen-chitosan studiate, cele mai potrivite din perspectiva modularii biodegradabilitatii matricilor poroase finale sunt amestecurile cu chitosan cu masa moleculara mai mica (Ch2). Pe de alta parte, rezultatele preliminare ale acestei etape au permis participarea cu 4 prezentari (2 postere si 2 prezentari orale) la doua conferinte internationale si elaborarea a 3 lucrari stiintifice trimise spre publicare la reviste ISI (2 jurnale cu FI>3 si 1 jurnal cu FI<1).

Participari conferinte:

  1. G. Nitu,  C.L.  Nistor,  R.  Ianchis,  C.  Petcu,  E.  Alexandrescu,  C.I.  Gifu,  C.M.  Ninciuleanu,

„Encapsulation of lavender oil in hybrid silica particles”, 20th Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering – RICCCE 20, 6-9 September 2017, Brasov, Romania (poster).

  1. Ianchis, I.C. Gifu, L.O. Cinteza, C.L. Nistor, C. Petcu, S.G. Nitu, C.M. Ninciuleanu, E.A.

Alexandrescu, C.I. Spataru, „Synthesis of silica encapsulated clove oil gel used in gum treatment”, 20th Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering – RICCCE 20, 6-9 September 2017, Brasov, Romania (poster).

  1. Trica, C. Delattre, A. Ursu, P. Michaud, G. Djelveh, T. Dobre, M. Stroescu, „Ultrafiltration with Membrane Surface Clogging in Batch Processing of Some Primary Algae Extracts”, 20th Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering – RICCCE 20, 6-9 September 2017, Brasov, Romania. (prezentare orala).
  2. M. Ninciuleanu, A. Ion, A.M. Albu, A. Badanoiu, C. Nicolae, S. Nitu, E. Alexandrescu, R.C. Fierascu, „Polymeric Arhitectures with Self-Healing Potential – Potentiating Agents of Portland Cement Durability”, Young Researchers in Sciences International Conference, 14-19 August 2017, Cluj-Napoca, Romania. (prezentare orala).

Lucrari stiintifice:

  1. Ianchis, C.M. Ninciuleanu, I.C. Gifu, E. Alexandrescu, R. Somoghi, A.R. Gabor, S. Preda, C.L. Nistor, S. Nitu, C. Petcu, M. Icriverzi, P.E. Florian, A.M. Roseanu, Novel Hydrogel-Advanced Modified Clay Nanocomposites as Possible Vehicles for Drug Delivery and Controlled Release, Nanomaterials 7(443) (2017) pp. 19 (FI=3,504).
  2. C. Gîfu, M.E. Maxim, A. Iovescu, L. Aricov, A.R. Leontieş, M. Anastasescu, C.M. Ninciuleanu, E.A. Alexandrescu, D.F. Anghel, Water-repellent glass by hydrophobically modified poly(acrylate)-surfactant complexes and silica, Revue Roumaine de Chimie 63(5-6) 2018 475-480 (FI=0,370)
  3. Staicu, M. Ilis, V. Circu, M. Micutz, Influence of hydrocarbon moieties of partially fluorinated N-benzoyl thiourea compounds on their gelation properties. A detailed rheological study of complex viscoelastic behavior of decanol/N-benzoyl thiourea mixtures, Journal of Molecular Liquids 255 (2018) 297-312 (FI=4,513).

FAZA DE EXECUTIE Nr. 3/2018 (01.01.2018-30.09.2018):

Analiza impactului metodelor de sterilizare asupra proprietăţilor matricilor 3D colagen-polimer dezvoltate. Transfer general de cunoaştere la agentul economic privitor la biomaterialele inovative obţinute

Obiectivele fazei de executie au constat in realizarea activitatilor prevazute in Planul de realizare a proiectului aferente prezentei etape:

  1. Sterilizarea prin γ-iradiere a HM si a MHCP. Optimizarea dozei de iradiere pentru minimizarea efectelor de reticulare/degradare nedorite in sistemele mixte (UB)
  2. Adaptarea formei de prezentare (in stare lichida sau sub temperatura de congelare) si a compozitiei HM pentru minimizarea efectelor secundare in camp de radiatie γ (UB)
  3. Testarea prospectiva a unei metode de sterilizare folosind bioxid de carbon supercritic pentru MHCP (UB)
  4. Studiul comparativ al proprietatilor HM (comportare reologica, grad de reticulare, structura nativa, autoasociere supramoleculara si stabilitate termica a colagenului) si MHCP (proprietati superficiale, compozitie elementala, degradare termica si chimica, structura nativa si stabilitate termica a colagenului) sterilizate in raport cu sistemele echivalente nesupuse sterilizarii (UB)
  5. Studiul comparativ al matricilor hibride 3D (caracteristici mecanice si morfostructurale, biodegradabilitate, citotoxicitate) sterilizate in raport cu sistemele echivalente nesupuse sterilizarii (ICECHIM)
  6. Stagiu de practica a studentilor masteranzi/doctoranzi din UB la agentul economic. Stimularea formarii competentelor cognitive si de lucru in domeniul specific studiat si dezvoltat prin proiect
  7. Initierea si dezvoltarea de cunostinte antreprenoriale transferate de la agentul economic la cercetatorii/studentii (master, doctorat) de la UB si ICECHIM in domeniul dezvoltat de proiect si domeniile adiacente
  8. Transfer general de cunoastere la agentul economic privind optimizarea formularilor si a procedeelor de obtinere a HM si MHCP, cu precizarea riscurilor experimentale care pot compromite obtinerea produsului final (UB, ICECHIM)
  9. Activitati support

Rezumat raport stiintific faza 3

In cursul acestei ultime etape a proiectului, activitatile de cercetare s-au concentrat pe studiul comparat al unor sisteme colagenice lichide, hidrogeluri reticulate chimic, al matricilor poroase corespunzatoare rezultate prin liofilizare si al sistemelor echivalente supuse la doua proceduri de sterilizare: -iradiere (60Co) si tratare in bioxid de carbon supercritic (CO2s).

Pe baza datelor de literatura, dar si in raport de incercarile practice efectuate in cadrul proiectului, s-a stabilit ca fiind optima o doza medie in aer incasata de proba de 20 kGy, la aproximativ 3,4 kGy/h debit de doza. A fost aleasa aceasta valoare a dozei medii incasate, pe de o parte, pentru ca asigura un nivel ridicat/sigur de sterilitate si, pe de alta parte, pentru ca produce detrimente minime probelor iradiate, cel putin in stare solida. Intr-adevar, aplicarea -iradierii pentru toate matricile porose liofilizate a condus la rezultate excelente, practic aproape identice cu cele obtinute pe sistemele poroase neiradiate, atat din punctul de vedere al proprietatilor lor fizico-mecanice, morfologice si al integritatii moleculare native a colagenului, precum si in ceea ce priveste biocompatibilitatea si biodegradabilitatea.

In acelasi timp, insa, sistemele initiale in stare lichida, precum si cele reticulate chimic (cu 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)carbodiimida – EDC si N-hidroxisuccinimida-NHSI) – sub forma de hidrogeluri sufera transformari profunde in urma -iradierii. In mod practic, dupa incasarea dozei mentionate, omogenitatea initiala a sistemelor de colagen si colagen-chitosan obtinute in stare lichida si de hidrogel dispare, rezultand o faza vizibila, concentrata, de gel macromolecular (avand o pondere de volum de sub 50%), separat net de restul sistemului, care se prezinta ca o faza lichida, de sol. In intentia de a reduce la minim efectul γ-iradierii, sistemele descrise au fost inghetate timp de 48 de ore la cca. -800C (in concordanta cu unele rezultate asemanatoare publicate anterior de alti autori), dupa care au fost supuse procedurii de iradiere. Montajul experimental cu probele inghetate, introduse la randul lor intr-un vas cilindric cu apa inghetata, de asemeni, la -800C (formandu-se de jur imprejurul probelor un strat de gheata de aproximativ 2-3 cm grosime), a avut in vedere mentinerea starii inghetate pe tot parcursul perioadei de iradiere, pana la incasarea dozei estimate, de 20 kGy (Probele introduse in camera de iradiere a unei instalatii radiologice GC 5000 prevazuta cu surse de 60Co au stationat la temperatura externa ambianta aproximativ 7 ore – timp corectat prin considerarea efectului de ecranare a stratului de gheata/apa, la finele perioadei de iradiere constatandu-se ca probele erau inca inghetate). Chiar si in aceste conditii, separarea unei faze mai concentrate de gel colagenic de restul sistemului nu a putut fi prevenita in cursul procedurii de iradiere, desi faza de gel a avut o extindere spatiala aproape egala cu volumul sistemului initial. Pe baza rezultatelor obtinute, s-a conchis ca metoda γ-iradierii probelor colagenice (doar cu colagen sau impreuna cu componenta poliglucozaminica) in stare lichid-vascoasa sau de hidrogel chimic reticulat, atat in stare inghetata, cat si in stare neinghetata, nu este indicata. Totusi, hidrogeluri sterile s-ar putea obtine prin dizolvarea initiala a componentelor macromoleculare sterilizate prin γ-iradiere intr-o solutie apoasa apirogena si sterila, urmata de etapa de reticulare chimica, folosind, de asemenea, reactivi sterili (EDC si NHSI). Ultimul stadiu, de spalare intensiva cu apa distilata-sterila a hidrogelului sintetizat, precum si pasii anteriori, trebuie sa se desfasoare in incinte cu atmosfera controlata, pentru garantarea unui nivel de sterilitate sigur.

In ceea ce priveste posibila utilizare a CO2s, ca vehicul principal intr-un proces de sterilizare destinat unor sisteme polimerice cu morfologii sensibile la temperatura si la actiuni mecanice externe (asa cum sunt si matricile poroase colagenice dezvoltate in proiect), investigatiile prospective desfasurate in cadrul acestei etape au condus la ideea ca varianta propusa poate fi avuta serios in vedere in mod practic. Astfel, s-a procedat la testarea probelor poroase in CO2s dupa un algoritm experimental ce a presupus trei cilcluri de presurizare-depresurizare, cu mentinerea sistemului in stare presurizata (100 atm) timp de 30 min/ciclu. Fiecare ciclu presurizare-depresurizare a presupus variatia de presiune de la 80 la 100 atm si invers, cu modificarea temperaturii CO2s de la aproximativ 350C la 500C si inapoi. Variatiile de presiune si cele de temperatura asociate au fost induse in intervale de timp de 7-8 min. Alegerea acestei modalitati de tratare in CO2s a probelor poroase s-a facut cu intentia de a simula intensificarea interactiunii matrice – lichid supercritic. Spre deosebire de datele de literatura, unde CO2s era incalzit pana la miximum 400C (pentru evitarea denaturarii termice a componentei proteice), in proiect s-a incercat, asa cum s-a mentionat, incalzirea la 500C, cu acelasi scop, de a intensifica interactia matrice poroasa – CO2s. Surprinzator a fost faptul ca, din studiul integritatii moleculare native a colagenului (conformatia de triplu helix) prin spectroscopie IR, matricile astfel tratate au indicat o componenta colagenica nedenaturata. Acest fapt experimental este deosebit de promitator, cu atat mai mult cu cat nici caracteristicile de stabilitate termica, morfologice (structura si dimensiunea porilor) si de biostabilitate/biodegradabilitate (rezistenta la actiunea colagenolitica a colagenazei de tip ale sistemelor tratate nu au suferit modificari fata de matricile poroase corespunzatoare initiale. Practic, rezultatele acestei etape au fost concretizate in obtinerea si testarea prin cele doua procedee de sterilizare a patru tipuri de matrici poroase (nereticulate si reticulate chimic – retele polimerice interpenetrante) biocompatibile, care, in functie de compozitia de colagen si chitosan ( M v = 280 kDa, asemanatoare cu masa moleculara a colagenului; grad de dezacetilare – 83%), au aratat proprietati de biostabilitate/biodegradabilitate modulabile. In aceeasi ordine de idei, o alta categorie de sisteme biocompatibile colagen – polietilenglicol (PEG) de diferite mase moleculare si colagen – PEG –poliuretan, toate de tip hidrogel (retele polimerice interpenetrante), cu posibilitatea obtinerii de membrane sau matrici poroase, au fost obtinute si sunt in studiu.

Diseminarea rezultatelor din aceasta etapa, rezultate corelate cu cele obtinute pe intreg proiectul, s-a materializat prin inscrierea la o conferinta internationala (15-16 noiembrie 2018) cu doua prezentari (orala si poster) si conceperea si trimiterea unui articol stiintific la un jurnal ISI din categoria Q1 (trimis la Journal of Materials Chemistry B). Totodata, in viitorul imediat (2019), se are in vedere publicarea a inca cel putin doua lucrari in jurnale ISI din categoria Q1/Q2 pe teme abordate si dezvoltate in proiect.

Participari la conferinte:

  1. Teodora STAICU, Gabriela IONIŢĂ, Otilia CINTEZĂ, Daniela BALA, Cristian PETCU, Crina  KAMERZAN, Viorel CÎRCU, Marin MICUTZ, Collagen and collagen-based materials used in biomedical applications, The sixth edition of the International Colloquium “Physics of Materials” (15- noiembrie, 2018, Bucuresti, Romania) – prezentare orala.
  2. Teodora STAICU, Gabriela IONIŢĂ, Otilia CINTEZĂ, Monica ILIŞ, Viorel CÎRCU, Marin MICUTZ, Peculiarities on atelocollagen type I fibril formation in environment mimicking physiological conditions, The sixth edition of the International Colloquium “Physics of Materials” (15-noiembrie, 2018, Bucuresti, Romania) – prezentare poster.

 

Articol stiintific:

  1. Lavinia BRĂZDARU,  Teodora  STAICU,  Mădălina  Georgiana  ALBU,  Ciprian  CHELARU,

Corneliu GHICA, Viorel CÎRCU, Minodora LECA, Mihaela Violeta GHICA, Marin MICUTZ, 3D porous collagen matrices – a reservoir for in vitro simultaneous release of tannic acid and chlorhexidine (Journal of Materials Chemistry B, trimis spre publicare).

Acest site folosește cookie-uri pentru o mai bună experiență de vizitare. Prin continuarea navigării, ești de acord cu modul de utilizare a acestor informații.

Share This