workshop-ul „nano sisteme dinamice: de la concepte la ... ro 09.10.pdf · biomateriale micro- si...
Post on 06-Feb-2018
219 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Workshop-ul „Nano Sisteme Dinamice: de la Concepte la
Aplicatii Senzoristice”
Centrul International de Biodinamica
22-23 SEPTEMBRIE 2010
2
CUPRINS
PROGRAM ......................................................................................................................... 5
BIOMATERIALE MICRO- SI NANOSTRUCTURATE OBTINUTE PORNIND DE LA POLIMERI FUNCTIONALI ................................................................................................. 7
Bogdan C. Simionescu ...................................................................................................................................................... 7 1Catedra Polimeri Naturali si Sintetici, Universitatea Tehnica “Gheorghe Asachi”, Iasi, Romania
NANOSTRUCTURI CATALITICE CONTINAND METALE NOBILE: SINTEZA, CARACTERIZARE SI COMPORTARE CATALITICA ....................................................... 8
Vasile Parvulescu .............................................................................................................................................................. 8 Facultatea de Chimie, Universitatea din Bucuresti, Romania
Maria Zaharescu .............................................................................................................................................................. 9 Institutul „I.G. Murgulescu” Bucuresti, Romania
ARHITECTURI MOLECULARE SUPERIOR ORGANIZATE: CONCEPTE PENTRU BIOSENZORI ................................................................................................................... 10
Sorin Melinte .................................................................................................................................................................. 10 Universitatea Catolica din Louvain la Neuve, Belgia
SENZORII BIOMAGNETICI BAZAND PE MAGNETO-REZISTENTA ............................ 11
Adrian Ionescu................................................................................................................................................................ 11 Universitatea Cambridge, Marea Britanie
PERSPECTIVE PENTRU UN NOU BIOCATOD DE POTENTIAL RIDICAT – NOI PROPRIETATI ALE ENZIMELOR REDOX IMOBILIZATE PE NANOSTRUCTURI COMPOZITE DE GRAFIT ................................................................................................ 12
Leonard Stoica ................................................................................................................................................................ 12 Ruhr-University Bochum, Germaia
STUDIUL CELULELOR UTILIZAND SENZORI OPTICI IN DOMENIUL UV-VIS ............ 13
M.Bercu1, D.P.Poenar
2 ................................................................................................................................................... 13
1 Facultatea de Fizica, Universitatea Bucuresti, ,Romania .......................................................................................... 13
2Microelectronics Center, Nanyang Technological University, Singapore
BIOSENZORI CELULARI: INTEGRAREA ELEMENTELOR NANO-BIO INTR-O PLATFORMA ANALITICA UNITARA .............................................................................. 14
S. David, C. Polonschii, A. Olaru, I. Marcu, D. Cucu, D. Bratu, T. Sandu, M. Gheorghiu, S. Gaspar, E
Gheorghiu ....................................................................................................................................................................... 14 Centrul International de Biodinamica, CIB, Bucuresti, Romania
REGULARITATI ASCUNSE SI CORELATII IN NANO-BIOSTRUCTURI........................ 16
M. Popescu, A. Velea ...................................................................................................................................................... 16 INCDFM, Bucuresti, Romania
3
CONCENTRORI PARABOLICI PENTRU SEMNALE RAMAN ....................................... 17
Vlad Stolojan .................................................................................................................................................................. 17 Universitatea din Surrey, Marea Britanie
DEZVOLTAREA MULTIFUNCTIONALA A NANOSENZORILOR PLASMONICI PENTRU APLICATII BIOANALITICE.............................................................................................. 18
Simion Astilean ............................................................................................................................................................... 18 Universitatea Babes-Bolyai, Cluj-Napoca, Romania
NANOSISTEME MAGNETICE DE TIPUL MIEZ-COAJA PENTRU IMAGISTICA DE REZONANTA MAGNETICA ............................................................................................ 19
Jenica Neamtu,Wilhelm Kappel, Gabriela Georgescu, Teodora Malaeru ................................................................ 19 Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Inginerie Electrica,“ICPE-CA”, Bucuresti, Romania
AUTORECUNOASTEREA CELULARA MEDIATE DE GLICONECTINE ....................... 20
Octavian Popescu ........................................................................................................................................................... 20 Academia Romana, Institutul de Biologie, Bucuresti, Romania
NOI BIOSENZORI PE BAZA UNUI DESIGN RATIONAL AL INTERFETEI BIOMOLECULA-SUPORT ............................................................................................... 21
Camelia Bala ................................................................................................................................................................... 21 Facultatea de Chimie, Universitatea din Bucuresti, Romania
STUDII MOLECULARE ASUPRA UNOR TULPINI DE BACTERII LACTICE CU POTENTIAL PROBIOTIC ................................................................................................ 22
Diana Pelinescu ............................................................................................................................................................... 22 Facultatea de Biologie, Universitatea din Bucuresti, Romania
INTERACTIUNEA INTRE MOLECULE CU RELEVANTA FARMACOLOGICA, STRUCTURI PROTEICE SI MEMBRANE LIPIDICE ARTIFICIALE ................................ 23
Tudor Luchian ................................................................................................................................................................ 23 Universitatea “A.I. Cuza” – Iasi, Romania
CHIMIE METALOSUPRAMOLECULARA SI MATERIALE MOLECULARE................... 24
Marius Andruh ............................................................................................................................................................... 24 Universitatea din Bucuresti, Facultatea de Chimie, Bucuresti, Romania
AUTOASAMBLAREA - O ETAPA IN DEZVOLTAREA MATERIEI SUPERIOR ORGANIZATE .................................................................................................................. 25
Valeria Harabagiu .......................................................................................................................................................... 25 Institutul de Chimie Macromoleculara “Petru Poni”, Iasi, Romania
MATERIALE NANOSTRUCTURATE: APLICATII PRACTICE IN NANOMEDICINIA SI BIO-SENZORISTICA ....................................................................................................... 26
M. Simion, A. Radoi, R. Gavrila, A. Dinescu, M.Danila, M. Miu, D. Dascalu .......................................................... 26 Institutul National de Cercetare – Dezvoltarea pentru Microtehnologie “IMT - Bucuresti”, Romania
4
LIBRARII CONSTITUTIONALE DINAMICE APLICATE LA DESCOPERIREA DE INHIBITORI AI ANHIDRAZEI CARBONICE .................................................................... 27
Claudiu Supuran ............................................................................................................................................................ 27 Departamentul de Chimie Universitatea din Florenta, Italia
PRECURSORI ELECTROACTIVI SI MATERIALE CHIRALE ......................................... 28
Narcis Avarvari .............................................................................................................................................................. 28 Universitatea din Angers, Franta
PARTEA I: INVATAMANT SI CERCETARE: UN MODEL ELVETIAN ........................... 29
PARTEA II: STEREOSELECTIVE SYNTHESIS OF SELF-ASSEMBLED CHIRAL NANOSTRUCTURES ...................................................................................................... 29
Olimpia Mamula Steiner ............................................................................................................................................... 29 Universitatea de Stiinte Aplicate din Vestul Elvetiei, Fribourg, Elvetia
SISTEME CRISTALINE LICHIDE BAZATE PE LIPIDE CU APPLICATII IN ELIBERAREA CONTROLATA A COMPUSILOR TERAPEUTICI ........................................................... 30
Dr. Catalin Nistor ........................................................................................................................................................... 30 Institutul Camurus AB, Suedia
ADMINISTRAREA TRANSCUTANATA A MEDICAMENTELOR: O ABORDARE MICROTEHNOLOGICA ................................................................................................... 31
Dr. Ciprian Iliescu .......................................................................................................................................................... 31 Institutul de Bioinginerie si Nanotehnologie, Singapore
10 ANI DE DIAGNOSTIC SI CERCETARE GENETICA IN ROMANIA ........................... 33
Lorand Savu.................................................................................................................................................................... 33 Genetic Lab, Bucuresti, Romania
INDEX PARTICIPANTI .................................................................................................... 34
5
Program
Miercuri, 22 Septembrie 2010
8:30-9:00
Cuvant de deschidere:
Andrei Ruckenstein, Universitatea Boston, S.U.A.
Mihai Barboiu, Institutul European de Membrane, Montpellier, Franta
Eugen Gheorghiu, Centrul International de Biodinamica, Bucuresti
09:00- 11:00
Sesiunea 1 Materiale supramoleculare, Materiale Nanostructurate &Filme subtiri
Moderator: Marius Andruh, Facultatea de Chimie, Universitatea din Bucuresti
9:00-9:30 Biomateriale micro- si nanostructurate obtinute pornind de la polimeri functionali - Bogdan
Simionescu, Institutul „Petru Poni” Iasi
9:30-10:00 Nanostructuri catalitice continand metale nobile: sinteza, caracterizare si comportare catalitica -
Vasile Parvulescu, Facultatea de Chimie, Universitatea din Bucuresti
10:00-10:30 Structura si proprietatile filmelor de HfO2 obtinute prin metoda sol-gel
Maria Zaharescu, Institutul „I.G. Murgulescu” Bucuresti
10:30-11:00 Arhitecturi Moleculare Superior Organizate: Concepte pentru Biosenzori
Sorin Melinte, Universitatea Catolica din Louvain la Neuve, Belgia
11:00-11:30 # Pauza cafea
11:30-13:30 Sesiunea 2: Biosenzori: Dezvoltarea de sisteme analitice/transductie avansate
Moderator: Andrei Ruckenstein, Universitatea Boston, S.U.A.
11:30-12:00 Senzorii biomagnetici bazati pe magneto-rezistenta
Adrian Ionescu, Universitatea Cambridge, Marea Britanie
12:00-12:30 Perspective pentru un nou biocatod de potential ridicat – noi proprietati ale enzimelor redox
imobilizate pe nanostructuri compozite de grafit
Leonard Stoica, Universitatea Ruhr, Bochum, Germania
12:30-13:00 Studiul celulelor utilizand senzori optici in domeniul UV-Vis
Mircea Bercu, Facultatea de Fizica, Universitatea din Bucuresti
13:00-13:30 Biosenzori celulari: integrarea elementelor nano-bio intr-o platforma analitica unitara - Eugen
Gheorghiu, Centrul International de Biodinamica Bucuresti
13:30-14:30 # Pauza pranz
14:30-16:30 Sesiunea 3: Nano structuri analitice
Moderator: Wilhelm Kappel, ICPE, Bucuresti
14:30-15:00 Regularitati ascunse si corelatii in nano-biostructuri
Mihai Popescu, Alin Velea, INCDFM Bucuresti
15:00-15:30 Concentrori parabolici pentru semnale Raman
Vlad Stolojan, Universitatea din Surrey, Marea Britanie
15:30-16:00 Dezvoltarea multifunctionala a nanosenzorilor plasmonici pentru aplicatii bioanalitice Simion
Astilean, Universitatea “Babes-Bolyai”, Cluj-Napoca 16:00-16:30 Nanosisteme magnetice de tip miez-coaja pentru Imagistica de Rezonanta Magnetica - Wilhelm
Kappel, Jenica Neamtu, ICPE, Bucuresti
16:30-17:00 # Pauza cafea
17:00-19:00 Sesiunea 4: Biosenzori: Noi abordari privind intelegerea si utilizarea componentei „Bio” &
Chimiei legarii structurilor afine Moderator: Olimpia Mamula Steiner, Universitatea de Stiinte Aplicate din Vestul Elvetiei,
Fribourg
17:00-17:30 Auto recunoasterea de catre Gliconectine Octavian Popescu, Universitatea “Babes-Bolyai”, Cluj-
Napoca / Institutul de Biologie, Academia Romana, Bucuresti
17:30-18:00 Noi biosenzori pe baza unui design rational al interfetei biomolecula-suport Camelia Bala,
Facultatea de Chimie, Universitatea din Bucuresti
18:00-18:30 Studii moleculare asupra unor tulpini de bacterii lactice cu potential probiotic
Diana Pelinescu, Facultatea de Biologie, Universitatea din Bucuresti
18:30-19:00 Interactiunea intre molecule cu relevanta farmacologica, structuri proteice si membrane lipidice
artificiale – Tudor Luchian, Universitatea “A.I. Cuza” – Iasi
19:00 – 19:30 Masa Rotunda: Structuri Biomimetice- Probleme deschise
Moderator: Octavian Popescu, Universitatea “Babes-Bolyai”, Cluj-Napoca / Institutul de Biologie,
Academia Romana Bucuresti
20:00 Eveniment de Networking
6
Joi, 23 Septembrie 2010
8:30- 11:00 Sesiunea 5: Materiale supramoleculare, Materiale Nanostructurate & Filme subtiri - II
Moderator: Mihai Barboiu, Institutul European de Membrane, Montpellier, Franta
8:30-9:00 Chimie metalosupramoleculara si materiale moleculare
Marius Andruh, Facultatea de Chimie, Universitatea din Bucuresti
9:00-9:30 Autoasamblarea - o etapa in dezvoltarea materiei superior organizate
Valeria Harabagiu, Institutul "Petru Poni", Iasi
9:30-10:00 Materiale nanostructurate: aplicatii practice in nanomedicina si biosenzoristica Antonio Radoi, IMT
Bucuresti
10:00-10:30 Librarii constitutionale dinamice aplicate la descoperirea de inhibitori ai anhidrazei carbonice -
Claudiu Supuran, Universitatea din Florenta, Italia
10:30-11:00 Precursori electroactivi si materiale chirale
Narcis Avarvari, Chargé de Recherches, CNRS, Université d'Angers, Franta
11:00-11:30 # Pauza cafea
11:30-13:30 Sesiunea 6: De la concept la aplicatii practice
Moderator: Eugen Gheorghiu, Centrul International de Biodinamica Bucuresti
11:30-12:00 A. Invatamant si cercetare: un model elvetian; B. Sinteza stereoselectiva de nanostructuri chirale
autoasamblate - Olimpia Mamula Steiner, Universitatea de Stiinte Aplicate din Vestul Elvetiei,
Fribourg
12:00-12:30 Sisteme cristaline lichide bazate pe lipide cu aplicatii in eliberarea controlata a compusilor terapeutici
- Catalin Nistor, Institutul Camurus AB, Suedia
12:30-13:00 Administrarea transcutanata a medicamentelor: o abordare microtehnologica
Ciprian Iliescu, Institutul de Bioinginerie si Nanotehnologie, Singapore
13:00-13:30 Genetic Lab : 10 ani de diagnostic si cercetare genetica in Romania
Lorand Savu, Genetic Lab, Bucuresti
13:30-14:30 # Pauza pranz
14:30- 16:30 Sesiunea 7 Moderator: Marius Andruh, Universitatea din Bucuresti, Coordonator Panel Grup de
Domenii in cadrul proiectului DSE
Dezbatere ”Criteriile de evaluare a cercetarii stiintifice din universitati, pe domenii specifice ”-
Proiect FSE „Doctoratul in Scoli de Excelenta- Evaluarea calitatii cercetarii in universitati si
cresterea vizibilitatii prin publicare stiintifica"”
16:30-17:00 Pauza cafea
17:00-18:00 Sesiune speciala Moderator: Marius Andruh, Universitatea din Bucuresti, Coordonator Panel Grup
de Domenii in cadrul proiectului DSE
Dezbatere ”Criteriile de evaluare a cercetarii pe domenii specifice in universitati”- Proiect FSE
„Doctoratul in Scoli de Excelenta- Evaluarea calitatii cercetarii in universitati si cresterea vizibilitatii
prin publicare stiintifica"”
# Pauzele vor permite Vizite, Discutii & Demonstratii Practice in cadrul laboratoarelor Centrului
International de Biodinamica
7
Biomateriale micro- si nanostructurate obtinute pornind de la polimeri
functionali
Bogdan C. Simionescu1,2
1Catedra Polimeri Naturali si Sintetici, Universitatea Tehnica “Gheorghe Asachi”, Iasi,
Romania
2Institutul de Chimie Macromoleculara “Petru Poni” Iasi
Lucrarea prezinta rezultate recente privind utilizarea polimerilor functionali (telomeri,
macromonomeri) drept elemente de constructie/intermediare in prepararea materialelor polimere
sau hibride directionate spre aplicatii biomedicale – suporturi purtatoare de medicamente, sisteme
de diagnoza, matrici pentru ingineria tisulara, etc. Sunt prezentate exemple referitoare la copolimeri
bloc sau grefati, retele macromoleculare interpenetrate, micro-/nanoparticole, materiale poroase
biodegradabile pe baza de colagen si nanocompozite poliuretan-montmorilonit. Prepararea acestor
materiale se bazeaza pe polimeri functionali naturali si sintetici – colagen, poli (2-alchil-2-
oxazoline), poli (ε-caprolactona), poli (butil cianoacrilat).
8
Nanostructuri catalitice continand metale nobile: sinteza, caracterizare si
comportare catalitica
Vasile Parvulescu
Facultatea de Chimie, Universitatea din Bucuresti, Romania
Utilizarea nanostructurilor in cataliza prezinta interes de mai bine de 40 de ani. Ultimii zece ani au
adus insa noi provocari in acest domeniu privind controlul dimensiunii particulelor, al geometriei
acestora, si al controlului starii de oxidare al diferitelor specii. In plus, interesul s-a extins asupra
sintezei unornanoaliaje. O atentie deosebita in acest context a fost adresata aurului. In stare nano,
acest element a demonstrat propietati catalitice unice in numeroase reactii de sinteza finala.
Actuala prezentare isi propune sa prezinte realizari recente in sinteza si caracterizarea unor
structuri nano incluzand metale nobile precum: Pt, Pd, Ir, Au sau Rh si caracterizarea lor prin
diverse tehnici specifice. Deasemenea se vor prezenta aplicatii catalitice folosind astfel de sisteme
in hidrogenari chemo, region sistereoselective de legaturi duble C=C si C=O in compusi aromatici
sau structuri alilice, reactii sucesive incluzand izomerizari, cicloizomerizari si hidrogenari selective,
hidrogenoliza selectiva sau reactii fotocatalitice in medii conventionale dar si in solventi ionici sau
conditii de dioxid de carbon supercritic.
9
Structura si proprietatile filmelor de HfO2 obtinute prin metoda sol-gel
Maria Zaharescu
Institutul „I.G. Murgulescu” Bucuresti, Romania
Dioxidul de hafnium (HfO2) este un material cu refractaritate ridicata care prezinta excelente
proprietati chimice si fizice. O mare parte a aplicatiilor recente ale HfO2, necesita materiale sub
forma de filme, ca: materiale cu constanta dielectrica ridicata (dielectrici high-k pentru dispozitive
electronice), fabricarea filmelor mesoporoase, ghiduri de unda, materiale de protectie improtiva
oxidarii/coroziunii, isolatori dielactrici pentru dispozitive de memorie tip DRAM sau filme pentru
aplicatii electroluminiscente (TFEL).
Filmele de HfO2 pot fi preparate prin diferite metode ca: Atomic Layer Deposition, Pulsed Laser
Deposition, Chemical Vapor Deposition, Radio Frequency Sputtering, Plasma Oxidation of Hf
film. Toate aceste tehnici necesita temperaturi ridicate de tratament, care pot sa deterioreze
performantele si fiabilitatea dispozitivelor. O alternativa pentru evitarea acestor deteriorari o poate
constitui metoda sol-gel.
In cadrul presentarii se vor discuta comparativ proprietatile micro-structurale si optice ale filemelor
de HfO2, obtinute prin metoda sol-gel utilizand precursori difieriti. S-a urmarit stabilirea unei
corelatii intre precursorii de hafnou, rugositatea, propositatea, indicele de refractie si formarea unui
SiO2 la interfata suport film de HfO2.
Prprietatile dielectrice ca si utilizarea unor asemenea filme in obtinerea unor tranzistori pe baza de
pentacene vor fi de asemenea discutate.
10
Arhitecturi Moleculare Superior Organizate: Concepte pentru Biosenzori
Sorin Melinte
Universitatea Catolica din Louvain la Neuve, Belgia
Introducem un protocol de avangarda pentru nanostructurarea polianilinei, cu o rezolutie de
suprafata fara precedent, echivalenta unei densitati de pixeli de cca. 0.25 teradot/inch2. Un proces
simplu, in doua etape, este prezentat sub forma unei metodologii ierarhice in vederea construirii
unei mari varietati de structuri de polianilina functionale pe orice tip de substrata - flexibile sau
rigide. Folosind micro- si nano-structuri metalice pre-definite, prin intermediul proprietatilor
catalitice ale elementelor de Pt, un procedeu inovativ de crestere electroless produce retele ordonate
de nanofire de polianilina distincte, cu un diametru tipic de 15 nm si raport de aspect
(lungime/diametru) mai mare de 20. Controlul tridimensional al arhitecturilor moleculare este
obtinut prin transfer direct folosind un concept nou de litografie cu fascicul de electroni cu resist si
doza-modulate.
Metoda este scalabila si ofera o abordare generica pentru aplicatii de tip lab-on-chip.
Diferite aspecte ale mecanismului de crestere al polianilinei la scara nanometrica sunt discutate si
rezolutia masica a metodei de fabricatie (sub-picogram) este scoasa in evidenta. Proprietatile
optoelectronice acordabile si dinamice ale sistemelor polimerice tridimensionale, obtinute prin
intermediul unei tehnici simple de dopaj si dedopaj a polianilinei, sunt subliniate. Nanofirele de
polianilina cu o morfologie modulara sunt determinate sa se auto-asambleze in arhitecturi de tip
cheie de blocare (key-lock), fenomenologia procesului de auto-asamblare fiind orchestrata de
asimetria structurala si non-uniformitatea fortelor capilare. Topografia de tip re-entrant a
nanostructurilor fabricate (discuri si forme patrate axial modulate, precum si nanofire ramificate si
hiper-ramificate) pot induce blocarea liniei de contact in cazul unui lichid care se evapora. Acest
comportament amplifica fortele capilare exercitate intre nanofire si produce nanoasamblaje de tip
angrenaj. Compatibilitatile structurale ale modulatiilor favorizeaza impachetarea compacta cu
interstitii minime intre nano-structurile individuale. Aceasta asimetrie ofera nanofirelor de
polianilina un potential real de a fi exploatate in macroasamblaje sferice, tubulare sau elicoidale
functionale. Combinand proprietatile optoelectronice modulabile si actionarea mecanica a
polianilinei, aceste macro-ansamblaje ar putea juca un rol important in elaborarea de materiale de
tip stimul-receptor inteligente pentru dezvoltarea biosenzorilor.
11
Senzorii biomagnetici bazand pe magneto-rezistenta
Adrian Ionescu
Universitatea Cambridge, Marea Britanie
In ultimul deceniu un nou camp de cercetare, Biomagnetronics, s-a dezvoltat din necesitatea de a
accelera analizele medicale. Aceste analize sunt de obicei facute prin „bioassays” folosindu-se de
fluorescenta, e.g. enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Concentratia necesara de
detectare find intre un pM pana la un nM are nevoie de amplificatia analiticului care impreuna cu
problemele intrinseci al metodelor fluorescente, e.g. photo-albire și auto-fluorescenta, rezulta in
pierderea timpului pana se poate emite o diagnoza. Aicea se pune intrebarea daca nu exista alte
alternative pentru a scurta timpul analizelor. Avansuri din alte domenii de cercetare, cum ar fi de
exemplu din „Spintronics”, care se folosește cu mare succes in tehnologia informatiei, prezinta in
acest scop o posibila solutie [1].
In aceasta prezentare discut in scurt principu si aplicatele senzorilor bazandu-se pe magneto-
rezistenta care se folosesc in bioassays magnetice. Aceste bioassays identifica analiticul prin o
eticheta magnetica, de obicei o nano particula. Mai ales, prezint rezultate noastre obtinute prin
detectarea entitatilor magnetice, organice și anorganice, de marime intre 50 nm [2] pana la zeci de
micrometri [3], prin utilizarea senzorilor bazandu-se pe tunel magneto-rezistenta. Senzori sunt
incorporat intru-n sistem micro-fluidic care permite si manipularea particulelor magnetice. Alte
alternative de manipulare prin metode optice si prin magnetic resonance imaging (MRI) o-sa fie de
asemenea prezentate [4].
Referinte [1] J. Llandro, J.J. Palfreyman, A. Ionescu and C.H.W. Barnes, „Magnetic biosensor technologies for medical
applications: a review”, Med. Biol. Eng. Comput. (2010), DOI 10.1007/s11517-010-0649-3
[2] A. Ionescu, N.J. Darton, K.N. Vyas and J. Llandro, „Detection of endogenous magnetic nanoparticles with a TMR
sensor”, Phil. Trans. R. Soc. A (2010), DOI:10.1098/rsta.2010.0137
[3] B. Hong, J.-R. Jeong, J. Llandro, T.J. Hayward, A. Ionescu et al., „High throughput biological analysis using multi-
bit magnetic digital planar tags”, in „Biomagnetism and magnetic biosystems based on molecular recognition
processes” edited by A. Ionescu and J.A.C. Bland, A.I.P. Conf. Proc. 1025, 74 (2008)
[4] N.J. Darton, A.J. Sederman, A. Ionescu et al., „Manipulation and tracking of superparamagnetic nanoparticles
using MRI”, Nanotechnology 19, 395102 (2008)
12
Perspective pentru un nou biocatod de potential ridicat – noi proprietati ale
enzimelor redox imobilizate pe nanostructuri compozite de grafit
Leonard Stoica
Ruhr-University Bochum, Germaia
Cresterea puterii pilelor enzimatice de combustie reprezinta doar una dintre provocarile acestor
surse de energie alternativa, si care poate fi adresata specific prin largirea eficienta a suprafetei
active a electrodului, si implicit marirea cantitatii de enzima active immobilizata pe electrode care
sa permita schimbul direct de electroni dintre electrode si centrul activ al enzimelor redox
implicate.
Recentul material compozit (3D-CNT) [1], alcatuit dintr-o retea tridimensionala de
nanotuburi si microfiber de carbon crescute printr-un protocol de chemical vapor deposition
(CVD), este actualmente transferat pe suprafata unui electrode normal de grafit. Acest nou electrod
demonstreaza calitati excelente atat in directia largirii suprafetei active a electrodului cat si a
cantitatii de enzima. In primul rand, acesta demonstreaza imensul potential ce nanomaterialele il
poate aduce pentru descoperirea de noi proprietati ale enzimelor redox, referindu-ne aici de noi
modalitati de a schimba electroni la interfete polarizate. In cazul de fata, electrodul de grafit
modificat cu 3D-CNT a fost caracterizat prin modificarea cu peroxidaza din hrean (HRP) sau/si
prin includerea glucozoxidazei (GOX). In ciuda faptului ca sistem enzimatic ales este unul intens
studiat pana in prezent, concluziile experimentelor indica faptul ca HRP este capabila sa accepte
electroni direct de la electrodul 3D-CNT la un potential foarte apropiat de limita termodinamica
(+750 mV vs. Ag|AgCl). Practic, sistemul HRP/3D-CNT este capabil sa reduca apa oxigenata la un
potential de +600 mV vs Ag|AgCl, ceea ce poate fi perceput ca un excelent candidat pentru
implementarea unui nou biocatod.
Meritoriu pentru acest nou biocatod il reprezinta faptul ca, in comparatie cu prezentele enzime
folosite pentru biocatod, precum lacaza sau bilirubinoxidaza, HRP si GOX sunt complet
compatibile cu conditiile in-vivo, operand la pH de 7.4 si in prezenta ionilor Cl-, si pastrand
totodata un potentialul ridicat la electrod.
Studiile recent publicate [2], in legatura cu acest nou biocatod, vor fi prezentate pe larg.
Referinte [1] N. Li, X. Chen, L. Stoica, W. Xia, J. Qian, J. Aßmann, W. Schuhmann, M. Muhler Adv. Mater. 19 2957 (2007).
[2] W. Jia, S. Schwamborn, C. Jin, W. Xia, M. Muhler, W. Schuhmann, L. Stoica PCCP 12 (2010) 10088.
13
Studiul celulelor utilizand senzori optici in domeniul Uv-Vis
M.Bercu1, D.P.Poenar
2
1 Facultatea de Fizica, Universitatea Bucuresti, ,Romania
2Microelectronics Center, Nanyang Technological University, Singapore
Studiul asupra celulelor de tip Saccharomyces cerevisiae sau Escherichia-coli a fost realizat cu
ajutorul unor sensori optici profesionalizati, cu sensibilitate inalta, avand facilitatea de depunere a
probelor chiar pe cip sau in vecinatatea imediata a acestuia. Lumina este transferata prin cablu optic de
la monocromator catre sistemul proba-senzor. Spectrele UV-Vis au fost analizate cu un program de
extractie a benzior de absorptie pentru determinarea urmatorilor parametrii: -pozitie in spectru,-
largime la semiinaltime,-intensitate integrala relativa,-deplasare spre rosu. Analiza componentelor
spectrale s-a facut considerand profilul gaussian, lorentian sau o combinatie dintre acestea. Studiul a
vizat si extractia de parametrii din imagini asociate difractiei luminii LASER de catre celule
individuale cat si de catre ansambluri ale acestora. Senzorul optic a fost construit in tehnologia planara
fiind format dintr-o jonctiune superficiala p+/n- cu adancimea la 0.7 µm intr-un strat epitaxial cu
grosimea de 7.5 µm crescut peste un substrat de siliciu dopat cu o concentratie ridicata de fosfor (1018
cm-3
). Prezenta interfetei n/n+ asigura o sensibilitate ridicata datorata colectarii prin difuzie a
purtatorilor de sarcina fotogenerati in regiunea neutra a jonctiunii [1]. Contributia proceselor de
colectare prin drift cat si prin difuzie a fost investigata din spectrele dupa amplitudine a impulsurilor
generate de particule alfa cu parcurs controlat in siliciu. Acest tip de caracterizare a senzorului s-a
efectuat prin modificarea energiei pierdute in aer de catre particulele alfa ca urmare a variatiei
distantei dintre sursa radioactiva si senzor. Spectrele optice au fost inregistrate in transmisie pentru
domeniul spectral 250-500 nm pentru diferite concentratii de celule, intre 6×106 si 2×10
8 celule/ml.
Principalele benzi de absorptie au fost gasite la lungimile de unda de 310, 350, 400 si 427 nm.
Maximele in absorptie prezinta deplasari spre rosu neliniare ale lungimii de unda in functie de
concentratia de celule in mediu apos (buffer). Aceasta crestere monotona a deplasarii benzilor de
absorptie se satureaza de la concentratii mai mari de 5.0 x 107 celule/ml pentru care s-au constatat
formarea de clustere celulare. Studiul a evidentiat posibilitatea de monitorizare a concentratiei
celulelor cat si prezenta clusterilor prin analiza benzii de absorptie de la 427 nm care manifesta cea
mai mare “sensibilitate “in acest sens. Rezultatele experimentale sugereaza dezvoltarea unui
microsistem pentru caracterizarea probelor biologice asistat de programe de prelucrare a datelor
necesare la efectuarea de masuratori spectrometrice cantitative1.
1O parte dintre aceste rezultate au fost obtinute in cadrul unei colaborari bilaterale intre Universitatea din Bucuresti si
Nanyang Technoogical University din Singapore
14
Biosenzori celulari: integrarea elementelor nano-bio intr-o platforma analitica
unitara
S. David, C. Polonschii, A. Olaru, I. Marcu, D. Cucu, D. Bratu, T. Sandu, M. Gheorghiu, S.
Gaspar, E Gheorghiu
Centrul International de Biodinamica, CIB, Bucuresti, Romania
Utilizarea unor senzori cu celulele vii, sau membrane lipidice, interfatate cu traductori
electrochimici, sau/si optici (i.e. biosenzori celulari) se dovedeste eficienta pentru analiza
interactiilor dintre diferite clase de compusi (inclusiv agenti nocivi, unii necunoscuti) si bio-
sisteme. Prezentam rezultate recente obtinute in cadrul CIB, utilizand biosenzori celulari pentru
descrierea interactiei dintre celule, sau sisteme biomimetice si compusi nocivi [1-6]. Au fost
dezvoltate sisteme senzoristice electro-optice, ce cuprind retele de microelectrozi si elemente de
microfluidica.
Acesti senzori, pentru realizarea carora au fost utilizate proceduri de nano si micro-
fabricatie, permit realizarea de studii asupra starii si dinamicii celulare prin analize combinate,
electrochimice (amperometrice, sepctroscopie de impedanta) si optice (Microscopie de
Fluorescenta utilizand Reflexia Totala Interna, sau Rezonanta Plasmonilor de Suprafata).
Evidentierea si descrierea interactiilor dintre celule, sau structuri biomimetice (membrane lipidice)
si compusi tinta este o etapa esentiala in vederea “exploatarii” lor in aplicatii biosenzoristice
(detectie). Vor fi abordate aspecte teoretice si exprimentale privind analize electro-optice ale unor
sisteme celulare si membrane lipidice supuse actiunii unor factori de stres (e.g. Oxalat de Calciu,
metale grele, patogeni, peptide antimicrobiene, compusi formatori de pori).
Mentionam sprijinul financiar primit prin Proiectele Nationale: BIOSADN, DEMENTJUNCTION,
ELBIOARCH, IDEI (844/2007), PROPETHAD si RONANOMAGMA.
Bibliografie
1. T. Sandu, D. Vrinceanu, E. Gheorghiu “Linear dielectric response of clustered living cells”, Phys. Rev. E 81
(2010), 021913 1-11
2. S. Gaspar, C. Niculite, D. Cucu, I. Marcu, "Effect of calcium oxalate on renal cells as revealed by real-time
measurement of extracellular oxidative burst", Biosensors and Bioelectronics 25 (2010), 1729-1734
3. C. Polonschii, S. David, S. Tombelli, M. Mascini, M. Gheorghiu, "A novel low-cost and easy to develop
functionalization platform. Case study: Aptamer-based detection of thrombin by surface plasmon resonance"
Talanta 80 (2010) 2157–2164
4. A. Olaru, M. Gheorghiu, S. David, T. Wohland, E. Gheorghiu, "Assessment of the multiphase interaction between
a membrane disrupting peptide and a lipid membrane", Phys Chem B 113 (2009), 14369-14380
5. M. Gheorghiu, A. Olaru, A. Tar, C. Polonschii, E. Gheorghiu "Sensing based on assessment of non-monotonous
effect determined by target analyte: Case study on pore-forming compounds", Biosensors and Bioelectronics. 24
(2009) 3517-3523
15
6. E. Gheorghiu, M Gheorghiu, S David, C Polonschii, "Biodynsensing: sensing through dynamics of hybrid
affinity/cellular platforms; towards appraisal of Environmental and Biological Risks of Nanobiotechnology" in
NATO Science for Peace and Security Series B: Physics and Biophysics , Magarshak Y.; Kozyrev S.; Vaseashta
A. K. (Eds.) (2009), ISBN: 978-90-481-2522-7, 293-317
16
Regularitati ascunse si corelatii in nano-biostructuri
M. Popescu, A. Velea
INCDFM, Bucuresti, Romania
Cunoasterea ordonarii unitatilor fundamentale ale materiei vii (aminoacizii) este de foarte mare
importanta pentru intelegerea proprietatilor si functiilor sistemelor biologice. Ordonarea
aminoacizilor in biosubstante (de ex. Colagen) a fost investigata pe baza unor metode statistico-
matematice. S-au evidentiat regularitati configurationale folosind seriile Fourier si tehnicile
corelationale. A fost analizata distributia aminoacizilor in lantul α1 si s-a aratat importanta
rfunctiilor de corelatie de perechi (PCF) pentru caracterizarea lanturilor lungi. Transformarea
Fourier a functiei de distributie de perechi pentru diversi aminoacizi (alanina, prolina, hyprolina)
prezinta periodicitati la jumatate din secventa de impachetare (“pitch-ul”) lantului α1. Prolina este
caracterizata de periodicitati de 7, 10, 16 si 40 de aminoacizi. Alanina prezinta doar doua
periodicitati semnificative de 8 si 14 aminoacizi. Calculul coeficientilor de corelatie pentru PCF
aplicat la diferiti aminoacizi arata ca alanina si hyprolina sunt corelate pozitiv in timp ce alanina si
prolina sunt corelate negativ.
Corelatii specifice au fost observate si in nano-biomolecule de interferon. Se prezinta, de
asemenea, rezultate asupra clusterilor organici si anorganici de dimensiuni nanometric.
17
Concentrori parabolici pentru semnale Raman
Vlad Stolojan
Universitatea din Surrey, Marea Britanie
Folosind tehnici avansate de fabricare cu Microscopul de Ioni (Focused Ion Beam Microscope),
demonstram modul de producere in trei dimensiuni al structurilor parabolice de mici dimensiuni
(micron si sub-micron). Aceste structuri au numeroase potentiale aplicatii in cresterea eficientei de
conversie a energiei solare dar si in spectroscopie Raman, in special in situatii ce necesita controlul
dozei de iradiere cu laser. In aceasta prezentare vom discuta eficienta concentratorilor fabricati in
Siliciu si eficienta lor in masurarea nivelului de glucoza in apa.
18
Dezvoltarea multifunctionala a nanosenzorilor plasmonici pentru aplicatii
bioanalitice
Simion Astilean
Universitatea Babes-Bolyai, Cluj-Napoca, Romania
Suprafata rezonante Plasmon sunt oscilatii colective de electroni liberi induse de lumina, in nobile
metal nanostructuri. Plasmonics este o ramura noua emergente din biophotonics cu scopul de a
exploata aceste rezonante Plasmon suprafata in cercetarea biomedicala. In prezent, exista o nevoie
de a proiecta nanomateriale biocompatibile plasmonice sa functioneze ca sonde versatil si
instrumente la interfata nano-bio. In aceasta prezentare vom raporta rezultatele noastre recente
privind fabricarea plasmonice nanostructurilor cu o dimensiune a controlat si forma (tije, prisme, in
forma de stele) printr-o varietate de metode de nanolithography coloidal la sinteza chimica [1,2].
Ca de exemplu, vom angaja auto-asamblate nanosfere ca masti litografice sa depuna, din metal si
pentru a genera retele periodica a nanoparticulelor sau, alternativ, vom folosi asistat chimic rute
pentru a genera nanoparticule biocompatibil si biofunctional aur. Am demonstra
multifunctionalitatii plasmonice fabricate in nanostructuri moleculare de detectie prin spectroscopie
de suprafata imbunatatita Raman (SER), suprafata consolidata de absorbtie IR (SEIRA),
fluorescenta metal-imbunatatit (MEF) si rezonante localizate Plasmon de suprafata (LSPR). Recent,
am studiat transportatorii nou SER-activa de tag-uri Raman pentru aplicarea in imagistica celulare
si a evaluat potentialul lor pentru terapia fototermica localizate de celule canceroase. SER fabricate
si SEIRA-activa substraturi completate cu LSPR si masuratori ale Ministerului Economiei si
Finantelor poate sa detina un potential semnificativ pentru romanul de detectie biomedicale,
imagistica si a metodelor de diagnosticare.
Referinte:
[1] M. Potara, D. Maniu, S. Astilean, Nanotehnologie 20, 315602 (2009) [2] SC Boca, S. Astilean, Nanotehnologie 21,
235601 (2010)
Aceasta lucrare a fost sustinuta de CNCSIS-UEFISCSU, proiect numarul PNII - ID_PCCE_129/2008
19
Nanosisteme magnetice de tipul miez-coaja pentru Imagistica de Rezonanta
Magnetica
Jenica Neamtu,Wilhelm Kappel, Gabriela Georgescu, Teodora Malaeru
Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Inginerie Electrica,“ICPE-CA”, Bucuresti,
Romania
Metodele de imagistica rapide si accesibilitatea hard-ului necesar pentru tomografia de rezonanta
magnetica (TRM) au condus la reducerea semnificativa a timpilor de achizitie date dela cateva ore
la cateva minute. Cu aceste dezvoltari Imagistica de Rezonanta Magnetica a devenit unul dintre
cele mai importante instrumente in diagnosticul clinic. Dimensiunile, forma si compozitia
nanoparticulelor magnetice le fac atractive pentru utilizare in diagnosticarea tumorilor canceroase
si tratamentul tintit.
In aceasta lucrare prezentam cercetarile noastre in domeniul nanosistemelor magnetice tip
miez-coaja care au aplicatii posibile in diagnosticarea tumorilor maligne.
Acestea sunt nanoparticule de tipul miez-coaja din cobalt, nichel-cobalt si magnetita. Examinarea
de microscopie electronica prezinta forma de tipul miez-coaja a particulelor si in cazul particulelor
de magnetita dimensiuni medii de 20-200 nm.
Masuratorile magnetice ale nanoparticulelor de tipul miez-coaja, efectuate la temperatura camerei
utilizand magnetometrul cu proba vibranta (VSM), evidentiaza un camp coercitiv cuprins intre 20-
100 Oe.
20
Autorecunoasterea celulara mediate de gliconectine
Octavian Popescu
Academia Romana, Institutul de Biologie, Bucuresti, Romania
Universitatea Babes-Bolyai, Cluj-Napoca, Romania
Aparitia primelor organisme multicelulare a fost strans corelata cu capacitatea acestora de a-si
pastra integritatea anatomica si de a face diferenta intre propriu („self”) si alogen sau xenogen
(„non-self”). Proteoglicanii de suprafata celulara cu masa moleculara mare, cum sunt
gliconectinele, ar fi putut indeplini aceste functii fundamentale de recunoastere si adeziune. Pentru
a intelege mecanismul molecular al autorecunoasterii primordiale si al identificarii elementelor
straine, ne-am concentrat atentia pe rolul gliconectinelor in interactiunile celulare xenogenice la
Porifera (spongieri sau bureti de mare), cel mai compatibil model experimental (din punct de
vedere evolutiv) pentru stramosii Metazoarelor. Gliconectinele sunt diferite de glicoconjugatii
clasici de la mamifere si reprezinta o noua clasa de molecule primordiale de adeziune celulara. Am
izolat gliconectinele de la trei specii de bureti de mare (Clathria prolifera – gliconectina 1,
Halichondria panicea – gliconectina 2, si Cliona celata – gliconectina 3) si am efectuat analizele
fizico-chimice si biochimice ale glicanilor din structura acestora. Cu ajutorul microscopiei de forta
atomica am demonstrat ca intensitatea cu care se asociaza gliconectinele 1 genereaza fortele de
coeziune celulara esentiale pentru buretele de mare C. prolifera, asa cum s-a presupus anterior prin
investigatii functionale. Studiile de spectrometrie de masa si RMN au evidentiat ca fiecare
gliconectina contine secvente de glicani inedite si cu o foarte mare specificitate de specie. In toate
cele trei gliconectine exista domenii glucidice distincte rezistente si sensibile la pH acid. Aceste
diferente sunt suficiente pentru a explica specificitatea de specie a separarii in vitro a microsferelor
tapetate cu glicani, pe de o parte, si a sortarii celulelor de spongieri in vivo, pe de alta parte.
Mecanismul molecular al interactiunilor homofilice ale gliconectinelor mediate de glicani se
bazeaza pe asocieri cu o mare specificitate de specie si dependente de ionii de calciu, si se
aseamana cu selectivitatea sistemului de recunoastere caracteristic superfamiliei imunoglobulinelor,
sistem mult mai perfectionat din punct de vedere evolutiv. Astfel, interactiunile gliconectinelor, un
veritabil sistem „nano-velcro”, pot reprezenta un nou model pentru autorecunoasterea moleculara.
Evolutia moleculelor de proteoglicani asemanatoare gliconectinelor, cu capacitatea de
autorecunoastere si adeziune, ar fi putut fi conditia necesara si suficienta pentru aparitia primelor
organisme multicelulare, precum si pentru diversificarea ulterioara a speciilor.
21
Noi biosenzori pe baza unui design rational al interfetei biomolecula-suport
Camelia Bala
Facultatea de Chimie, Universitatea din Bucuresti, Romania
Biosenzorii, priviti ca instrumente analitice, prezinta un interes deosebit pentru lumea stiintifica,
deoarece sunt capabili sa detecteze analitul de interes, intr-o matrice naturala, fara o separare
anterioara, in mod continuu, selectiv si reversibil. Deasemenea, procesele de recunoastere
moleculara a analitului, prin intermediul componentei biologice, confera unui biosenzor
selectivitate sporita, in comparatie cu metodele de analiza, cum ar fi cele microbiologice. Un
biosenzor este prin definitie un instrument analitic care incorporeaza o componenta biologic activa
numita bioreceptor, integrata sau in contact direct cu un traductor fizico-chimic care transforma
semnalul biologic intr-un semnal electric digital continuu sau semicontinuu. Semnalul analitic
inregistrat este proportional cu concentratia compusului sau clasa de compusi, ce prezinta interes
analitic.
Interfata biorceptor – traductor joaca un rol determinan in stabilirea performantelor biosenzorilor.
In ultimii ani s-a inregistrat un interes deosebit pentru utilizarea materialelor nanostructurate cum ar
fi nanotuburi de carbon (CNTs), nanofibrelor de carbon (CNFs) si a nanoparticule magnetice in
proiectarea de noi sisteme bioanalitice. Conferinta isi propune s-a analizeze rolul acestor materiale
in construirea de senzori electrochimici, care catalizeaza oxidarea eficienta a nicotinamid adenin
dinucleotidei. Caracterizarea electrochimica a acestor materiale nanostructurate a fost investigata in
termeni de sensibilitate, limita de detectie si stabilitatea fata de oxidarea NADH. Deasemenea,
raportam un nou format de nanoparticule magnetice/ anticorp pentru detectia atrazinei si a
micotoxinelor.
22
Studii moleculare asupra unor tulpini de bacterii lactice cu potential probiotic
Diana Pelinescu
Facultatea de Biologie, Universitatea din Bucuresti, Romania
Progresul realizat in ultimele decenii in domeniul biologiei moleculare a condus la obtinerea de
informatii valoroase privind ecosistemele microbiene, inclusiv tractul gastrointestinal si urogenital,
precum si mecanismele moleculare implicate in interactiunile complexe dintre microorganisme de
la nivelul microbiotei si organismul gazda. Aceste studii au vizat atat analiza microorganismelor
patogene si-sau potential patogene cat si a celor cu efect benefic asupra starii de sanatate a
organismului gazda, cum este cazul bacteriilor lactice.
In cadrul studiilor realizate de noi, cercetarile au vizat izolarea de tulpini de bacterii lactice din nise
ecologice specifice (produse lactate fermentate traditionale, fecale de nou nascut, vegetale
fermentate, tract digestiv animal, etc.), caracterizarea si identificarea tulpinilor prin tehnici de
taxonomie polifazica si caracterizarea din punct de vedere al efectului probiotic.
Pentru incadrarea taxonomica riguroasa a tulpinilor nou izolate au fost aplicate atat tehnici
conventionale (API, BIOLOG), cat si tehnici de taxonomie moleculara (ARDRA, RFLP, REP-
PCR, etc).
Studiile privind evidentierea caracteristicilor implicate in efectul probiotic al unor tulpini de
bacterii lactice, si anume: activitatea antimicrobiana corelata cu biosinteza de acizi organici si/sau
bacteriocine, capacitatea de aderenta, competitia pentru situsurile de aderenta (testata pe celule
HeLa cultivate in vitro, separat, precum si in prezenta unor microorganisme patogene), experimente
de modulare imunitara, ca si testarea pe modele in vivo, au permis selectarea a doua tulpini
interesante din punct de vedere biotehnologic si anume: Lb. paracasei ssp. paracasei CMGB 18
(potential aplicabila ca bacterie lactica de tip probiotic de uz uman) si E. faecium CMGB 8
(potential aplicabila ca probiotic de uz zootehnic).
23
Interactiunea intre molecule cu relevanta farmacologica, structuri proteice si
membrane lipidice artificiale
Tudor Luchian
Universitatea “A.I. Cuza” – Iasi, Romania
Pentru detectarea mai eficienta a unor diferiti compusi de interes farmacologic sau toxicologic, in
ultimii ani s-a incercat conceperea de biosenzori bazati pe structuri proteice ce formeaza pori in
membranele lipidice reconstituite. In laboratorul nostru, folosind ca metoda de lucru
electrofiziologia moleculara, am aratat ca utilizarea unui complex molecular format din -
hemolizina si -ciclodextrina permite detectarea si diferentierea a trei antibiotice distincte din
familia -lactamicelor. Aceasta metoda poate fi utilizata deasemenea si pentru detectarea altor
analiti cu aplicatii farmacologice. Un alt aspect, cu aceeasi relevanta in biofizica, a fost studierea
fenomenelor de permeatie a peptidelor antimicrobiene prin structuri proteice ce se gasesc in
membranele externe ale bacteriilor Gram-negative. Peptidele antimicrobiene se gasesc in toate
organismele vii si sunt compusi activi ce au rol esential in manifestarea si functionarea sistemului
imunitar. Acestea sunt capabile sa distruga factorii patogeni, iar spectrul lor de actiune este foarte
larg, incluzand aici: bacterii Gram-pozitive si negative, celule tumorale, fungi etc. Prin experimente
realizate la nivel de singura molecula, am studiat interactiunea a doua peptide antimicrobiene
diferite, magainina 2 si HPA3P (analog al peptidei antimicrobiene HP(2–20)) cu proteina OmpF
din membrana externa a bacteriei E coli. Datele obtinute de noi au demonstrat abilitatea peptidei
HPA3P de a interactiona cu OmpF-ul, interactiuni ce depind atat de diferenta de potential aplicata
membranei in care se gaseste inserata proteina OmpF, cat si de concentratia peptidei, ceea ce nu
exclude existenta unui nou mecanism mediat de OmpF prin care asemenea peptide pot ajunge in
spatiul periplasmatic al bacteriilor Gram-negative. Peptida HPA3 este un alt analog al peptidei
antimicrobiene HP(2–20), capabila sa interactioneze cu membranele lipidice zwiterionice si sa
genereze pori. Din datele obtinute atat la nivel de singura molecula cat si la nivel macroscopic, am
concluzionat ca formarea porilor de HPA3 este favorizata de aplicarea unui potential
transmembranar negativ, iar aceasta peptida transloca prin membrane dupa dezintegrarea porilor
formati in membrana. Deasemenea, am obtinut rezultate conform carora descresterea potentialului
de dipol membranar al membranei lipidice conduce la cresterea activitatii membranare a peptidei
HPA3. Experimentele realizate cu membrane lipidice artificiale formate din lipide cu una (POPC)
sau doua (DOPC) lanturi hidrocarbonate mononesaturate, au demonstrat ca un grad mai mic de
impachetare al lipidelor permite membranelor formate din DOPC sa favorizeze o activitatea
electrica mai mare a porilor formati de HPA3, si deasemenea augumenteaza difuzia acestei peptide
prin membrane lipidice.
24
Chimie metalosupramoleculara si materiale moleculare
Marius Andruh
Universitatea din Bucuresti, Facultatea de Chimie, Bucuresti, Romania
Chimia supramoleculara a influentat profund modul de gindire al chimistilor in ultimii douazeci de
ani.2 Introducerea ionilor metalici in procesele de auto-asamblare a revolutionat chimia
coordinativa clasica, generind o noua ramura: chimia metalosupramoleculara.2 Ionii metalici joaca
un dublu rol: unul structural, dirijind arhitectura finala a edificiului supramolecular, si unul
functional, fiind purtatorii unor proprietati importante si esentiale pentru crearea unui material
molecular (proprietati magnetice, luminescenta, proprietati redox, etc.).3 Tinzind catre sisteme
moleculare cu proprietati utile (materiale), chimia metalosupramoleculara devine o parte
importanta a vastului domeniu al ingineriei cristaline.
Laboratorul nostru dezvolta proiecte de cercetare in domeniul ingineriei cristaline prin utilizarea de
unitati de constructie (building-blocks) si strategii originale, bazate in special pe utilizarea ca
tectoni a complecsilor oligonucleari homo- si heterometalici.3,4
S-au obtinut astfel primii
nanomagneti moleculari pe baza a trei ioni metalici paramagnetici diferiti;5 nanomagneti moleculari
de tip Single Molecule Magnets organizati in clusteri sau polimeri de coordinare;6 noi materiale
luminescente;7 cristele moleculare prezentind canale care pot fi hidratate/deshidratate reversibil.
8
Referinte
1 J. M. Lehn, Supramolecular Chemistry, Wiley, VCH, Weinheim, 1995.
2 (a) E. C. Constable, Pure Appl. Chem., 1996, 68, 253; (b) E. C. Constable, in J.-M. Lehn, L. Atwood, J. E. D. Davis,
D. D. MacNicol, F. Vögtle (Eds.), Comprehensive Supramolecular Chemistry, Pergamon, Oxford, 1996, Vol. 9, p. 213. 3 (a)
M. Andruh, Chem. Commun., 2007, 2565 (Feature Article); M. Andruh, Pure Appl. Chem., 2005, 77, 1685.
4 (a) M. Andruh, D. G. Branzea, R, Gheorghe, A, M. Madalan, CrystEngComm., 2009, 11, 2571 (Highlight); (b) G.
Marinescu, M. Andruh, M. Julve, F. Lloret, Coord. Chem. Rev., doi: 10.1016/j.ccr2010.08.004.
5 (a) R. Gheorghe, A, M. Madalan, J.-P. Costes, W. Wernsdorfer, M. Andruh, Dalton Trans., 2010, 39, 4734; (b) D.
Visinescu, A. M. Madalan, M. Andruh, C, Duhayon, J.-P. Sutter, L. Ungur, W. Van den Heuvel, L. Chibotaru, Chem.-
Eur. J., 2009, 15, 11808. 6 (a) T. D. Pasatoiu, A. M. Madalan, M. U. Kumke, C. Tiseanu, M. Andruh, Inorg. Chem., 2010, 49, 2310; (b) G.
Marinescu, G. Marin, A. M. Madalan, A. Vezeanu, C. Tiseanu, M. Andruh, Cryst. Growth &. Des., 2010, 10, 2096. 7 T. D. Pasatoiu, M. Etienne, A. M. Madalan, M. Andruh, R. Sessoli, Dalton Trans., 2010, 39, 4802.
8. C. D. Ene, A, M. Madalan, C. Maxim, B. Jurca, N. Avarvari, M. Andruh, J. Am. Chem.. Soc., 2009, 131, 4586.
25
Autoasamblarea - o etapa in dezvoltarea materiei superior organizate
Valeria Harabagiu
Institutul de Chimie Macromoleculara “Petru Poni”, Iasi, Romania
Prezentarea este axata pe autoasamblarea compusilor organici sau macromoleculari, perceputa ca o
etapa posibila in evolutia materiei de la entitati izolate la sisteme superior organizate, functionale
(incluzand organismele vii si inteligente). Stadiul actual al chimiei supramoleculare nu este discutat
in mod exhaustiv ci, mai degraba, exemplificat prin rezultatele obtinute in cadrul Institutului de
Chimie Macromoleculara “Petru Poni” in obtinerea si caracterizarea polirotaxanilor, a filmelor LB,
a materialelor nanodimensionate.
26
Materiale nanostructurate: aplicatii practice in nanomedicinia si bio-
senzoristica
M. Simion, A. Radoi, R. Gavrila, A. Dinescu, M.Danila, M. Miu, D. Dascalu
Institutul National de Cercetare – Dezvoltarea pentru Microtehnologie “IMT - Bucuresti”,
Romania
Scopul acestei lucrari il reprezinta prezentarea rezultatelor experimentale recente obtinute in IMT-
Bucuresti privind fabricarea suprafetelor nanostructurate (siliciu poros, Au) precum si a diverselor
tipuri de nanoparticule (Au, Pt, Ag, SiO2, siliciu poros-PS) ce pot fi utilizate ca suport in realizarea
bio-senzorilor.
Au fost realizate morfologii diferite de PS, si a fost analizat comportamentul acestora ca suport
pentru imobilizarea biomoleculelor, precum si ca traductor pentru interactiunile bio-electro-
chimice. Prin urmare, au fost investigate proprietatile fotoluminiscente ale siliciului nanoporos
comparativ cu cele ale Si nemodificat. Diferite structuri (mezo- si macro-PS) au fost investigate
pentru eficientizarea gradului de imobilizare a proteinelor (albumina serica umana, proteina
reactiva C, etc.) prin tehnici tip microarray. O alta posibila aplicatie a structurilor mezo- si macro-
PS o reprezinta utilizarea acestui material versatil ca substrat pentru biosenzori bazati pe detectia
tip SERS. Studiul interactiilor biomoleculelor, precum si al procesele de hibridizare tip ADN, a fost
realizat si prin spectroscopie de impedanta (EIS).
Deasemenea in IMT au fost realizate experimente pentru obtinerea unor straturi subtiri de Au
orientat 111, in vederea utilizarii acestora ca suport pentru analize biomoleculare prin microscopia
de baleiaj cu efect tunel (STM). Pentru obtinerea unui Au(111) cu planaritate atomica s-a utilizat
tehnica „template-stripped gold”. Albumina serica umana (HSA) a fost folosita drept model
experimetal fiind imobilizata covalent pe suprafata Au(111).
Au fost folosite tehnici moderne de analiza, precum microscopia optica si de scanare electronica
(SEM) precum si STM sau AFM (microscopie de forta atomica), pentru investigarea probelor din
punct de vedere morfologic. Caracterizarea proprietatilor fizice a fost efectuata cu ajutorul difractie
de raze X, (de exemplu crsitalinitatea si gradul de orientare, etc), spectroscopia Raman, etc.
27
Librarii constitutionale dinamice aplicate la descoperirea de inhibitori ai
anhidrazei carbonice
Claudiu Supuran
Departamentul de Chimie Universitatea din Florenta, Italia
Anhidrazele carbonice (CAs, EC 4.2.1.1) sunt enzime gasite in organisme din intregul arbore
filogenetic, care catalizeaza hidratarea CO2 la bicarbonat si protoni. Inhibitia lor este exploatata din
punct de vedere clinic de multi ani pentru diverse clase de diuretice si agenti antiglaucomatosi
sistemici. In ultimii ani noi aplicati ale inhibitorilor CA (CAIs) au aparut, ca de exemplu agentii
antiglaucomatosi topici, anticonvulsantele, agenti antiobesitate, anti-dolorifici, si antitumorali
/agenti diagnostici in cancer.1,2
Acesti CAIs au ca si target diverse isoenzime dintre cele 13 cu
activitate catalitica dintre isoformele a-CA presente in mamifere. CAs apartinand claselor a-, b-, g-,
d-, si z- au fost gasite in multe organisme all, si inhibitia lor a fost studiata in cazul unor protozoa
patogenice (Plasmodium falciparum), fungi (Cryptococcus neoformans, Candida albicans,
Candida glabrata, si Saccharomyces cerevisiae), si bacterii (Helicobacter pylori, Mycobacterium
tuberculosis, si Brucella suis). Chemotipuri noi si de interes, in afara sulfonamidelor si a
sulfamatilor cu actiune de CAIs, ca de exemplu cumarinele, fenolii, si fullerenele, au fost raportate
de recent, impreuna cu mecanismul de inhibitie la nivel molecular. Aceste clase de inhibitori
enzimatici demonstreaza asadar un mare interes pentru obtinerea de agenti farmacologici cu diverse
actiuni, si cercetarile in acest domeniu pe plan mondial sunt deosebit de dinamice. Recent, in
colaborare cu M. Barboiu am generat librari constitutionale dinamice (CDL) de CAIs
(sulfonamide), utilizand interconversia amino-carbonil/imina ca si chimie reversibila, combinata cu
legarea noncovalenta in situsul activ al CAs (diverse isoforme mamaliane au fost utilizate in
experimente).3 Am utilizat apoi un screening constitutional paralel al CDL pentru a descoperi CAIs
cu afinitate buna si selectivitate pentru diversele isoforme de interes medical. Am demonstrat in
acest fel ca este posibil sa utilizam un astfel de approach inovativ pentru descoperirea de compusi
cu activitate farmacologica excelenta.
Referinte
1. Supuran, C.T. Nature Rev. Drug. Discov. 2008, 7, 168-184.
2. Supuran, C.T. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 3467-3474.
3. Nasr, G, Petit, E, Vullo, D, Winum, JY, Supuran, CT, Barboiu, M. J. Med. Chem. 2009, 52, 4853-4859.
28
Precursori electroactivi si materiale chirale
Narcis Avarvari
Universitatea din Angers, Franta
Introducerea chiralitatii in sisteme conductoare reprezinta un domeniu de cercetare de mare interes,
deoarece permite accesul la materiale multifunctionale in care chiralitatea poate modula dezordinea
structurala sau se poate exprima prin efectul electric magneto-chiral anisotrop. In consecinta,
accesul la diversi precursori electroactivi chirali este de o importanta deosebita. Foarte recent am
introdus doua noi familii de tetratiafulvalene chirale in care informatia chirala este de diverse tipuri.
Acesti precursori, impreuna cu proprietatile si materialele derivate, vor fi prezentati si discutati in
aceasta conferinta.
29
Partea I: Invatamant si cercetare: un model elvetian
Partea II: Stereoselective synthesis of self-assembled chiral nanostructures
Olimpia Mamula Steiner
Universitatea de Stiinte Aplicate din Vestul Elvetiei, Fribourg, Elvetia
Cercetarea si invatamantul elvetian sunt performante nu numai datorita mijloacelor financiare puse
la dispozitie. Organizarea acestui sistem va fi prezentata pe scurt iar cateva posibilitati de
colaborare intre Universitatea noastra si parteneri din Romania vor fi evidentiate.
Partea stiintifica va fi consacrata sintezei de nanostructuri chirale pe baza de lanthanide utilizand
liganzi de tip pinenbipiridina enantiopuri. Structuri helicale tri- si tetranucleare [1] au fost obtinute
si caracterizate in stare solida (raze X, IR) si solutie (RMN, dichroism circular, MS, etc).
Comportamentul dinamic in solutie a acestor sisteme ca si capacitatile lor de recunoastere
chirala[2] vor fi prezentate.
Referinte
[1] Mamula et al., Inorg. Chem., 2008, 47 (18), 8000–8015
[2] Mamula et al. Angew. Chem., Int. Ed., 2006, 45, 4940-4944.
30
Sisteme cristaline lichide bazate pe lipide cu applicatii in eliberarea controlata a
compusilor terapeutici
Dr. Catalin Nistor
Institutul Camurus AB, Suedia
Sistemele cristaline lichide bazate pe lipide sunt nanostructuri tridimensionale continand atat
domenii lipofile, cat si hidrofile, presente fie ca o retea de canale continue, fie ca structuri izolate.
Datorita naturii chimice particulare, aceste sisteme cristaline pot solubiliza si ingloba un numar
relative mare de agenti terapeutici cu proprietati fizicochimice relativ diferite, precum substante
hidrofobe de dimensiuni mici, peptide, sau proteine.
O proprietate esentiala a sistemului FluidCrystal® bazat pe lipide care il diferentiaza de alte
sisteme similare este ca structura functionala lichid-cristalina continind agentul terapeutic se
formeaza prin auto-asociere imediat dupa administrarea in vivo. Flexibilitatea sistemului si
posibilitatea eliberarii substantelor active in mod controlat in vivo vor fi illustrate prin prezentratea
profilurilor farmacocinetice corespunzatoare, obtinute dupa administrarea sistemului FluidCrystal®
in diferite specii de animale.
31
Administrarea transcutanata a medicamentelor: o abordare microtehnologica
Dr. Ciprian Iliescu
Institutul de Bioinginerie si Nanotehnologie, Singapore
Prezentarea se dezvolta pe analogia dintre administrarea transdermica a unor produsi farmaceutici
si cateva dintre procesele specifice microfabricatiei, subliniind contributiile autorului in domeniul
administrarii transdermice a mediamentelor. Problemele asociate administrarii transdermice sunt
prezentate, analizate si doua solutii originale sunt propuse.
Infuzia transdermica a medicametelor folosind clasicele “patch-uri” in care se afla medicamentul in
solutie concentrata (sursa de difuzie) sunt deja disponibile pe piata. Eficienta acestora este insa
limitata in primul rand datorita structurii pielii si indeosebi a stratului cornos. Stratul cornos
prezinta o structura lipidica, cu o groime de 10-20µm, cu o permeabilitate scazuta pentru
majoritatea solutiilor farmaceutice. Din acest punct de vedere, stratul cornos poate fi considerat ca
o “masca” ce limiteaza procesul de difuzie a medicametelor.
Cum poate fi imbunatatita difuzia transdermica a medicametelor?
Avand ca sursa de inspiratie microfabricatia, raspunsul poate fi: un process de microlitografiere a
stratului cornos. Arii de microace ascustite, fabricate prin microprelucrare pot fi utilizate pentru
penetrarea stratului cornos, prin deschiderea de “ferestre” in acesta. Prin aceste ferestre compusul
farmaceuitc poate fi mai usor difuzat. Aceste microace sunt fabricate din siliciu si au diametre de
ordinul zecilor de microni, principalul dezavantaj fiind acela ca ruperea lor ar putea genera infectii.
O solutie propusa de autor ar fi inlocuirea siliciului cu un material biodegradabil, iar solutia
propusa este siliciul poros.
Alte probleme legate de administrarea trasdermica a produsilor farmaceutici sunt :
- Cantitatea de medicament care poate fi administrata. Similar difuziei in
semiconductoare, exista o stopare a procesului indata ce s-a atins nivelul de concentratie
al sursei. Adancimea si profilul difuziei sunt stabilite de cele doua legi Fick ale difuziei.
- Livrarea de compusi macormoleculari este limitata (similar, dimensiunile elementului
care difuzeaza este esential).
Cum poate fi crescuta eficienta procesului de difuzie?
Raspunsul poate fi: imbunatatind coeficientul de difuzie. Coeficientul de difuzie este o functie de
energia de activare si temperatura. Sigur, cresterea temperaturii nu este o solutie pentru
imbunatatirea difuziei in cazul administrarii transdermice a medicamentelor (pot aparea arsuri ale
32
pielii sau degradarea compusilor farmaceutici). O alta solutie ar fi cresterea energiei de activare.
Aceasta poate fi realizata prin folosirea ultrasunetelor. O metoda noua, patentata: SEMA
(“sonophoretic enhanced microneedles array”), a fost dezvoltata pentru inbunatatirea administrarii
transdermice a produsilor farmaceutici. Aceasta metoda ar putea avea ca echivalent, in
microfabricatie, “implantarea ionica”.
33
10 ani de diagnostic si cercetare genetica in Romania
Lorand Savu
Genetic Lab, Bucuresti, Romania
Genetic Lab SRL s-a infiintat in anul 2000 cu dorinta de a implementa in Romania pentru prima
oara diagnosticul prenatal. Lipsa unor solutii viabile de diagnostic in domeniul geneticii a dus la
abordarea de catre compania Gentic Lab SRL a unor tehnologii noi de biologie moleculara care a
facut ca sa se creasca numarul de analize la aproximativ 200. Realizarea acestora a implicat
dezvoltarea unei infrasctructuri care sa fie in concordanta cu standardele internationale de lucru.
Aceasta infrastructura a permis implicarea companiei si in numeroase proiecte de cercetare
nationale si europene.
34
INDEX PARTICIPANTI
Antonio Radoi
Institutul National de Cercetare – Dezvoltarea pentru Microtehnologie “IMT - Bucuresti” ....................................... 26
Adrian Ionescu
Universitatea Cambridge, Marea Britanie ................................................................................................................... 11
Bogdan C. Simionescu
Universitatea Tehnica “Gheorghe Asachi” Iasi ............................................................................................................. 7
Camelia Bala
Facultatea de Chimie, Universitatea din Bucuresti ...................................................................................................... 21
Catalin Nistor
Institutul Camurus AB, Suedia .................................................................................................................................... 30
Ciprian Iliescu
Institutul de Bioinginerie si Nanotehnologie, Singapore ............................................................................................. 31
Claudiu Supuran
Departamentul de Chimie Universitatea din Florenta, Italia ....................................................................................... 27
D.P.Poenar
Technological University, Singapore .......................................................................................................................... 13
Diana Pelinescu
Facultatea de Biologie, Universitatea din Bucuresti .................................................................................................... 22
Eugen Gheorghiu
Centrul International de Biodinamica, CIB, Bucuresti, Romania ................................................................................ 15
Jenica Neamtu
Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Inginerie Electrica,“ICPE-CA”, Bucuresti .................................. 19
Leonard Stoica
Ruhr-University Bochum ............................................................................................................................................ 12
Lorand Savu
Genetic Lab, Bucuresti, Romania ................................................................................................................................ 33
Mihai Popescu
INCDFM, Bucuresti .................................................................................................................................................... 16
M.Bercu
Facultatea de Fizica, Universitatea Bucuresti .............................................................................................................. 13
Mamula Steiner
Universitatea de Stiinte Aplicate din Vestul Elvetiei, Fribourg, Elvetia ..................................................................... 29
Maria Zaharescu
Institutul „I.G. Murgulescu” Bucuresti .......................................................................................................................... 9
Marius Andruh
Universitatea din Bucuresti, Facultatea de Chimie, Bucuresti, Romania .................................................................... 24
Narcis Avarvari
Universitatea din Angers, Franta ................................................................................................................................. 28
Octavian Popescu
Academia Romana, Institutul de Biologie, Bucuresti .................................................................................................. 20
Simion Astilean
Universitatea Babes-Bolyai, Cluj-Napoca, Romania ................................................................................................... 18
Sorin Melinte
Universitatea Catolica din Louvain la Neuve, Belgia .................................................................................................. 10
Tudor Luchian
Universitatea “A.I. Cuza” – Iasi, Romania .................................................................................................................. 23
Valeria Harabagiu
Institutul de Chimie Macromoleculara “Petru Poni”, Iasi, Romania ........................................................................... 25
.Vasile Parvulescu
Facultatea de Chimie, Universitatea din Bucuresti ........................................................................................................ 8
Vlad Stolojan
Universitatea din Surrey, Marea Britanie .................................................................................................................... 17
Wilhelm Kappel
Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Inginerie Electrica,“ICPE-CA”, Bucuresti .................................. 19
top related