Etapa 1 - P3 2017

Shema de realizare a proiectului


Faza nr. 17

Responsabil: Dr. F. SIMA

Termen de predare: 15.03.2017

Titlu: "Acoperiri subtiri cu caracteristici variabile obtinute cu fascicul laser pulsat pentru o noua generatie de implanturi si tratamente terapeutice"

Rezumat: Tehnicile de depunere laser pulsată (PLD) și de evaporare laser pulsată asistată de o matrice au fost utilizate pentru obținerea de filme subțiri de hidroxiapatită (HA) pe substraturi de titan. Experimentele au fost efectuate într-o cameră de reacție folosind o sursă laser cu excimer KrF* (λ = 248 nm, τFWHM ≈ 25 ns). În urma depunerilor, jumătate dintre probe au fost tratate termic la 500°C în vapori de apă cu scopul de a restabili cristalinitatea și de a îmbunătăți aderența.
Morfologia și topografia acoperirilor, specifice metodelor de depunere, au fost evidențiate prin microscopie electronică și de forță atomică dar și prin profilometrie. S-a demonstrat că acestea depind de tipul depunerii dar și de tratamentul termic. Structura cristalină a acoperirilor, evaluată prin difracție de raze X, a fost îmbunătățită în urma tratamentului termic. Biocompatibilitatea acoperirilor, adeziunea celulară, proliferarea și testele de diferențiere au fost efectuate folosind celule stem mezenchimale umane (MSCs). Rezultatele au arătat că acoperirile HA depuse prin MAPLE și tratate termic au susținut proliferarea celulelor MSCs, în timp ce filmele obținute prin PLD tratate au stimulat diferențierea osteogenică.
Diseminare: „Hydroxyapatite thin films grown by pulsed laser deposition and matrix assisted pulsed laser evaporation: Comparative study” de G. Popescu-Pelin, F. Sima, L.E. Sima, C.N. Mihailescu, C. Luculescu, I. Iordache, M. Socol, G. Socol, I.N. Mihailescu a fost acceptat spre publicare in Applied Surface Science ( http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.10.043 )

Faza nr. 18

Responsabil: Dr. V. CRACIUN

Termen de predare: 15.03.2017

Titlu: "Studiul proprietatilor mecanice ale straturilor subtiri cu aplicabilitate in implantologia tesutului osos"

Rezumat: In faza NUCLEU anterioara am studiat compartamentul biologic al straturilor nanostructurate pe baza de carburi sau nitruri depuse prin tehnica PLD pentru acoperirea suprafetelor de Ti cu aplicabilitate in industria producerii de implanturi medicale. Protezele din titan si aliaje de titan sunt cele mai folosite pentru implanturi deoarece poseda proprietati satisfacatoare de osteointegrare pentru durate de timp previzibile. Doua din dezavantajele majore ale implanturilor pe baza de Ti sunt dizolvarea lenta in perioade lungi de timp in fluide fiziologice si rezistenta mecanica relativ scazuta. Cand exista forte mecanice care actioneaza asupra implanturilor de Ti producand uzura, dizolvarea se poate accelera, iar graunti cristalini pot fi dislocati din implant si incorporati in tesuturile inconjuratoare, cauzand inflamatii ce pot necesita interventii chirurgicale si/sau tratament medicamentos.
Pentru a diminua aceste efecte, am investigat rolul acoperirilor protectoare, care cresc rezistenta la coroziune si reduc rata de uzura. Depunerile PLD au fost efectuate la temperatura camerei pentru obtinerea de acoperiri cu graunti cristalini de dimensiuni nanometrice, care, in cazul desprinderii din material, pot fi mult mai usor incorporati in tesutul adiacent fara cauzarea unor inflamatii. In aceasta etapa am depus filme subtiri de TiN, ZrN, ZrC si carbon pe substraturi de Ti prin depunere laser pulsata (PLD). Aceste structuri au fost anterior investigate fizico-chimic si biologic, cercetarile actuale fiind concentrate pe comportamentul lor mecanic.

Faza nr. 19

Responsabil: Dr. V. DINCA

Termen de predare: 15.05.2017

Titlu: "Obtinerea de biointerfete nanostructurate sub forma de filme subtiri organice hibride biodegradabile bazate pe copolimeri cu factori activi incorporati (ex: proteine morfogenice, curcumina, chitosan, colagen) si caracterizarea morfologica si structurala a acestora prin evaporare laser pulsata asistata de o matrice (MAPLE), optimizarea si caracterizarea morfologica si structurala a acestora"

Rezumat: Obtinerea de biointerfete nanostructurate sub forma de filme subtiri organice copolimerice cu sau fara factori bioactivi incorporati (curcumina) prin evaporare laser pulsata asistata de o matrice (MAPLE) reprezinta o strategie viabila in cadrul aplicatiilor biomedicale. Controlul asupra caracteristicilor biointerfetelor, precum si posibilitatea introducerii de factori bioactivi intr-o matrice polimerica independent de materialele folosite sunt principalele avantaje ale utilizarii metodei laser MAPLE. In cadrul acestei faze s-a urmarit o optimizare a filmelor polimerice biodegradabile pe baza de PEG-PVA in care a fost incorporata curcumina. Acest studiu a inclus evaluarea inflentei solventilor asupra caracteristicilor structurale si morfologice ale filmelor obtinute. Prin optimizarea (studiul influentei solventilor asupra caracteristicilor filmelor) si caracterizarea morfologica (AFM) si structurala (FTIR) a acestora s-a urmarit modularea caracteristicilor biointerfetelor pentru imbunatatirea biofunctionalitatii acestora. Astfel, utilizand metoda de depunere laser (MAPLE), s-a demonstrat incorporarea curcuminei, un compus natural bioactiv, in straturile copolimerice PEG-PVA fara ca functionalitatea si structura acesteia sa fie afectata.

Faza nr. 20

Responsabil: Dr. D. IGHIGEANU

Termen de predare: 15.05.2017

Titlu: "Compozite polimerice pe baza de elastomeri si materiale biodegradabile obtinute prin iradiere cu electroni accelerati cu energie de 6 MeV"

Rezumat: Cea mai importanta etapa in tehnologia de obtinere a cauciucului este vulcanizarea/reticularea. In timpul acesteia, moleculele cu configuratie de lant ale cauciucului se leaga prin legaturi chimice astfel incat la final, masa de cauciuc capata proprietati elastice. Vulcanizarea cauciucului natural este un proces chimic realizat in mod curent prin utilizarea sulfului si a diferiti acceleratori organici. Ca o alternativa la acest proces, s-a dezvoltat vulcanizarea pe baza de peroxizi, preferata datorita proprietatilor noi pe care aceasta le confera produsului final, cum ar fi marirea duratei de depozitare sau stabilitatea cu temepratura. Ambele procese mentionate anterior prezinta acelasi dezavantaj legat de utilizarea de substante chimice care impurifica permanent materialul procesat. In ultimii ani s-a incercat perfectionarea unei alternative la cele doua sisteme de vulcanizare si anume iradierea cu electroni accelerati (EA). Aceasta metoda este curata, cu un consum de energie semnificativ mai mic, se desfasoara la temperatura mediului ambiant, viteza de procesare este mult ridicata, nu necesita adaos de catalizatori, nu conduce la degradarea materialului final, reticularea se produce prin legaturi directe C-C (ceea ce coduce la grade mari de reticulare si nu genereaza deseuri sau pierderi de material. Scopul studiului efectuat in aceasta etapa a fost acela de a obtine prin iradiere cu EA si de a caracteriza eco-compozite pe baza de elastomeri (cauciuc natural si EPDM) si mataeriale de umplutura naturale (rumegus si in). S-a studiat influenta cantitatii de filler (material de umplutura) si dozei de iradiere asupra proprietatilor fizice si mecanice, a densitatii de reticulare si comportamentului in mediu umed.

Faza nr. 21

Responsabil: Dr. A. STAICU

Termen de predare: 15.05.2017

Titlu: "Generarea de structuri coloidale (ex. spume) in picaturi de medicamente folosind radiatia laser si caracterizarea microfluidica a acestora"

Rezumat: Aceast raport prezinta studiul spectroscopic si microfluidic al structurilor coloidale generate prin interactia fasciculului laser cu solutiile de medicamente. Foto-produsii rezultati ca urmare a iradierii solutiilor de medicamente, Vancomicina si SZ-2, cu fascicule laser emise la 266 nm si 532 nm au fost evidentiati prin spectroscopie de absorbtie UV-Vis, fluorescenta indusa laser (LIF), masuratori de tensiune superficiala si spectroscopie in infraroșu cu transformata Fourier (FT-IR). In cazul Vancomicinei, s-au indentificat foto-produsii rezultati din interactia cu radiatiei laser UV prin cromatografie de lichide cuplata cu spectrometrie de masa.

Faza nr. 22

Responsabil: Dr. O. STOICAN

Termen de predare: 14.07.2017

Titlu: "Studiu experimental privind conditiile de mentinere a plasmei, la presiune atmosferica, în campuri electrice combinate"

Rezumat: A fost studiată funcţionarea unui generator de jet de plasmă obţinut la presiune atmosferică, caracterizat prin faptul că este alimentat electric de către două surse de tensiune conectate în paralel, anume o sursă de tensiune continuă (pentru funcţionare normală, ajustabilă în domeniul -600V/ -1000V) şi respectiv un generator de pulsuri de înaltă tensiune (Upeak=-4kV, f=1-100Hz). În acest scop a fost realizat un dispozitiv experimental complet care permite controlul, monitorizarea şi înregistrarea caracteristicilor jetului de plasmă în diverse condiţii de lucru. Întreg sistemul este controlat de către un computer. S-a realizat un circuit îmbunătăţit pentru obţinerea pulsurilor de înaltă tensiune. În cursul măsurătorilor experimentale au fost puse în evidenţă condiţiile de menţinere a plasmei în absenţa pulsurilor de înaltă tensiune. Pe baza acestor observaţii a fost realizat un circuit de control automat al funcţionării generatorului de plasmă. Starea jetului de plasmă este observată simultan atât optic, prin măsurarea radiaţiei optice în infraroşu emise de aceasta, cât şi electric, prin măsurarea curentului de descărcare. Funcţie de starea jetului, circuitul de control inhibă sau iniţiază aplicarea pulsurilor de înaltă tensiune. Această soluţie îmbunătăţeşte fiabilitatea dispozitivului, eficienţa sa energetică şi reduce nivelul perturbaţiilor electromagnetice.