Etapa 2 - P3 2017

Shema de realizare a proiectului


Faza nr. 23

Responsabil: Dr. Carmen Ristoscu

Termen de predare: 15.09.2017

Titlu: "Funcționalizarea suprafeței implanturilor utilizand nanocompoziții cu proprietăți complementare: material bioactiv (biosticle) cu medicament (antibiotic)"

Rezumat: Suprafețele tip implant au fost funcţionalizate cu biomateriale prin tehnici laser pulsate in vederea creșterii rezistentei la coroziune. In același tip, au fost introduse in biomaterialul activ antibiotice pentru o livrare țintita a acestuia dar si pentru a mari timpul de eliberare in organism. Caracterizările fizico-chimice si biologice au validat ipotezele de lucru. Antibioticele comerciale au fost comparate cu produse tradiţionale din medicina Ayurveda. Efectul antimicrobian, prelungit si fără efecte adverse, a fost demonstrat prin teste biologice dedicate.

Faza nr. 24

Responsabil: Dr. Monica Scarisoreanu

Termen de predare: 15.09.2017

Titlu: "Sinteza prin piroliza laser de nanoparticule carbonice si doparea sau acoperirea lor cu platina, utilizand tehnici chimice ude, ca materiale active pentru filtre catalitice"

Rezumat: Au fost sintetizate prin tehnica de piroliza laser mai multe tipuri de nanoparticule pe baza de carbon folosind diversi precursori, senzitivanti si configuratii de injectare ale acestora in zona de reactie. Astfel, nanoparticulelele rezultate au avut structura fullerenica (din C2H4 si N2O) sau au continut pachete grafenice (din C2H2 si SF6, la un raport atomic C/F=3) ori au fost dopate cu fier (din C2H2 ca si precursor majoritar sub forma de flux coaxial si amestec Fe(CO)5 + C2H4 minoritar, central) sau azot (din C2H2 si NH3, raport atomic C/N=2). Toate acest nanoparticule fiind hidrofobe, s-au folosit substante hidrofilizante polimerice policationice (chitosan, poli(clorura de dialildimetilamoniu) PDADMAC sau polietilenimina PEI ramificata protonata) sau surfactant neionic Triton X-100 (in cazul CNx) pentru a obtine dispersii apoase omogene si a adsorbi anionii de [PtCl6]2-din solutie. Nanoparticule foarte fine de Pt s-au format apoi in urma reducerii acestora cu NaBH4 pe suprafetele carbonice. Pasul urmator de centrifugari (14000 rpm) si spalari repetate ale suspensiilor rezultate a dus la eliminarea excesului de polimer/surfactant si agent reducator dar in unele cazuri si la pierderea de nanoparticule de Pt. Dimensiunea foarte redusa (2...5 nm) a nanoparticuleor de Pt a fost evidentiata prin analize de TEM iar prezenta platinei metalice la suprafata nanoparticuleor carbonice evidentiata prin masuratori de XPS.

Faza nr. 25

Responsabil: Dr. Catalin Luculescu

Termen de predare: 15.09.2017

Titlu: "Aplicatii ale spectroscopiei laser pentru industria alimentara"

Rezumat: In acest studiu am urmarit diverse aplicatii ale spectroscopiei Raman legate de industria alimentara. Spectroscopia Raman s-a dovedit a fi un instrument analitic valoros atat pentru identificarea, cat si pentru estimarea cantitativa neinvaziva a campusilor relevanti in industria alimentara. Am analizat aditivi reprezentativi (TiO2) in diverse forme de prezentare, lactate de la diversi producatori de pe piata romaneasca (unt) si diverse fructe (citrice).

Faza nr. 26

Responsabil: Dr. Ruxandra Birjega

Termen de predare: 10.12.2017

Titlu: "Imobilizare enzimei, glucoxidaza pe filme de Ni,Al-LDH"

Rezumat: In aceasta etapa s-a studiat modalitatea de imobilizare a glucoxidazei (GOD) in filmele de hidroxizi dublu stratificati in scopus obtinerii de filme/electrozi modificati folositi ca referinta pentru compararea electrozi pe baza de Ni,Al-LDH ne-enzimatici. Pentru studiile prospective asupra imobilizarii glucoxidazei in filme de hidroxizi dublu stratificati depuse prin PLD s-a ales metoda adsorbtiei. S-a studiat deasemenea rolul cointercalarii unui surfactant dodecilsulfatul de sodiu (DSS) in favorizarea imobilizarii GOD. S-a lucrat cu 3 solutii
1) 1 solutie concentrata de GOD 10 mg/mL
2) 1 solutie diluata de surfactant dodecilsulfat de sodiu (DSS), 0.25 mg/mL
3) 1 solutie 1 :1 de GOD 10mg/mL si DSS 0.25 mg/mL
Rolul surfactantul dodecilsulfat este ca, prin cointercalarea lui, sa favorizeze intercalarea enzimei. Imobilizarea glucoxidazei s-a realizat pe filme de hidroxizi dublu stratificati pe baza de Ni,Al, raport molar Ni/Al=3 depuse prin PLD la 532 nm respectiv 1064 nm. Modalitatea de preparare a tintei folosite la depunere, conditiile de depunere si caracterizarea filmelor sunt descrise in etapa anterioara (filme notate Ni3Al 532 nm, respectiv Ni3Al 1064 nm). Pentru a intelege modalitatea de imobilizare a GOD si rolul pe care il poate juca dodecilsulfatul s-a comparat comportarea filmelor de Ni3Al-LDH cu filme pe baza de Mg, Al respectiv Mg, Al intercalat cu dodecilsulfat. Probele au fost analizare prin spectroscopie in infrarosu cu transformata Fourier (FT-IR) si microscopie electronica prin baleiere (SEM).
Concluzia cercetarii a fost ca glucoxidaza se intercaleaza cu o probabilitate mai mare in filmele de Ni,Al-LDH si mai putin in cele de Mg,Al modificat sau nemodificat cu DS datorita afinitatii Mg, AL-LDH pentru carbonat. Functionalizarea filmelor cu DS poate sa favorizeze intercalarea enzimei daca filmul prezinta un grad de delamelare avansat.

Faza nr. 27

Responsabil: Dr. Gabriel Socol

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Testarea activitatii fotocatalitice a structurilor functionalizate pentru aplicatii in depoluarea apelor"

Rezumat: Au fost sintetizate prin depunere laser pulsată (PLD) trei loturi de acoperiri TiO2 în diferite atmosfere gazoase (O2 - MO, N2- MN și Ar - MA) utilizând un laser cu excimer KrF* (λ= 248 nm și τFWHM = 10 ns), aplicând o rată de repetiție de 40 Hz. Pentru a obține informații relevante cu privire la morfologia, topografia și structura cristalină, acoperirile astfel obținute au fost analizate prin microscopie electronică de baleiaj (SEM), microscopie de forță atomică (AFM) și respectiv difracție de raze X (XRD). Micrografiile SEM de suprafață, aflate în concordanță cu rezultatele AFM, au scos în evidență diferențe morfologice în funcție de natura gazului ambiant din timpul depunerii. Caracterizarea microstructurală a probelor de TiO2 a evidențiat prezența unui amestec de faze anatas și rutil cu cristalinitate scăzută, cu mențiunea că peak-ul principal este cel de la 25,36°, corespunzător planului anatas (101). Mai mult, activitatea fotocatalitică a acoperirilor de TiO2 a fost evaluată prin teste de degradare ale unor soluții de rodamină B (pH = 7) expuse la radiație UV, folosind o lampă cu Hg ce emite la 254 nm, în prezența acoperirilor TiO2 (MO, MN și MA). De menţionat că, spre deosebire de acoperirile TiO2 depuse la presiuni mai joase și caracterizate prin structură compactă şi rugozitate scăzută, doar cele obţinute la presiune mare au prezentat activitate de degradare fotocatalitică a rodaminei B.

Faza nr. 28

Responsabil: Dr. Carmen TISEANU

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Nanosisteme dopate cu lantanide pentru aplicatii de imagistica cu raze X"

Rezumat: Raportul de fata contine studiile noastre privind luminescenta relevanta din punct de vedere biologic a nanoparticulelor dopate cu lantanide pentru aplicatii in teranostica si senzori de temperatura. Luminescenta in infrarosu in jurul valorilor de 980 si 1500 nm a fost obtinuta cu excitare optica si cu raze X in mai multe gazde oxidice dopate cu lantanide, cum ar fi: CeO2, Y2O3, Lu2O3 si Gd2O2S. De asemenea, am obtinut „cvasi” luminescenta persistenta a Eu si Sm in SnO2 cu timpi de viata ai emisiei de ordinul zecilor de ms. Prezentam, de asemenea, un prim raport asupra proprietatilor termometrice ale microparticulelor de Gd2O2S dopat cu Er, Yb cu excitare in infrarosu aproapiat prin conversie superioara in jur de 980 si 1500 nm masurate in intervalul de temperaturi 280-800 K. Proprietatile de termometrie sunt evaluate utilizand atat excitarea in continuu (cw) si in impulsuri de ns cat si variatia lungimii de unda de excitare in profilul de absorbtie al Yb/Er. Desi sensibilitatea la temperatura este putin mai mica la 1500 nm decat la 980 nm, datele noastre reprezinta o prima etapa in deschiderea aplicatiilor termometrice ale acestui material la doua intervale de excitare in infrarosu apropiat relevante biologic. Nanoparticulele au fost optimizate prin utilizarea mai multor strategii: co-doparea cu ioni monovalenti (Li), modificarea concentratiei activatorului dopant (Er: 0.3 ÷ 7%), utilizarea unui co-dopant sensibilizator (20% Yb) si variatia temperaturii de calcinare. Am aratat ca amplificarea emisiilor prin adaugarea Li in Ln, Li-Y2O3 se datoreaza exclusiv imbunatatirii cristalizarii si nu distrugerii structurii locale. Rezultatele noastre au fost publicate in patru reviste ISI: (1) J. Phys. Chem. C. (2017) 121 (26), 14274–14284, (2)Sci. Rep. (2017) 7 (1) 9598, (3) Methods Appl. Fluoresc. (https://doi.org/10.1088/2050-6120/aa9ef9) and (4) J. Alloys Compd. (2017) 711, 627-636.

Faza nr. 29

Responsabil: Dr. Emanuel Axente

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Functionalizarea suprafetelor prin acoperiri combinatoriale de biopolimeri pentru nanomedicina"

Rezumat: O noua generatie de biomateriale implantabile trebuie sa contina suprafete si interfete inteligente, capabile sa moduleze comportamentul celular si mai mult, sa poata rezolva direct probleme clinice specifice. In cadrul acestui raport am investigat si prezentam cercetari recente in domeniul sintezei laser combinatoriale de filme subtiri de biopolimeri cu gradient compozitional pentru aplicatii biomedicale. Vom prezenta pe scurt principalele clase de biopolimeri si importanta unor astfel de filme subtiri pentru aplicatii ca ingineria tisulara si fabricarea de medii instructive pentru celule. Metoda Combinatoriala de Evaporare Laser Pulsata Asistata Matriceal este descrisa, urmata de o selectie de aplicatii si rezultate recente pentru nanomedicina.

Faza nr. 30

Responsabil: Dr. Cristina GHEORGHE

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Efecte de compozitie si structura asupra proprietatilor de absorbtie si emisie a lantanidelor in medii monocristaline si policristaline de grenati micsti"

Rezumat: Investigatii spectroscopice pe ioni Dy3+ dopati in Ca3(Nb,Ga)5O12 (CNGG) si Ca3(Li,Nb,Ga)5O12 (CLNGG) monocristale si ceramici au fost efectuate in scopul evaluarii ca materiale laser pentru emisie in galben, pentru prima data. Monocristalele au fost crescute prin metoda Czochralski iar probele ceramice au fost obtinute prin metoda reactiei in stare solida. Toate probele au fost investigate din punct de vedere spectroscopic (static si dinamic). Parametrii de intensitate Judd-Ofelt obtinuti din tranzitiile f-f ale Dy3+ in monocristale de tip CNGG si CLNGG au fost utilizati pentru a determina ratele totale ale tranzitiilor radiative Ar, rapoartele de ramificare ß si timpii radiativi τr ai nivelelor fluorescente al ionilor Dy3+. Pe baza spectrelor de absorbtie si emisie la temperaturi joase a fost obtinuta o schema partiala de nivele pentru Dy3+ in CNGG si CLNGG. A fost determinata sectiunea eficace de emisie in cazul tranzitiei 4F9/26H13/2 cu emisie in galben. Cinetica emisiei masurata la temperatura camerei a fost analizata cu ajutorul modelului Inokuti–Hirayama iar rezultatele sugereaza ca interactiile de dipol-dipol sunt responsabile pentru procesele de transfer de energie intre ionii Dy3+ dopati atat in CNGG cat si in CLNGG.

Faza nr. 31

Responsabil: Dr. Lucian GHEORGHE

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Cristale optic neliniare avansate pentru generarea de emisie laser la lungimi de unda specifice in domeniul vizibil cu aplicatii in medicina si protectia mediului"

Rezumat: Cristale optic neliniare (NLO) cu topire aproape congruenta de tip LaxGdyScz(BO3)4 (x + y + z = 4) - LGSB au fost crescute prin metoda Czochralski, pentru prima data dupa cunostintele noastre. Au fost proiectate si testate diverse montaje termice care au permis obtinerea de cristale NLO de tip LGSB de calitate optica buna, cu dimensiuni relativ mari de aproximativ 12 mm in diametru si 25-30 mm in lungime. Compozitia topiturii si parametrii de crestere au fost optimizati, iar cristale de cea mai buna calitate au fost crescute dupa directia axei c, din topituri cu compozitia de pornire La0.678Gd0.572Sc2.75(BO3)4, la viteze de tragere si rotatie de 2 mm/h si respectiv 8-10 rpm. Cristalele crescute sunt nehigroscopice, iar masuratorile de difractie de raze X au aratat ca acestea cristalizeaza in grupul spatial noncentrosimetric R32 (Z = 3). Fereastra de transmisie si indicii de refractie au fost masurati si au fost raportate proprietatile de acord de faza pentru generarea armonicii a doua (SHG). Aceste caracteristici favorabile, impreună cu oportunitatea de a creste aceste cristale cu dimensiuni mari prin metoda Czochralski, fac cristalele LGSB foarte promitătoare pentru aplicatii NLO, in special pentru conversia de frecventa a fasciculelor laser de putere medie mare in domeniul spectral vizibil.

Faza nr. 32

Responsabil: Dr. Cristina Surdu-Bob

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Testarea stabilitatii chimice in fluide simulate a straturilor depuse prin TVA pe suprafete polimerice. Analiza morfologica, compozitionala, structurala si de aderenta a filmelor dupa testele de coroziune in fluide simulate"

Rezumat: In cadrul acestei etape s-au continuat investigatiile incepute in etapa I cu privire la obtinerea straturilor DLC de calitate pe fire de sutura comerciale. Au fost realizate depuneri pe esantioane din patru tipuri de fire de sutura. Au fost gasite conditiile optime pentru obtinerea unor straturi DLC continue si fara crapaturi pe fire de sutura din polimeri sau matase/bumbac acoperite cu poliester. Pentru aceasta, s-a utilizat micoscopia optica la diverse mariri, analiza compozitionala (folosind XPS) si analiza grosimii (cu ajutorul XRR). Pentru observarea calitatii straturilor DLC, firele de sutura depuse au fost supuse unui stres mecanic (rulare pe cilindri de diverse diametre) precum si corodarii accelerate in fluide biologice simulate.
Au fost de asemenea realizate depuneri de straturi DLC aderente, pe fire de sutura comerciale de lungime standard de 2.5 m, folosind un dispozitiv mecanic controlat automat. S-a demonstrat faptul ca sursa anodica de inalta tensiune realizata in cadrul laboratorului se poate utiliza cu succes pentru depunerea de straturi DLC aderente, compacte si inerte chimic ce rezista la stres mecanic de rulare.
In cadrul acestui priect sau pus bazele realizarii unei tehnologii de depunere la temperatura ajoasa de straturi subtiri pe substrate sub forma de fir lung. Teste ulterioare standardizate ale firelor de sutura depuse cu strat DLC vor determina aplicarea acestei tehnologii in industrie.

Faza nr. 33

Responsabil: Dr. Andreea Matei

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Fotopolimerizare laser pentru aplicatii biomedicale: procesarea substratelor pentru optimizarea mecanismului de alunecare a lichidului"

Rezumat: Sistemele microfluidice urmeaza tendinta actuala de miniaturizare a biosenzorilor. În această etapa am realizat structuri polimerice cu geometrie controlată prin tehnica de scriere directa cu laser. Prin iradierea unui fotorezist comercial cu un laser ps (λ = 355 nm) au fost fabricate structuri formate dintr-un rezervor și un canal cu diferite dimensiuni. Puterea laserului a variat în intervalul 2-75 mW și viteza de scanare a fost fixată la 0,5 mm / s.
Pentru un al doilea set de experimente, a fost utilizat un laser cu femtosecunde Ti-safir încorporat într-o configurație de polimerizare cu doi fotoni pentru a produce canale similare într-un fotorezist sintetizat in laborator. Microstructurile au fost scrise pe un substrat de sticla cu o viteza de 50 μm/s, cu o putere de excitatie laser de 12, 18 si 24 mW.
Structurile prelucrate au fost în continuare tratate in plasma la presiune atmosferica la temperatura camerei pentru a optimiza procesul de curgere a lichidului. Au fost efectuate experimente suplimentare privind utilizarea acestor structuri ca master pentru obtinerea canalelor micronice in selac.