stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, seminar informativ, 9 martie 2004

Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

Perspective de colaborare in micro si nanobiotehnologie

Carmen Moldovan

IMT –Bucuresti (www.imt.ro)


INITIATIVE NATIONALE SUCCESE INTERNATIONALE (FP6)

Actiuni Cheie

COLABORARE INTERDISCIPLINARA

TEHNOLOGII DE VARF

NETWORKING


CENOBITE - Centru de cercetare in CENOBITE - Centru de cercetare in nanobiotehnologiinanobiotehnologii

Institutia Coordonatoare: INCD-Microtehnologie Director General : Acad. Dan Dascalu ([email protected])PARTENERI

1. Centrul de “Nanotehnologii” din INCD-Microtehnologie

2. Centrul de "Interactiuni Laser-Suprafata- Plasma" din INCD-Fizica Laserilor, Plasmei

si Radiatiilor

3. Centrul de “Microstructuri si microsisteme pentru monitorizarea mediului si aplicatii

biomedicale” din INCD-Microtehnologie

4. Departamentul de “Neuro-psiho-farmacologie” din Centrul de Cercetari Stiintifice

Medico-Militare

5. Colectivul “Materiale ceramice nanocristaline” din Institutul de Metale Neferoase si

Rare

6. Centrul de “Biologie Moleculara” din Universitatea Bucuresti, Facultatea de Biologie

7. Centrul de “Farmacologie celulara si moleculara” din INCD-Chimico Farmaceutice

8. Centrul de “Microbiologie” din Institutul de Biologie al Academiei Romane

9. Centrul de “Glicobiologie Moleculara” din Institutul de Biochimie al Academiei Romane

10. Laboratorul de “Polimeri bioactivi si biocompatibili” din Institutul de Chimie

Macromoleculara “Petru Poni” Iasi al Academiei Romane


Ce este CENOBITE?

- Un centru de

cercetare virtual, la

nivel national, in

nanobiotehnologie

-O retea

multidisciplinara de

centre de cercetare in

domeniiile: micro si

nanotehnologii, fizica,

chimie, biologie,

medicina si farmacie

Obiective CENOBITE:

-Sa formeze rapid in Romania o “masa critica” intr-un domeniu-

cheie al cercetarii pe plan mondial

-Sa fie un instrument al politicii programului MATNANTECH prin

activitati strategice privind: dezvoltarea noii economii, bazate pe

cunoastere si interactiunea cu celelalte programe din PNCDI

-Sa devina un posibil instrument al politicii MECT pentru domeniile

prioritare si pentru integrarea in Spatiul European al Cercetarii

-Sa fie o ”platforma de lansare pentru colaborarile internationale in

domeniu (exemplu: CENOBITE a intrat in proiectul “Nano To Life”)

-Sa devina o “placa turnanta” pentru utilizarea rapida a cercetarilor

in aplicatii

CENOBITE - Centru de cercetare in CENOBITE - Centru de cercetare in nanobiotehnologiinanobiotehnologii

Institutia Coordonatoare: INCD-Microtehnologie Director General : Acad. Dan Dascalu ([email protected])


Cooperare FP6Cooperare FP6

Nano2LifeNano2Life este o Retea de Excelenta in cadrul FP6, Prioritatea 3, Nano2Life este o Retea de Excelenta in cadrul FP6, Prioritatea 3,

coordonata de Patrick Boisseau (CEA Franta). IMT-Bucuresti este coordonata de Patrick Boisseau (CEA Franta). IMT-Bucuresti este

partener asociat in cadrul Nano2Life.partener asociat in cadrul Nano2Life.

Expertiza IMT in domeniul de activitate al retelei Nano2Life – Proiecte dezvoltate in cooperare

Bio-chips for electrochemical activity investigation of biological media –2001-2002 - 1+6+8 (see the list of partners) Porous silicon matrix for biomedical applications – MATNANTECH, 2001-2004- 1+9 (see the list of partners) Microprobe simulation and recording of neural activity – MATNANTECH, 2001-2004 – 3+4 (see the list of partners) Biopolymeric nanostructured thin films - 2003-2005: 2+6+7 (see the list of partners) Calcium phosphates multilayers as bioactive coatings for bone implants –2003-2005 - 2+7+ Institute “Petru Poni” Iassy Advanced technologies for the synthesis and processing of biocompatible nanocomposite powders - MATNANTECH, 2003-2005: 5+7Biotechnology study of an implantable device for drug controlled releasing - 2003-2005: 7+1 (see the list of partners) Matrix on nanostructured silicon for applications in biology- 2001-2004: 8+1 (see the list of partners)


Cooperare FP6Cooperare FP6


MICRO SI NANOTEHNOLOGII PENTRU STRUCTURI CU APLICATII IN MEDICINA SI

BIOLOGIE

Expertiza si servicii:Simulare si proiectare pentru Microstructuri si MicrosistemeMicrotechnologie pentru procesare de masti si plachete Nanotehnologie pentru obtinerea de dispozitive nanostructurateCaracterizare electrica si structurala


Microprobe photograph: a) SEM, b) optical

b

Microsonde cu canale multiple pot realiza inregistrarea simultana de la un numar de 8-32 canale a potentialelor celulare. De asemenea pot stimula tesuturile prin eliberarea unor curenti mici prin canale aflate la distante bine precizate intre ele. Inregistrarea potentialelor celulare permite investigarea sistemului Nervos central

Microprobe for recording of cells and tissues electrical activity

a

Contact: Carmen Moldovan ([email protected])

Centrul de microstructuri si microsisteme pentru monitorizarea mediului si Centrul de microstructuri si microsisteme pentru monitorizarea mediului si aplicatii biomedicaleaplicatii biomedicale


CHEMFET Sensors for pH, K+, Na+, Mg+2,Ca+2 determination


Contact: Carmen Moldovan ([email protected])



Parteneri: IMT, ROMES S.A, CCMMM

ROSADG 01 este un biosenzor amperometric pentru detectia glucozei in sânge (in gama 10-20mM) Este fabricat intr-o tehnologie planara ne-standard utilizând un film subtire anodic de Al2O3 drept catalizator si strat adsorbant Detectia se realizeaza sub 2 minute. Proiectarea senzorului se bazeaza pe o celula Clarck cu patru electrozi.

Biosenzor amperometric de glucoza

Structura biosenzor asamblata

Lay-out biosenzorTeste

(senzori cu enzima depusa)

Retele matriciale de microalveole suport pentru celule biologice cu aplicatii in medicina si farmacie

Contact: Elena Manea ([email protected])

DEMONSTRATOARE DEZVOLTATE IN IMT-Bucuresti

Retele de microalveole suport pentru celule bilogice (2x2cm) si dimensiunea alveolei Ф= 20 m si adancimi

de 4, 6, 8m

Microalveole pe substrat borosilicat – vedere de sus prin

masca

Imagine SEM -Microalveola pe substrat borosilicat

Noutati:

realizarea microalveolelor bio-compatibile cu geometrii variabile functie de aplicatia specifica (exemplu tip lamela)

tehnologia de realizare a retelelor de matrici microalveolare proiectarea lay-out-ului pentru demonstratoare metoda optica de caracterizare


CENTRUL DE NANOTEHNOLOGII

Parteneri: IMT-Bucuresti, Centrul de Nanotehnologii; Institutul de Biochimie Bucuresti, INCD Fizica Materialelor-Bucuresti

Scopul proiectului Realizarea experimentala a nanostructurilor pe siliciu (siliciu poros) cu proprietati de biocompatibilitate, pentru aplicatii in domeniul biologiei.

MATRICE PE SILICIU POROS PENTRU APLICATII BIOMEDICALE

Persoana de contact: Anca Angelescu, [email protected]

In cadrul proiectului s-au obtinut: (i) straturi de siliciu nanoporos cu porozitate medie de 35-50%, biocompatibile, pe substraturi de siliciu de tip p si p+; (ii) tehnologii de modificare a suprafetei PS in scopul realizarii biocompatibilitatii acestora: tratament termic in oxigen uscat; depunere straturi de carbon; depunere monostrat de carbon; tratament de metilare cu hexametildisilazan; depunere strat de carbura de siliciu amorfa din hexametildisilan; (iii) o matrice test pe siliciu utilizata pentru cultivarea de celule vii.

In functie de structura sa (dimensiunea porilor si a fibrilelor de siliciu), siliciul poros poate

fi clasificat astfel:

- siliciu microporos: pori > 50 nm;

- siliciu mezoporos: pori: 5-50 nm;

- siliciu nanoporos: pori: < 5 nm.

Bioreactivitatea siliciului poate varia cu porozitatea acestuia in felul urmator:• filmele de siliciu microporos de porozitate scazuta (P<50 %) manifesta bioactivitate

(prezenta proprietatea de a se lega de materia vie); filme de hidroxiapatita vor creste pe

suprafata sa in vitro si in vivo; • filmele de siliciu mezoporos de inalta porozitate (P>70 %) manifesta o dizolvare/corodare

substantiala in vitro si in vivo, deci sunt biodegradabile; • siliciul neporozificat nu prezinta depuneri de HPA dupa expunerea la solutii SBF, deci nu

este bioactiv.



Director Proiect: Fiz. Mihaela Miu (e-mail: [email protected])

Parteneri in proiect:Parteneri in proiect:

Institutul de Microtehnologie Bucuresti - coordonatorInstitutul de Microtehnologie Bucuresti - coordonator

- proiecteaza si realizeaza tehnologic structurile test in functie de aplicatii;

- studiaza procesul de corodare electrochimica a capacului rezervoarelor

Institutul de Cercetari Chimico-Farmaceutice BucurestiInstitutul de Cercetari Chimico-Farmaceutice Bucuresti

Institutul Oncologic Al. Treistoreanu BucurestiInstitutul Oncologic Al. Treistoreanu Bucuresti

- studiaza biocompatibilitatea in-vitro/in-vivo a structurilor test;

- studiaza procesul de eliberare controlata electrochimic a substantelor active din rezervoare

CENTRUL DE NANOTEHNOLOGII – IMT BUCURESTI

SISTEM INTEGRAT DE MICROREZERVOARE PE SILICIU PENTRU ELIBERAREA CONTROLATA A

MEDICAMENTELOR


Obiective:Obiective:

Proiectarea si realizarea experimentala a unui sistem integrat de

microrezervoare pe siliciu pentru eliberarea controlata electrochimic a

medicamentelor

proiectarea unor structuri cu numar variabil de microrezervoare, cu volum diferit, in functie de aplicatii;

structuri experimentale cu retele de microrezervoare - obtinute prin corodarea anizotropa a siliciului;

experimentari pentru eliberarea substantelor active din rezervoare prin control electrochimic, capacul avind rol de anodR

ezu

ltate

R

ezu

ltate

p

recon

izate

pre

con

izate



CENTRUL DE NANOTEHNOLOGII

Parteneri: IMT-Bucuresti, Centrul de Nanotehnologii; Institutul de Cercetari Farmaceutice Bucuresti, Centrul de Chimie Organica -Bucuresti

Scopul proiectului

Proiectarea si realizarea experimentala a doua structuri nanoporoase pe siliciu :

(i) membrana nanoporoasa cu rol “de capac” pentru un microrezervor utilizat in eliberarea pasiva a substantelor terapeutice;

(ii) (ii) microrezervor nanoporos-monolit pentru eliberarea controlata a mineralelor (seleniu, crom, magneziu, aur, platina); acestea pot fi distribuite in reteaua de pori, sau in scheletul de siliciu. Pe baza rezultatelor obtinute, se va proiecta si realiza un dispozitiv de eliberare controlata a medicamentelor / mineralelor, implantabil, cu ajutorul caruia vor fi testate componentele nanoporoase.

Siliciu nanostructurat impregnat cu ioni de fier

TEHNOLOGIE DE OBTINERE A MEMBRANELOR DE SILICIU NANOSTRUCTURAT PENTRU UN MICROLABORATOR

FARMACEUTIC (2003-2005)



PARTENERI IN PROIECT:

• Institutul National de Cercetare - Dezvoltare pentru Microtehnologie (IMT Bucuresti)

• UB - Baza de Cercetare cu Utilizatori Multipli - Biologie Moleculara (BCUM-BM Bucuresti)

• DESTER COM

OBIECTIVE ALE PROIECTULUI:

realizarea unui microchip pentru identificarea rapida a materialului genetic (ADN), utilizand

amplificarea fragmentelor de ADN prin metoda PCR (polymerase chain reaction) si analiza produsilor de

reactie.

Reactia de amplificare in lant Reactia de amplificare in lant a oligonucleotidelora oligonucleotidelor

Echipament PCR classic Echipament PCR classic

(termo-amplificator genetic; Eppendorf Mastercycler Model

384);

Observatie:Observatie: costul unui astfel de echipament poate ajunge

pina la 9000$

Reprezentare schematica a structurii propuse in cadrul Reprezentare schematica a structurii propuse in cadrul proiectuluiproiectului

Observatii: Observatii: - dimensiunile stucturii vor fi : 2 x 2 x 0.3mm;

- costurile vor fi de ordinul zecilor de dolari

Chip pentru identificarea ADN-uluiChip pentru identificarea ADN-uluiProiect PNCDI (oct. 2003 – sept. 2005)Proiect PNCDI (oct. 2003 – sept. 2005)

Director de proiect: Dr. Irina Kleps (e-mail: [email protected])Director de proiect: Dr. Irina Kleps (e-mail: [email protected])


CONCLUZII

-Micro si nanotehnologiile se adreseaza lumii micro si nano

-Aplicatiile pentru medicina si biologie inseamna nanodispozitive pentru testare, monitorizare (biosenzori, biocipuri), analiza (LAB ON CHIP), eliberare de medicamente

-Biologia si medicina lucreaza cu si asupra lumii micro si nano (AND, celule, tesuturi)

Interactiunea intre micro si nanoinginerie, biologie, fizica, chimie, medicina poate genera dezvoltarea stiintelor fundamentale si a aplicatiilor practice


MULTUMESC!

[email protected]

stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, seminar informativ, 9 martie 2004

Documents