Nanoparticule magnetice functionalizate pentru biosensori

NATIONAL INSTITUTE of Materials Physics
105 bis Atomistilor Str, 077125 Magurele, CP MG-7, Romania
Proiect 72‐151/2008
NANOPARTICULE MAGNETICE FUNCTIONALIZATE
PENTRU BIOSENZORI
ACRONIM: MAGBIOF
Coordonator
Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Fizica Materialelor
Magurele, 077125, Romania
Director de Proiect
Dr Viorel Constantin SANDU

Parteneri in consortiu
P1-Institutul National de Sticla Bucuresti:
Dr. Mirela Sidonia Nicolescu
P2-Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Stiinte Biologice
Dr. Luminita Tcacenco
P3-Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Fizica si Inginerie
Nucleara “Horia Hulubei”
Dr. Elena Sandu
An
derulare
proiect
Valoarea alocată de la bugetul de stat (lei)
prevazut Total acordat acordat Credite de
angajament
2008 94.716 0 0 0 0
2009 492.964 158.801 94.716 64.085 0
2010 757.964 286.236 0 286.636 0
2011 655.284 0
Total 2.000.000 350.721 0
cofina
ntare
Pagini web:
http://www.magbiof.xhost.ro
http://www.infim.ro/~lab120/projects/2008/PN/pn72-151/index.html

• Obiectivele proiectului
I. Producerea de precursori vitrosi cu proprietati magnetice, stimularea proceselor de nucleatie si
sinterocristalizarea acestora. Separarea nanoparticulelor magnetice monodomeniale, selectarea lor
dimensionala si tratarea lor in vederea functionalizarii.
II. Functionalizarea nanoparticulelor prin atasarea unui efector destinat unor biomolecule tinta care sunt de interes
in investigatii biomedicale.
• Elemente de noutate si originalitate
1. Utilizarea vitroceramicilor pentru obtinerea de nanostructuri magnetice monodomeniale
2. Realizarea de particule cu arhitectura miez‐camasa cu functii diferite in procesul de interactie cu materia vie
(bifunctionalizare) care sa permita si al doilea tip de detectie (de regula optica) alaturi de cea magnetica.
3. Aplicarea de ferite nanometrice rezultate prin devitrificare, de regula hexaferitele de Ba si/sau Sr, in procesele de
functionalizare pentru biodetectie.
4. Utilizarea radiatiei gamma pentru cresterea randamentului recristalizarii prin stimularea formarii de centri de
acumulare a clusterilor metalici pentru formarea de germeni de crestere.
5. Fabricarea de nanoparticule superparamagnetice dedicate annexinei V ca sonda sensibilă pentru identificarea
celulelor apoptotice.
• Beneficiari
1. Comunitatea stiintifica
2. Agenti economici care desfasoara activitati de productie in domeniul biosenzorilor si a biokiturilor.
3. Instruirea studentilor ce efectueaza stagii de lucru pentru pregatirea proiectelor de diploma, a proaspetilor
absolventi sau a doctoranzilor.
4. Dezvoltarea unui spin‐off

An Etape / buget (lei) activitate
Organizatia
executanta
Termene
1.1. Teste preliminare de obtinere de materiale P1 26.02.2009
sinterizate poroase din compozitii vitrose.
1.2. Investigatii morfo-structurale (SEM) CO
2009 Etapa I
Cercetari preliminare asupra
precursorilor si proceselor
de nucleatie
94.714
1.3. Deschidere pagina WEB CO
1.4. Diseminare CO
2009 Etapa II
Obtinerea de nanoparticule
magnetice prin
sinterocristalizare I
64.085/credite de
angajament
2.5. Cercetari asupra mecanismelor si
catalizatorilor de nucleatie a fazelor cristaline in
medii vitroase
2.6. Investigatii morfo-structurale (SEM, XRD)
2.7. Teste biochimice aspra materialelor
sinterizate poroase
2.8. Diseminare
P1 15.12.2009
CO
P2
CO+P1

An Etape / buget (lei) Activitate
2010 ETAPA III
Obtinerea de nanoparticule
magnetice prin
sinterocristalizare II
286236/ credite de angajament
Organizatia
executanta
3.10. Protocol de iradierea gama P3
3.11. Obtinerea de vitroceramici cu proprietati
magnetice din precursori vitrosi de tip
borosilicatic in vederea obtinerii de nanoparticule
magnetice din Fe 3
O 4
, Fe 2
O 3
;
CO
3.12. Sinterocristalizarea sticlelor precursoare
prin tratamente termice pe pulberi / in masa de
material
CO
3.13. Investigatii morfo-structurale (SEM, XRD),
magnetice si spectroscopice ale sticlelor
precursoare (Mössbauer, FTIR)
CO
3.14. Investigatii prin microscopie de forta
atomica
P3
3.15. Cercetari preliminare privind testarea P2
sticlelor nanoporoase ca suporturi pentru
imobilizarea de substante biologic active
(proteine, enzime)
3.16. Iradierea cu radiatie gama a sticlelor P3
precursoare
3.17. Diseminare CO+P1+P2+P3
Termene
15.12.2010

Tineri cercetatori participanti direct la proiect
1. Ion Ivan –doctorand-CO (INCDFM)
2. Cristina Ionescu –doctorand-P3 (IFIN HH)
Alti tineri atrasi la activitatile proiectului
1. Florica Doroftei-doctorand, Universitatea Tehnica “Gheorghe Asachi”-Iasi
2. Stefan Bogdan Vasile-doctorand, Universitatea Politehnica Bucuresti
3. Dr. Iulian Nor-postdoc, Universitatea Tehnica “Gheorghe Asachi”-Iasi
Lucrari publicate sau in curs de publicare cu tineri cercetatori
Faza 1
1. V. Sandu, S. Popa, I. Ivan, C. Plapcianu, E. Sandu, C. Mihailescu, F. Doroftei,
Fabrication and transport properties of manganite-polyacrylamide-based composites, Journal
of Nanomaterials 2009, 429430 2009
Faza 2/2009
1. V. Sandu, S. Popa, I. Ivan, C. Plapcianu, E. Sandu, N. Hurduc, and I. Nor, Polymer
functionalization with manganites, Proc. SPIE Vol. 7493, 74934F (2009)
2. V. Sandu, S. Popa, C. Plapcianu, E. Sandu, N. Hurduc, and I. Nor, Physical Properties of
Manganite-Polysiloxanes Composites Obtained by Co-Precipitation, :AIP Conf. Proc. 1151,
102-105(2009) ADVANCED MATERIALS AND NANOTECHNOLOGY
Faza 3/2010
1. V. Sandu, G. Aldica, S. Popa, E. Sandu, E. Cimpoiasu, N. Hurduc, I. Nor, Fabrication and
Superconducting Properties of MgB 2
Doped with Polysiloxane Based Copolymers, acceptat la
IEEE Applied Superconductivity.
2. V. Sandu, G. Aldica, S. Popa, P. Badica, E. Cimpoiasu, E. Sandu, S. B. Vasile, N. Hurduc, I.
Nor, Use of Preceramic Polymers for Magnesium Diboride Composites trimis la Functional
Materials Letters

1. Diseminare. Publicatii
Faza 1/2009
1. V. Sandu, S. Popa, I. Ivan, C. Plapcianu, E. Sandu, C. Mihailescu, F. Doroftei, Fabrication and transport properties of
manganite-polyacrylamide-based composites, Journal of Nanomaterials 2009, Article ID 429430/1-5 (2009)
Faza 2/2009
1. V. Sandu, S. Popa, I. Pasuk, I. Enculescu, M. S. Nicolescu, S. Radicescu, Nanostructured Ferrite Formation in Borosilicate
Glass, Advanced Materials Research 79-82, 445-448 (2009).
2. V. Sandu, S. Popa, I. Ivan, C. Plapcianu, E. Sandu, N. Hurduc, and I. Nor, Polymer functionalization with manganites, Proc.
SPIE Vol. 7493, 74934F (2009)
3. V. Sandu, S. Popa, C. Plapcianu, E. Sandu, N. Hurduc, I. Nor, Physical Properties of Manganite-Polysiloxanes Composites
Obtained by Co-Precipitation, AIP Conf. Proc. 1151, 102(2009) Advanced Materials and Nanotechnology
Faza 3/2010
1. V. Sandu, M. S. Nicolescu, V. Kuncser, S. Popa, I. Pasuk, E. Sandu, Effect of Nucleators and Intermediates on the Magnetic
Properties of Nanosized Magnetite Obtained by Glass Crystallization, acceptat la Materials Science Forum.
2. V. Sandu, M. S. Nicolescu, V. Kuncser, S. Popa, I. Pasuk, E. Sandu, Structure and Magnetic Properties of Nanosized
Magnetite Obtained by Glass Recrystallization, trimis la Journal Nanoscience and Nanotechnology
3. V. Sandu, G. Aldica, S. Popa, E. Sandu, E. Cimpoiasu, N. Hurduc, I. Nor, Fabrication and Superconducting Properties of
MgB 2
Doped with Polysiloxane Based Copolymers, acceptat la IEEE Applied Superconductivity.
4. V. Sandu, G. Aldica, S. Popa, P. Badica, E. Cimpoiasu, E. Sandu, S. B. Vasile, N. Hurduc, I. Nor, Use of Preceramic Polymers
for Magnesium Diboride Composites trimis la Functional Materials Letters
5. V. Sandu, C. C. Almasan, On the scaling law of some characteristic fields in Y 1−x
Pr x
Ba 2
Cu 3
O 7−δ
trimis la Physica C
6. V. Mihalache, N. Stefan, and F. M. Miroiu, CeO 2
Single Buffer Layer for YBCO Rabits Coated Condactors, acceptat la Revista
de Fizica a Academiei de Stiinte a R. Moldova (prezentata la Conferinta de Stiinta Materialelor si Fizica Materiei Condensate -
MSCMP2010)
7. V. Sandu, S. Popa, I. Pasuk, V. Kuncser, M. Nicolescu, S. Radicescu, Nanosized magnetite formation in Fe-containing glass,
A 9-a editie a Seminarului National de Nanostiinta si Nanotehnologie, Academa Romana, 16 martie 2010.

Materiale si Proceduri
1. 6 tipuri de vitroceramici magnetitice
2. 3 tipuri de ceramica MgB 2
cu nanocentri magnetici prin metoda polimerilor
preceramici
3. 1 tip de ceramica MgB 2
cu incluziuni de nanosfere magnetice incapsulate
in carbon
4. Procedura de tratament chimic si extragere a nanoparticulelor magnetitice
5. Procedura de tratament termic de sinterocistalizare avansata
6. Procedura de sinterizare in plasme de scanteie
7. Procedura de determinare a campului magnetic critic superior
8. Procedura de functionalizare pentru imobilizarea lipazei pancreatice
9. Protocol de iradiere gama a vitroceramicilor magnetice

Activitati si obiective ramase pentru pentru 2011 in conditiile finantarii integrale: Etapa IV
BUGET Acordat 1.554.963 Lei
Conditionarea nanoparticulelor si producerea de arhitecturi complexe
Functionalizarea nanoparticulelor pentru biodetectie
Termen de predare 01.10.2011
Activitate
4.21. Obtinerea de sticle nanoporoase pentru infiltrare cu saruri generatoare de tip feritic CO
4.22. Tratamentele de formare a nanocristalitelor magnetice in sticlele infiltrate CO
4.23. Extragerea si sortarea nanocristalitelor cu proprietati magnetice CO
4.24. Obtinerea de vitroceramici cu proprietati magnetice din precursori vitrosi de tip borosilicatic in vederea obtinerii
de nanoparticule magnetice din Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 ; sinteze preliminare de sticle precursoare SrFe 12 O 19 , BaFe 12 O 19 ,
MnFe 2 O 4 sau CoFe 2 O 4
CO
4.25. Conditionare nanoparticulelor pentru pasivarea suprafetei in raport cu mediile in care sunt distribuite CO
4.26. Investigatii prin microscopie de forta atomica si tehnici nucleare (PES si imprastiere de neutroni) P3
4.27. Teste de functionalizare a nanoparticulelor magnetice in vederea imobilizarii de substante biologic active P2
4.28. Producerea de arhitecturi de nanoparticule cu miez magnetic si camasa nemagnetica prin procese de
sinterocristalizare
CO
4.29. Cercetari asupra difuziei de elemente care pot induce fluorescenta sau luminiscenta in camasile nemagnetice CO
4.30. Caracterizari morfo-structurale, magnetice si spectroscopice CO
4.31. Cercetari privind inducerea de defecte luminiscente prin iradiere gama1 CO
4.32. Cercetari privind inducerea de defecte luminiscente prin iradiere gama2 P3
Organizatia
executanta

activitate
4.33. Cercetari privind functionalizarea cu Annexina V ca efector a nanoparticulelor magnetice si compatibilizarea cu
bio-procedurile ulterioare
Organizatia
executanta
P2
4.34. Caracterizari prin spectroscopie Raman si IR a nanopulberilor functionalizate CO
4.35. Cercetari prin citometrie in flux de evaluare a separarii eritrocitelor senescente prin cromatografie de afinitate P2
4.36. Caracterizarea procesului de detectie in functie de timp (timpul de incubatie), temperature si concentratie de
nanoparticule si stabilirea protocolului de utilizare
P2
4.37. Cercetari asupra reciclabilitatii postfunctionalizare a nanopulberilor magnetice CO
4.38. Demonstrarea efectului de biodetectie si biomanipulare CO+P2+P3
4.39. Identificarea si atribuirea drepturilor de autor CO+P2+P3
4.40. Diseminare CO+P2+P3

Obiective 2011 si activitatile principale care le insotesc la finantare
conform bugetului acordat initial anului 2011
655.284 Lei
I. Obtinerea de sticle nanoporoase pentru infiltrare cu saruri in generatoare de tip feritic.
1.Tratamentele de formare a nanocristalitelor magnetice in sticlele infiltrate
2.Obtinerea de vitroceramici cu proprietati magnetice din precursori vitrosi de tip borosilicatic in
vederea obtinerii de nanoparticule magnetice din Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 ; sinteze preliminare de sticle
precursoare SrFe 12 O 19 , BaFe 12 O 19
3.Extrager ea si sortarea nanocristalitelor cu proprietati magnetice
4.Conditionare nanoparticulelor pentru pasivarea suprafetei in raport cu mediile in care sunt
distribuite
5.Cercetar i privind inducerea de defecte luminiscente prin iradiere gama
II. Functionalizarea nanoparticulelor pentru biodetectie
1.Cercetari privind functionalizarea nanoparticulelor magnetice cu Annexina V ca efector si
compatibilizarea lor cu bio-procedurile ulterioare.
2.Cercetari prin citometrie in flux de evaluare a separarii eritrocitelor senescente prin
cromatografie de afinitate
3.Caracterizarea procesului de detectie in functie de timp (timpul de incubatie), temperature si
concentratie de nanoparticule si stabilirea protocolului de utilizare
4.Cercetar i asupra reciclabilitatii postfunctionalizare a nanopulberilor magnetice.
5.Demonstrarea efectului de biodetectie si biomanipulare
6.Identificarea si atribuirea drepturilor de autor
7.Diseminare: Se vor pastra cel putin angajamentele prevazute initial privind numarul de
publicatii si comunicari.