Substraturi si nanoparticule de aur cu activitate biologica obtinute prin grefare cu polihidrazide – BIOGOLDSURF


Project Director: Dr. Crisan Daniel

Acronim: BIOGOLDSURF

Cod proiect: PN-III-P1-1.1-PD-2019-0100

Numar contract: PD53 din 2020

Director de proiect: Dr. Daniel Nicolae Crisan

Finantat de: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii, UEFISCDI

Contractat de: Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor (INCDFM)

Status: In desfasurare

Data inceperii: 1 septembrie 2020

Data finalizarii: 31 august 2022

Rezumatul proiectului:

Proiectul are ca scop dezvoltarea unei platforme pentru obtinerea suprafetelor de aur grefate cu polimeri functionali. Pentru a indeplini acest obiectiv, propunem grefarea suprafetelor de aur cu polimeri schela, de tip polihidrazide, si exploatarea functionalizarii chimice post-polimerizare pentru a imprima suprafetelor activitate biologica. Principala provocoare este reprezentata de caracterizarea amanuntita a suprafetelor si interfetelor pentru a intelege si a demonstra functionalizarea polimerilor grefati.
Dezvoltarile tehnologice recente in domeniul metodelor de caracterizare a suprafetelor poate reprezenta fundatia pentru o generatie noua de materiale cu aplicatii biologice. Materialele avansate biotehnologice pot fi obtinute prin grefarea de polimeri pe diferite tipuri de substraturi pentru a modifica interfata intre suprafata si mediul exterior. Proprietatiile de la interfata, precum aderenta, caracterul hidrofilic, reactivitatea chimica sau biocompatibilitatea pot fi ajustate prin modelarea planificata a straturilor polimerice grefate. Suprafetele pot fi modificate pentru a imbunatati sau a diminua interactiunea cu celule sau biomolecule si inclusiv pentru a reda proprietati bactericide sau bacteriostatice. In cazul nanoparticulelor de aur, prin grefarea polimerilor se poate controla marimea particulelor, se poate preveni agregarea si se pot controla proprietatile optice.
Referitor la suprafetele active biologice pentru accelerarea procesului de cercetare si dezolvatare, sinteza substraturilor si nanoparticulelor de aur grefate cu polimeri poate fi un mare consumator de timp, resurse materiale, economice si sintentic problematic din pricina numarului mare de polimeri functionali necesari pentru o investigare amanuntita. Pentru a diminua impactul acestor etape, propunem ultilizarea procesului de functionalizare post-polimerizare a polimerilor grefati pentru a accelera procesul de sinteza si dezvoltare a materialelor cu proprietati biologice optimizabile.

Obiective

  1. Sinteza monomerilor de tip tert-butil acriloilhidrazinacarboxilata si a tert-butil 2-4(etinilbenzoil)hidrazina-1-carboxilata si polimerizarea lor prin polimerizare de tip RAFT sau prin polimerizare catalizata de metale, fie in solutie, sau direct pe suprafete modificate cu aur.
  2. Prepararea de substraturi de aur si nanoparticule de aur grefate cu polimeri de tip polihidrazide prin metoda grefarii de la suprafata, pe suprafata, si grefarea in-situ.
  3. Pentru a demonstra principiul folosirii acestor suprafete de aur grefate cu polihidrazide in domeniul biologic, se va utiliza modificarea post-polimerizare a hidrazidelor pentru a functionaliza suprafetele in vederea immobilizarii biomoleculelor sau a gruparilor chimice ce pot interactiona cu acestea.

PLAN DE REALIZARE

Obiectivul 1: Sinteza monomerilor si a polimerilor

Act. 1.1: Sinteza monomeri - Sinteza si caracterizarea a tert-butil 2-acriloilhidrazinacarboxilat si a tert-butil 2-(4-etinilbenzoil)hidrazina-1-carboxilat.
Act. 1.2: Polimerizarea monomerilor - Polimerizarea RAFT a tert-butil 2-acriloilhidrazinacarboxilat si polimerizarea catalizata de metal a 2-(4-etinilbenzoil)hidrazina-1-carboxilat.

Obiectivul 2: Preparea de substraturi si nanoparticle de aur grefate cu polihidrazide

Act. 2.1: Prepararea substraturilor si a nanoparticulelor - Substraturi de aur vor fi preparate prin evaporare termica, pulverizare catodica asistata de magnetron (sputtering) sau depunere chimica. Nanoparticule de aur vor fi preparate prin reducerea chimica a acidului cloroauric.
Act. 2.2: Ancorarea initiatorilor si agentilor de transfer pe sufrafata - Functionalizarea substraturilor cu tioli functionali urmata de functionalizarea cu agenti de transfer sau initiatori de polimerizare.
Act. 2.3: Grefarea "in-situ" a nanoparticulelor de aur - Formarea de nanoparticule de aur grefate prin metoda "in-situ" cu poli(acriloil hidrazida).
Act. 2.4: Prepararea suprafetelor prin grefarea la suprafata - Polimerii pregatiti anteriori vor fi grefati covalent la suprafatele aurite.
Act. 2.5: Preparare a suprafetelor grefate prin metoda grefarii de la suprafata - Substraturile pregatite si modificate anterior vor fi imersate in solutiile reactiilor de polimerizare.

Obiectivul 3: Functionalizarea suprafetelor prin modificarea post-polimerizare a hidrazidelor

Act. 3.1: Functionalizarea cu derivati ai acidului fenil boronic - Suprafete grefate vor fi functionalizate cu derivati ai acidului fenil boronic, grupare ce se poata lega de grupari de tip carbohidrat precum cele in peretii celulelor de drojdie.
Act. 3.2: Retea de tip polilisina pentru analiza celulara - Supfrafetele vor fi functionalizate cu polilisina sau alte molecule incarcate pozitiv in vederea immobilizarii celulelor de drojdie.
Act. 3.3: Polimeri amfifilici pentru conjugarea cu oligonucleotide - Nanoparticule de aur grefate vor fi modificate cu grupari guanidiniu si aldehyde hydrofobe in vederea conjugarii cu oligonucleotide.

Director Proiect: Dr. Daniel Nicolae Crisan (U-1900-062H-0148)
https://www.brainmap.ro/daniel-nicolae-crisan

Mentor Proiect: Prof. Ileana Cornelia Farcasanu (U-1700-033C-8247)
https://www.brainmap.ro/ileana-cornelia-farcasanu

SEM Image of MUA-AuNP, gold nanoparticles functionalized with 11-mercaptoundecanoic acid:  MUA-AuNP

Contact

Dr. Daniel Nicolae Crisan
Cercetator Stiintific Gradul IIII
E-mail: daniel.crisan@infim.ro

Departament: Laboratory of Multifunctional Materials and Structures


PROJECTS/ PROIECTE NATIONALE


Back to top

Copyright © 2021 National Institute of Materials Physics. All Rights Reserved