FOTOPOL

Procesare fotonica de bio polimeri

Proiect Nr. 71-111 /14.09.2007

Contractor: Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiei (INFLPR)Director Proiect: Dr. Maria DINESCU

Procesare fotonica de bio polimeri

Valoarea proiectului: 2.098.450 leiBuget de stat: 2.000.000 leiDurata contractului: 33 luni

Parteneri Numele abreviat

P1: Institutul de Chimie Macromoleculara Petru Poni ICMPP

P2: Institutul de biochimie IB

P3: Universitatea Politehnica Bucuresti UPB

P 4: SC INCERPLAST SA INCERPLAST

http://ppam.inflpr.ro/FOTOPOL_ro.htm

Numele abreviat

institutie

2007 2008 2009 2010 Total

B C B C

Buget Credite

B C B CB C B C

INFLPR 10.100 460.000 69.494 22.123 238.283 800.000ICMPP 6900 112.000 30.000 11.500 139.600 300.000

IB 11.500 112.000 30.000 11.500 135.000 300.000UPB 11.500 112.000 30.000 11.500 135.000 300.000

INCERPLAST 20.000 5.000 182.000 64.000 9.250 2.007 3.600 781 85.150 26.662 300.000 98.450Total proiect 60.000 5.000 978.000 64.000 168.744 2.007 60.223 781 733.033 26.662 2.000.000 98.450

Obiectivul general - elaborarea unor tehnologii de ultima generatie pentru procesarea fotonica a polimerilor la nivel micro si nanometric pentru aplicatii in medicina si biologie.

Obiectivele tehnologice:a) realizarea unor ansambluri experimentale de mare performantab) sinteza si evaluarea de materiale polimerice noi cu aplicatii in medicina si biologiec) dezvoltarea tehnologiilor de procesare fotonica a polimerilord) crearea de structuri polimerice functionale cu aplicabilitate in biologie si medicina.e) testarea proprietatilor de biocompatibilitate a structurilor realizatef) testarea structurilor 3D “scaffold” prin prepararea de grefe dermale si osoase

BENEFICIARI:- Institutele de cercetare (INFLPR, IB, ICMPP): Cunostintele acumulate in cadrul proiectului FOTOPOL au ajutat la cistigarea unui proiect NATO si a unui proiect european, pe tema procesarii laser (INFLPR)- Universitatea (UPB) – accesul studentilor la activitatea de cercetare implicata de proiectul FOTOPOL- Unitatile din sistemul sanitar, universitatile de medicina, prin implicarea societatii INCERPLAST

Studii privind prepararea polimerilor si metodele experimentale de procesare si caracterizare a materialelor polimerice cu aplicatii in medicina si biologie

Nume abreviat B C

INFLPR 10.100

ICMPP 6900

IB 11.500

UPB 11.500

INCERPLAST 20.000 5.000

Total etapa 60.000 5.000

•Difractometru de raze X: 1.000 LEI din 158.000 LEI (valoare totala)

Etapa I - decembrie 2007

Etapa I - decembrie 2007

Realizat• Studii privind obtinerea polimerilor pentru aplicatii in medicina, instrumentar medical si biologie, fotoprocesarea si caracterizarea acestora• Selectarea protocoalelor test pentru biocompatibilitate si toxicitate a polimerilor • Upgradarea sistemului de depunere MAPLE pentru obtinerea de filme subtiri polimerice (INFLPR)• Design-ul si constructia sistemului de „foto-scriere” 3D prin polimerizare cu 2 fotoni (INFLPR)

Etapa I - decembrie 2007

Sistem de rotatie tinta

Sistem de racire cu

azot lichid

Tinta

Substrat

Suportul tintei

Suportul substratuluiFascicul

laserMaterial

evaporat

Sistem MAPLE

Sistem LIFT/ Fotopolimerizare

Etapa II - iunie 2008 Metoda de realizare recepturi si procesare fotonica depoliclorura de vinil. Elaborare metoda de obtinere a unor organo-silicati

Numele abreviat 2008B C

INFLPR 460.000ICMPP 112.000

IB 112.000UPB 112.000

INCERPLAST 182.000 64.000Total 978.000 64.000

Monocromator / spectrograf: 136.215,11 LEI (INFLPR)Difractometru de raze x (XRD): 13.785 LEI (INFLPR)Microscop optic cu lumina directa: 35000 LEI din 137.197,03 LEI (ICMPP)Masina de injectie: 37656 LEI din 150 626 LEI (INCERPLAST)Calculatoare electronice si echipamente periferice: 8832 LEIMijloace de transport: 16 737 leiTotal achizitii: 248.225,11 LEI

Etapa II - iunie 2008

Realizat• S-au realizat 2 recepturi de PVC de uz medical• Structuri bi si tri dimensionale in policlorura de vinil prin foto procesare, caracterizate morfologic• Esantioane de policlorura de vinil, biocompatibile si non-toxice, procesate fotonic pentru eliminarea monomerului rezidual de clorura de vinil, caracterizate termic• Metoda de preparare silicati modificati organic• 6 metacrilati hibrizi fotopolimerizabili si s-au stabilit conditiile de obtinere a acestora in laborator pentru a evita reactii de polimerizare si/sau hidroliza.

Etapa II - iunie 2008

Imagine de microscopie optica a suprafetei unui film de PVC depus prin MAPLE

LIFT

Imagini ale materialului (PVC) transferat prin LIFT a) cu triazena ca strat intermediar; b) fara triazena ca strat intermediar

Etapa II - iunie 2008

Adeziunea celulelor HeLa pe suprafata placutelor de policlorura de vinil obtinute in diferite conditii de iradiere: 266 nm, 4.5 mJ, 10 Hz si timp de iradiere 30s (A), 40s(B), 50s (C), 60s (D) sau 1064 nm, 10Hz, 60s si 80 mJ (D)

Adeziunea celulelor pe placutele de policlorura de vinil iradiate laser

Imagini de microscopie de fluorescenta a celulelor HeLa crescute pe suprafata de control standardizata pentru cresterea celuleleor in conditii optime.

Etapa III - iulie 2009 Elaborare model experimental privind sintetizarea de silicati modificati organic : procesarea fotonica a acestora si caracterizarea lor

Numele abreviat2009

B CINFLPR 69.494ICMPP 30.000

IB 30.000UPB 30.000

INCERPLAST 9.250 2.007Total proiect 168.744 2.007

Etapa III - iulie 2009

Realizat• S-au sintetizat 4 metacrilati hibrizi fotopolimerizabili • S-au preparat 2 monomeri de tip oligomer hibrid care contin lanturi lungi de polidimetilsiloxan• S-au produs 2 triacrilati organici, care pot fi utilizati drept co-monomeri in procesul de polimerizare fotonica.• Structuri bidimensionale de ormosili, obtinute prin procesare fotonica (2PP); caracterizarea acestora• S-au preparat grefe dermale si osoase pe structurile 2D (celule stem mezenchimale umane si celule fibroblaste epiteliale)

Etapa III - iulie 2009

CH2

CH3

O

ONH

NH

O

SiO CH3

CH3

O

CH3

SIM 1: N,N’-(metacriloiloxietildietoxi-metilsililpropil) uree

CH2

CH3

O

OO N

H

O

SiO

OO

CH3

CH3

CH3SIM 4: Trietoxisililpropilcarbamioloxibutilmetacrilat

Etapa III - iulie 2009

Celule stem mezenchimale umane

Celule epiteliale MRC-5

Participare tineri cercetatori

• Etapa 1: Numarul persoanelor cu studii superioare

31

Din care participanti sub virsta de 35 de ani

12

1 Matei (Purice) Andreea • Depuneri filme subtiri polimerice prin MAPLE, SEM• Polimerizare cu 2 fotoni

2 Filipescu Mihaela Studii AFM pe materiale organice

3 Epurescu George •Design sistem scriere laser•Iradiere laser placute policlorura de vinil

4 Scarisoreanu Nici Doinel Upgradare sistem MAPLE

5 Stroea Lenuta • Studii literatura biomateriale• Obtinerea de monomeri hibrizi (Ormosil)

6 Paul STANESCU • Studii privind testarea biomaterialelor in vitro si in vivo in vederea imbunatatirii biocompatibilitatii • Analize termince ale polimerilor obtinuti

7 Sorina GAREA

8 Adriana LUNGU

9 Celina PETREA

10 Lazar Catalin • Modelul experimental de studiu pentru determi-narea biocompatibilitatii substratelor sintetice. • Teste de biocompatibilitate si toxicitate pe materialele noi, prin testarea viabilitatii liniilor celulare (eucariote, stem, epiteliale)

11 Chiritoiu Marioara

12 Chiritoiu Gabriela

13 Catalin Goldner-Constantinescu

Investigarea procesului de iradiere laser si identificarea paramentrilor optimi

14 Anca Nedelcea Studii AFM, microscopie optica

15 Valentina Dinca Obtinere de pixeli transferati laser (LIFT) de policlorura de vinil

16 Alexandra Palla-Papavlu Depunere de filme subtiri de policlorura de vinil

• Etapa 3: Numarul persoanelor cu studii superioare

33

Din care participanti sub virsta de 35 de ani

16

Numarul persoanelor cu studii superioare

36

Din care participanti sub virsta de 35 de ani

13

• Etapa 2:

Deplasari tineri

Etapa 2: •Valentina Dinca, Alexandra Palla-Papavlu, 18-25.06.08 Chania-Grecia, 6th European Symposium on Biomedical Engineering"• Lungu Adriana, Petre Celina, 28.05-01.06.08 Amsterdam, Olanda, The 8th World Biomaterials Congress•Valentina Dinca, conferinta New frontiers in micro and nano photonics, Florenta, Italia 21-27.04.08, “Avidin-biotin Mediated Assembly for 2D and 3D Micropaterning of Amyloid Peptides Using Laser Technologies”

Etapa 3:• Alexandra Palla-Papavlu si Antoniu Moldovan – schimb de experienta la partenerul 1, ICMPP, la Iasi• Catalin Goldner-Constantinescu, Frontiers in Polymer Science International Symposium Celebrating the 50th Anniversary of the Journal polymer, 7-9 June 2009 • Congress Centrum Mainz, Germania • Andreea Matei – schimb de buna practica cu la partenerii ICMPP,Iasi si IB, Bucuresti

Diseminare

Etapa 2: • POSTER la Congresul de Chimie, 2nd EuCheMS Chemistry Congress 2008, Sept.16-20,

Torino, Ialia, “Synthesis and evaluation of novel photoreactive hybridmonomers for composite resins”, V. Melinte, E.C. Buruiana, T. Buruiana, A. H. Aldea, M. Dinescu

• POSTER la International Workshop on BIOMACROMOLECULES 2008, Stockholm, 1-4 June, 2008, “Laser Processing Biocompatible Polymers”, Eleonora Nemes, Maria Dinescu, Maria Stanica, Maria Rapa, Elena Grosu

• Prezentari la The 8th World Biomaterials Congress, 28 Mai - 1 iunie 2008, Amsterdam, Olanda:The Characterization of Some Dental Composites with Micro - and Nanofiller; A. Lungu, C. Ghiţulică, S. Gârea, G. Voicu, H. Iovu si Biocompatibility of Crosslinked Collagen Matrices with Osteoprogenitor Cells for Bone Defects Repairing, M.G. Albu, I. Titorencu, A. Lungu, V. Trandafir, V. Jinga, R Trusca

Etapa 3: • Prezentare orala la Conferinta ICO Topical meeting on “Emerging Trends and Novel Material in Photonics”, Grecia 6-9.10.2009, Two Photon Polymerization of ormosils, Maria Dinescu, A. Matei, M. Zamfirescu, G. Epurescu, C. Luculescu, E.C. Buruiana, T. Buruiana, C. Lazar, L. Sima, S.M. Petrescu • Prezentare invitata la Universitatea Johanes Kepler, Linz, Austria cu titlul: “Laser processing of advanced materials” , Maria Dinescu, 28 iulie 2009• Poster la Epf’09 European Polymer Congress, Graz, Austria, 12-17 iulie 2009, “Synthesis and evaluation of novel alkoxysilane urethane/urea methacrylates for applications in dental composite resins”, T. Buruiana, V. Melinte, E.C. Buruiana, M. Dinescu• Poster la Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering, September 9-12, 2009, ORGANIC AND INORGANIC NETWORK DEVELOPMENT IN ORMOSILS: EFFECTS ON THERMAL PROPERTIES, Adriana Lungu, Horia Iovu, Emil C. Buruiana, Tinca Buruiana, Alexandra Palla-Papavlu, Andreea Matei, Maria Dinescu• Poster la First international Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials, 15-19 martie 2009, Tours, Franta, New Nanocomposites Based on Methacrylic Polymers and Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane, N. M. Şulcă, A. Lungu, S. A.Gârea, H. Iovu• Postere la Frontiers in Polymer Science International Symposium Celebrating the 50th Anniversary of the Journal polymer, 7-9 June 2009, Congress Centrum Mainz, Germania, Polyacrylic acid: thermal stability and thin films deposition by matrix assisted pulsed laser evaporation (MAPLE), C. Constantinescu, P. Rotaru, E. Morintale, V. Ion, Maria Dinescu si Thermal stability and thin films deposition of polyaniline by matrix assisted pulsed laser evaporation (MAPLE), C. Constantinescu, P. Rotaru, C. Luculescu, V. Ion, Maria DinescuPrezentare orala acceptata la High Power Laser Ablation Conference, Santa Fe, USA, 18-22 Aprilie 2010, Two Photon Polymerization of ormosils A. Matei, M. Zamfirescu, G. Epurescu, C. Luculescu, M. Dinescu, E.C. Buruiana, T. Buruiana, C. Lazar, L. Sima, S.M. Petrescu

DiseminareArticole:N. M. Şulcă, A. Lungu, R. Popescu, S. A. Gârea, H. Iovu, New polymeric nanocomposites based on Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes, Revista Materiale Plastice, vol. 46, Nr. 1, 2009 N. M. Şulcă, A. Lungu, G. Voicu, S. A. Gârea, H. Iovu, Advanced characterization of polyhedral oligomeric silsesquioxanes used for nanocomposites synthesis, Revista Materiale Plastice, vol. 46, nr. 2, 124-128, 2009 N. M. Şulcă, A. Lungu, S. A. Gârea, H. Iovu, Monitoring the synthesis of new polymer nanocomposites based on different Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes using Raman Spectroscopy, J. Raman Spectrosc. 40, 1634–1640, 2009

Dinca V., Kasotakis E., Mourka A., Ranella A., Farsari M., Mitraki A., Fotakis C., Fabrication of amyloid peptide micro-arrays using laser-induced forward transfer and avidin-biotin mediated assembly, Physica Status Solidi C-Current Topics In Solid State Physics, Vol 5 (12), 3576-3579, 2008 

Dinca, V; Kasotakis, E; Catherine, J, et al., Directed three-dimensional patterning of self-assembled peptide fibrils, Nano Letters Volume: 8 Issue: 2 Pages: 538-543, 2008  

Dinca, V; Catherine, J; Mourka, A, et al., 2D and 3D biotin patterning by ultrafast lasers International Journal Of Nanotechnology Volume: 6 Issue: 1-2 Pages: 88-98, 2009

Lucrari internationale

Lucrari interne Comunicari internationale

4 2 11

Participare proiecte internationale:

1. Proiect NATO SfP 982671 Polymers Based Piezoelectric Sensor Array for Chemical Warfare Agents Detection (Polymer Sensor TFBAR) – Parteneri: Italia si Elvetia – 292.000 Euro, din care 242.000 Euro sint alocati INFLPR. (2007-2010)

2. Proiect FP7: STRP 033297 "Single step 3D DEposition of complex nanopatterned Multifunctional Oxides thin films" -  (3D-DEMO) (2006-2010)

3. Proiect FP7:247868 “e-LIFT— Laser printing of organic/inorganic material for the fabrication of electronic devices” 2009-2011