PN II / PROGRAMUL 4 - "Parteneriate în domeniile prioritare"

 

Aria tematică: 1 - Tehnologia informaţiei şi comunicaţii

 

Titlul Proiectului:

SENZORI BAZAȚI PE ELEMENTE DE DETECȚIE NANOMETRICE PENTRU APLICAȚII ÎN NANO-MEDICINĂ

 

Acronim: SENAN

 

Contract nr.: 12109 / 2008

Cod Proiect: 3120

 

Durata proiectului: 36 luni

Data începerii: 1/10/2008

Data finalizării: 1/10/2011

 

Valoarea totală a proiectului: 2.000.000 lei

 

Director de proiect: Prof. Dr. Horia CHIRIAC (hchiriac@phys-iasi.ro)

 

PARTENERI

Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică Tehnică - IFT Iaşi (INCDFT - IFT Iaşi) - Coordonator

Spitalul Clinic Judeţean de Urgenţe „Sf. Spiridon” Iaşi (SCSP)

Institutul de Chimie Macromoleculară “Petru Poni” Iaşi (ICMPP)

Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” Iaşi, Facultatea de Electrotehnică (UTI)

 

Domeniile de cercetare în care se încadrează Proiectul:

1.7 – Nanoelectronică, fotonică şi micronanosisteme integrate

    1.7.6 – Tehnologii microfluidice, micro/nano- biosenzori, laboratoare pe un cip, ″microarrays″, micro- şi nanostructure şi micro- şi nanosisteme pentru diagnosticare şi tratament medical (inclusive nanomedicină),

    1.7.9 – Tehnologii convergente: micro-nano-bio-info.

 

REZUMATUL Proiectului

Detecţia şi cuantificarea biomoleculelor (analiţilor) reprezintă un obiectiv central al multor arii ale medicinii, începând cu diagnosticul diferitelor boli şi terminând cu descoperirea de noi medicamente. În acest context, atât proprietăţile fizico-chimice ale elementului de detecţie al senzorului cât şi metodele de imobilizare a materialelor biologice capătă o mare importanţă pentru diagnostic, în special în condiţiile detecţiei de analiţi aflaţi în concentraţii foarte scăzute. Pentru un diagnostic medical rapid şi precis, dar şi pentru realizarea de teste biologice sunt necesare dispozitive de detecţie bazate pe biosenzori foarte sensibili, stabili, având un prag de detecţie cât mai scăzut şi care să reuşească  o detecţie eficientă într-un timp scurt.

Propunerea de proiect abordează un subiect complex şi actual din domeniul biosenzorilor magnetici. Proiectul urmăreşte tendinţele curente ale cercetării specifice domeniului privind realizarea şi dezvoltarea de biosenzori noi sau cu caracteristici de detecţie îmbunătăţite în scopul identificării şi cuantificării rapide şi precise a diferitelor specii chimice şi biologice de interes medical (analiţi), în special în condiţiile detecţiei de analiţi aflaţi în concentraţii foarte scăzute.

Proiectul are ca scop realizarea a trei tipuri de senzori magnetici pentru detecţia de analiţi, având la baza funcţionării una dintre următoarele nanostructuri:

1.  o singură nanoparticulă magnetică cu dublă funcţiune: (i) element de detecţie al senzorului şi (ii) receptor al biomoleculelor ţintă;

2.  o singură nanoparticulă magnetică cu o singură funcţiune - exclusiv element de detecţie.

3.  un element de detecţie magnetic nanometric uni- sau multistrat obţinut in-situ cu o singură funcţiune (exclusiv element de detecţie) sau dublă funcţiune (element de detecţie şi receptor);

Proiectul va contribui la acumularea şi dezvoltarea de noi cunoştinţe cu potenţial aplicativ crescut prin (i) realizarea unor noi tipuri de elemente de detecţie ale unor (bio)senzori magnetici utilizând soluţii şi sisteme de realizare bazate pe nanotehnologie; (ii) investigarea proprietăţilor fizico-chimice ale noilor materiale obţinute utilizând echipamente de analiză performante; (iii) îmbunătăţirea performanţelor de detecţie a analiţilor de interes biologic prin realizarea unor noi biosenzori şi, în final, (iv) obţinerea de date experimentale privind detecţia efectivă de biomolecule ţintă.

 

 

Etapele de realizare a proiectului:

 

Etapa I (decembrie 2009) - realizat

Evaluarea (i) proceselor fizice implicate în realizarea de nanostructuri metalice magnetice care să funcţioneze ca elemente de detecţie ale unui micro-senzor magnetic, (ii) a proceselor fizice implicate în manipularea şi poziţionarea unei singure nanoparticule magnetice prin intermediul câmpurilor magnetice (iii) a proceselor de funcţionalizare a suporturilor solide cu (bio)molecule, (iv) a posibilităţilor de realizare a unor structuri polimerice şi, respectiv, structuri macromoleculare speciale care să funcţioneze ca receptori de biomolecule ţintă şi să prezinte proprietăţi de izolator electric; sinteza si caracterizarea unui receptor de biomolecule pe bază de derivat de calixarenă, (v) a posibilităţii de integrare a senzorului magnetic într-un sistem de măsură electronic capabil să detecteze modificările proprietăţilor de magnetotransport ale elementului de detecţie al senzorului.

 

Etapa II (decembrie 2010) - planificat cf. Contractului

Realizarea de nanoparticule cu comportament superparamagnetic (de ex., pe bază de Fe3O4, Co, Ni, Co-Ni, Co-Ni-Fe, Fe-Pt) cu dublă funcţiune: (i) receptor al unor molecule organice sau anorganice de interes şi (ii)  element de detecţie (traductor) al unui senzor micrometric. Teste de detecţie a unor molecule organice sau anorganice prin intermediul microsenzorului obţinut.

 

Etapa III (octombrie 2011) - planificat cf. Contractului

Experimente de laborator orientate spre aplicaţii bio-medicale care utilizează (i) un senzor micrometric bazat pe o singură nanoparticulă magnetică având o singură funcţiune (element de detecţie) şi (ii) particule magnetice micrometrice (dimensiuni 1–10 µm)  şi respectiv submicrometrice (dimensiuni 0,1–1 µm) ca marcheri ai unor biomolecule ţintă de interes biomedical.

 

Etapa IV (octombrie 2011) - planificat cf. Contractului

Realizarea şi caracterizarea unor nanostructuri metalice magnetice uni sau multistrat pentru a fi utilizate ca elemente de detecţie  ale unui microsenzor magnetic (bazat pe efectul MR, MI sau MInd), precum şi teste de detecţie, directă şi respectiv prin intermediul particulelor magnetice, a unor molecule organice de interes medical prin intermediul senzorului respectiv.