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

1. Perspective de colaborare in micro si nanobiotehnologie Carmen Moldovan IMT –Bucuresti (www.imt.ro) Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

2. INITIATIVE NATIONALE  SUCCESE INTERNATIONALE (FP6) Actiuni Cheie COLABORARE INTERDISCIPLINARA TEHNOLOGII DE VARF NETWORKING Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

3. CENOBITE - Centru de cercetare in nanobiotehnologii Institutia Coordonatoare: INCD-Microtehnologie Director General : Acad. Dan Dascalu (dascalu@imt.ro) • PARTENERI • Centrul de “Nanotehnologii” din INCD-Microtehnologie • Centrul de "Interactiuni Laser-Suprafata- Plasma" din INCD-Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiilor • Centrul de “Microstructuri si microsisteme pentru monitorizarea mediului si aplicatii biomedicale” din INCD-Microtehnologie • Departamentul de “Neuro-psiho-farmacologie” din Centrul de Cercetari Stiintifice Medico-Militare • Colectivul “Materiale ceramice nanocristaline” din Institutul de Metale Neferoase si Rare • Centrul de “Biologie Moleculara” din Universitatea Bucuresti, Facultatea de Biologie • Centrul de “Farmacologie celulara si moleculara” din INCD-Chimico Farmaceutice • Centrul de “Microbiologie” din Institutul de Biologie al Academiei Romane • Centrul de “Glicobiologie Moleculara” din Institutul de Biochimie al Academiei Romane • Laboratorul de “Polimeri bioactivi si biocompatibili” din Institutul de Chimie Macromoleculara “Petru Poni” Iasi al Academiei Romane Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004 Cum puteti deveni membru asociat al CENOBITE?Daca sunteti un simplu cercetator:convingeti-va seful sa afilieze colectivul Dvs. la CENOBITE.Daca sunteti sef al unui colectiv de cercetare:trimiteti un mesaj email coordonatorului CENOBITE, Acad. Dan Dascalu, Manager general al INCD-Microtehnologie, la dascalu@imt.ro. 32B, Erou Iancu Nicolae Street, PO-BOX 38-160, Bucharest, ROMANIA Tel: +40-1-490.82.12; +40-1-490.84.12; +40-1-490.85.84; Fax: +40-1-490.82.38; +40-1-411.46.61 http://www.imt.ro

4. CENOBITE - Centru de cercetare in nanobiotehnologii Institutia Coordonatoare: INCD-Microtehnologie Director General : Acad. Dan Dascalu (dascalu@imt.ro) 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 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 Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

5. Cooperare FP6 Nano2Life Nano2Life este o Retea de Excelenta in cadrul FP6, Prioritatea 3, coordonata de Patrick Boisseau (CEA Franta). IMT-Bucuresti este partener asociat in cadrul Nano2Life. Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

6. Cooperare FP6 • 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+7 • Biotechnology 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) Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

7. MICRO SI NANOTEHNOLOGII PENTRU STRUCTURI CU APLICATII IN MEDICINA SI BIOLOGIE Expertiza si servicii: Simulare si proiectare pentru Microstructuri si Microsisteme Microtechnologie pentru procesare de masti si plachete Nanotehnologie pentru obtinerea de dispozitive nanostructurate Caracterizare electrica si structurala Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

8. Centrul de microstructuri si microsisteme pentru monitorizarea mediului si aplicatii biomedicale a Microprobe for recording of cells and tissues electrical activity • 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 b • Microprobe photograph: a) SEM, b) optical Contact: Carmen Moldovan (cmoldovan@imt.ro) Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

9. Centrul de microstructuri si microsisteme pentru monitorizarea mediului si aplicatii biomedicale CHEMFET Sensors for pH, K+, Na+, Mg+2, Ca+2 determination Contact: Carmen Moldovan (cmoldovan@imt.ro) Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

10. Centrul de microstructuri si microsisteme pentru monitorizarea mediului si aplicatii biomedicale Biosenzor amperometric de glucoza 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. Teste (senzori cu enzima depusa) Structura biosenzor asamblata Lay-out biosenzor Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

11. Imagine SEM -Microalveola pe substrat borosilicat Microalveole pe substrat borosilicat – vedere de sus prin masca Retele de microalveole suport pentru celule bilogice (2x2cm) si dimensiunea alveolei Ф= 20 m si adancimi de 4, 6, 8m Retele matriciale de microalveole suport pentru celule biologice cu aplicatii in medicina si farmacie Contact: Elena Manea (elenam@imt.ro) DEMONSTRATOARE DEZVOLTATE IN IMT-Bucuresti • 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

12. CENTRUL DE NANOTEHNOLOGII MATRICE PE SILICIU POROS PENTRU APLICATII BIOMEDICALE Persoana de contact: Anca Angelescu, ancaa@imt.ro 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. Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

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

14. CENTRUL DE NANOTEHNOLOGII – IMT BUCURESTI SISTEM INTEGRAT DE MICROREZERVOARE PE SILICIU PENTRU ELIBERAREA CONTROLATA A MEDICAMENTELOR Director Proiect: Fiz. Mihaela Miu (e-mail: mihaelam@imt.ro) • Parteneri in proiect: • Institutul 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 Bucuresti • Institutul Oncologic Al. Treistoreanu Bucuresti - studiaza biocompatibilitatea in-vitro/in-vivo a structurilor test; • - studiaza procesul de eliberare controlata electrochimic a substantelor active din rezervoare Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

15. CENTRUL DE NANOTEHNOLOGII – IMT BUCURESTI • 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 pentrueliberarea substantelor active din rezervoare prin control electrochimic, capacul avind rol de anod Rezultate preconizate Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

16. CENTRUL DE NANOTEHNOLOGII TEHNOLOGIE DE OBTINERE A MEMBRANELOR DE SILICIU NANOSTRUCTURAT PENTRU UN MICROLABORATOR FARMACEUTIC (2003-2005) 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 : • membrana nanoporoasa cu rol “de capac” pentru un microrezervor utilizat in eliberarea pasiva a substantelor terapeutice; • (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 Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004 Persoana de contact: Anca Angelescu, ancaa@imt.ro

17. CENTRUL DE NANOTEHNOLOGII – IMT BUCURESTI Chip pentru identificarea ADN-ului Proiect PNCDI (oct. 2003 – sept. 2005) Director de proiect: Dr. Irina Kleps (e-mail: irinak@imt.ro) • 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. Echipament PCR classic (termo-amplificator genetic; Eppendorf Mastercycler Model 384); Observatie: costul unui astfel de echipament poate ajunge pina la 9000$ Reprezentare schematica a structurii propuse in cadrul proiectului Observatii: - dimensiunile stucturii vor fi : 2 x 2 x 0.3mm; - costurile vor fi de ordinul zecilor de dolari Reactia de amplificare in lant a oligonucleotidelor Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004

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

19. MULTUMESC! cmoldovan@imt.ro Stiintele vietii, genomica si biotehnologia pentru sanatate, Seminar informativ, 9 martie 2004