Etapa I - 2023
Activități de cercetare fundamentală - Partea a I-a
Act. 1.1. Studii de literatură privind:
- structura moleculară, supramoleculară și a morfologiei de suprafață a materialelor (RMN, XRD, monocristal etc.)
- Rezonanța Electronică de Spin (RES) in vitro și a capacității antioxidante a compușilor biocompatibili
- simularea și modelarea moleculară a radicalilor liberi
- captarea gazelor
- stabilirea protocoalelor de obținere a monocristalelor
Etapa II - 2024
Activități de cercetare fundamentală - Partea a II-a
Act. 2.1. Activități de cercetare fundamentală:
- studii asupra structurii moleculare, supramoleculare și a morfologiei de suprafață a materialelor (RMN, XRD, monocristal etc.)
- studii de rezonanță electronică de spin (RES) in vitro și a capacității antioxidante a compușilor biocompatibili
- studii de simulare și modelare moleculară a radicalilor liberi
- studii de captare a gazelor
- stabilirea protocoalelor de obținere a monocristalelor
Act 2.2. Activități de achiziții pentru dezvoltarea infrastructurii de cercetare
Act 2.3. Activități de diseminare a rezultatelor științifice:
- prezentarea rezultatelor obținute la conferințe internaționale/naționale
- participarea la reuniuni de networking cu potențiali colaboratori și/sau stagii de cercetare de scurta (1-3 săptămâni) sau lungă durată (≥ 1 lună)
- pagina web
Studiile realizate în această perioada de implementare au vizat obținerea de hidrogeluri supramoleculare pe bază de unități de G-cvartet, prin integrarea β-ciclodextrinei, și respectiv a acidul 1,4-fenilendiboronic, într-o matrice supramoleculară, pentru a îmbunătăți activitatea antibacteriană. Prin varierea numărului de grupări libere de acid boronic și ajustarea conținutului de guanozină, s-au optimizat eficacitatea antimicrobiană și proprietățile structurale ale hidrogelurilor. O altă direcție s-a axat pe dezvoltarea de noi tipuri de criogeluri pe bază de alcool polivinilic și dextran sintetizat de către bacterii lactice, criogeluri cu potențiale proprietăţi de adsorbţie şi eliberare de substanţe active în diferite medii (Fig.1).
Fig. 1. Imagini SEM reprezentative pentru xerogelurile (A) BdCD-G4_2 și (B) BdCD-G4_6, la o scală – 20 µm. Imagini AFM ale hidrogelurilor: (C) bara de scară – 4 µm, (D) bara de scară – 1 µm, (E) profiluri Z de-a lungul liniilor marcate pe imagini. (F) Modelele PXRD a Norfloxacinului (Nfx) liofilizat, xerogelului BdCD-G4_2 și formulării BdCD-G4_2-Nfx; (G) Imagine SEM a formulării BdCD-G4_2-Nfx, la o scală - 20 µm. (H) Inhibarea creșterii coloniilor bacteriene exprimată ca procent din bacteriile viabile vs. timpul de incubare, și (H) colonii de S. aureus după 2-24 ore de incubare cu hidrogelurile sintetizate.
În paralel, au fost sintetizate două tipuri de micele pe bază de poli(L-histidină)și poli(etilen glicol), încărcate cu doxorubicină/trastuzumab, sisteme dedicate țintirii celulelor tumorale (Fig. 2).
Fig. 2. (a) Reprezentare schematică a secvenței polimerice pHis-PEG și a asamblării acesteia într-o structură micelară capabilă să încorporeze molecule fluorescente model nepolare. (b) Asamblarea copolimerilor funcționalizați cu rodamină B și maleimidă în micele, urmat de atașarea covalentă a trastuzumbului tiolat de suprafața micelelor.
Pentru evaluarea capacității antioxidante au fost dezvoltate protocoale de spectroscopie de rezonanța electronică de spin, care au evidențiat interacțiuni sinergice între amestecuri de antioxidanți naturali (Fig. 3).
Fig. 3. (a) Formulele structurale ale AA, DHF și DPPH, (b) Spectrul RES al DPPH-lui și (c,d) reprezentarea scăderii concentrației de DPPH în urma adăugării antioxidanților. (e) Reprezentarea grafică a inhibiției procentuale a DPPH-lui obținută exteprimental (verde) și teoretic (albastru) pentru diferite rapoarte molare DHF/AA.
Un alt studiu s-a concentrat pe sinteza de nanoparticule de argint utilizând extracte de boabe de Aronia melanocarpa cu rol de agenți reducători și de acoperire, nanoparticule care au prezentat proprietăți antioxidante și antimicrobiene remarcabile.
De asemenea, au fost dezvoltate metode de investigare a proprietăților fizico-chimice ale materialelor poroase, precum sorbția și desorbția gazelor (N2, CO2) și de evaluare a stabilității termogravimetrice.
Alte activități au vizat stabilirea protocoalelor de obținere a monocristalelor utilizând un polimer coordinativ care cuprinde ligandul tetrazolic 1 și ioni de Cu2+, materiale supramoleculare cu potențiale aplicații în stocarea gazelor.
Studiul privind funcționalizarea nanoparticulelor de aur cu metotrexat a evidențiat faptul că AuNPs funcționalizate cu MTX au un potențial promițător pentru diverse aplicații biomedicale, precum terapia țintită a cancerului și tratamentele pe bază de antioxidanți.
Rezultatele obținute în această etapă au fost diseminate în patru articole publicate sau aflate în curs de publicare și printr-o participare la o manifestare științifică internațională.
Etapa III - 2025
Activități de cercetare fundamentală - Partea a III-a
Act. 3.1. Activități de cercetare fundamentală:
- studii asupra structurii moleculare, supramoleculare și a morfologiei de suprafață a materialelor (RMN, XRD, monocristal etc.)
- studii de rezonanță electronică de spin (RES) in vitro și a capacității antioxidante a compușilor biocompatibili
- studii de simulare și modelare moleculară a radicalilor liberi
- studii de captare a gazelor
- stabilirea protocoalelor de obținere a monocristalelor
Act 3.2. Activități de diseminare a rezultatelor științifice:
- publicarea de lucrări științifice în reviste de prestigiu indexate ISI și de articole destinate publicului larg
- prezentarea rezultatelor obținute la conferințe internaționale/naționale
- participarea la reuniuni de networking cu potențiali colaboratori și stagii de cercetare de scurta (1-3 săptămâni) sau lungă durată (≥ 1 lună)
- actualizare pagina web
Studiile desfășurate în această perioadă de implementare au vizat dezvoltarea unor direcții de cercetare complementare, cu potențial ridicat de aplicabilitate în domeniul biomedicinei și al științei materialelor. Un prim obiectiv a constat în dezvoltarea unui vector non-viral pe bază de peptidă, capabil să lege electrostatic secvențe de ADN sau ARN și adecvat pentru aplicații de livrare genică (Fig. 4).
Fig. 4. Sinteza vectorului non-viral Pep1-PEG2K, prin reacționarea grupării maleimidice din structura PEG-ului (PEG2K) cu gruparea tiol din structura peptidului Pep1.
În paralel, au fost sintetizați noi compuși de tip pirolo-fenantridină, în scopul identificării unor potențiali agenți anticancerigeni, cu accent pe tratamentul osteosarcomului (Fig. 5).
Fig. 5. (a) Calea de reacție către sărurile monoquaternare 3a-d. (b) Calea de reacție către compușii 5a-d. (c) Viabilitatea celulară a fibroblastelor normale (HGF) incubate cu compușii (10 și 50 µM) timp de 24 h; citotoxicitatea compușilor selectați (3a-d, 5a și 5b) la 10 și 50 µM asupra liniilor celulare de melanom malign (MeWo) și de osteosarcom uman (HOS și MG-63)după 24 h de incubare.
O altă direcție de cercetare a constat în sinteza de nanoparticule de argint utilizând flavonoidele pure naringin (NG) și naringenin (NGN). Nanoparticulele obținute au prezentat proprietăți antioxidante și antimicrobiene semnificative. Pentru evaluarea capacității antioxidante au fost dezvoltate protocoale de spectroscopie de rezonanță electronică de spin, rezultatele indicând că, după funcționalizarea sub formă de AgNP, aceste flavonoide își amplifică activitatea antioxidantă, posibil datorită unor efecte sinergice între nucleele flavonoidice și ionii de argint (Fig. 6).
Fig. 6. Activitatea antimicrobiană in vitro a nanoparticulelor: inhibarea creșterii celulelor microbiene (a. S. aureus, b. E. coli, c. E. faecalis, d. K. pneumoniae, e. C. albicans, and f. C. glabrata) exprimate ca procent de celule viabile vs timp de incubare. * p < 0.05 ( 10 min – Lev – vs AgNGN pentru E. faecalis, AgNG vs AgNGN pentru C. albicans, Nys vs AgNG și AgNG vs AgNGN pentru C. glabrata; 20 min – AgNG vs AgNGN pentru C. albicans; 40 min – AgNG vs AgNGN pentru S. aureus; 2 h – Lev vs AgNG, AgNG vs AgNGN pentru S. aureus) și ** p < 0.01 (10 min – Lev vs AgNG, AgNG vs AgNGN pentru K. pneumoniae, AgNG vs AgNGN pentru E. coli). Lev – levofloxacin; Nys. - nistatină; min – minute.
Un alt studiu a urmărit obținerea substraturilor SERS pe bază de filme de ZnO decorate direct prin foto-reducere cu nanoparticule de aur, metodă ce exclude utilizarea agenților de legare organici sau a surfactanților (Fig. 7).
Fig. 7. Analiza structurală și morfologică: a) spectrele Raman ale probelor obținute în diferite condiții experimentale; b) investigațiile structurale prin XRD; și c) analiza SEM a microstructurii de suprafață a filmelor de ZnO obținute prin tehnica depunerii prin ablație laser pulsată (PLD) asistată de recristalizarea indusă prin LA.
De asemenea, au fost investigate exopolizaharide cu proprietăți favorabile formării de criogeluri și au fost caracterizate uleiuri de floarea-soarelui ozonate pentru evaluarea in vitro a activității antioxidante.
Un studiu suplimentar a examinat radicalii liberi generați în urma iradierii UV a acidului urocanic și rolul lor în inițierea cancerului cutanat. Pe baza datelor experimentale (MS, UV-Vis), au fost generate și analizate computațional fragmente ROS folosind metode DFT/TD-DFT.
Tot în această etapă au fost efectuate experimente de adsorbție-desorbție a azotului pentru o serie de compuși poroși, aceștia prezentând porozitate permanentă, cu arii specifice BET între 2,7 și 8,4 m²/g și volume totale ale porilor cuprinse între 0,003 și 0,012 cm³/g.
În paralel, au fost inițiate studii privind sinteza unor compuși coordinativi pe bază de acid 4,4'-diamino-2,2'-stilbenedisulfonic, structurile acestora fiind elucidate prin analiza XRD pe monocristal.
Rezultatele obținute în această etapă au fost diseminate prin 12 articole publicate/acceptate spre publicare și prin 4 participări la manifestări științifice internaționale, confirmând impactul și relevanța activităților de cercetare desfășurate. | 
