Senzori bimodali pentru biomarkeri ai stresului oxidativ: Electrochimia + Spectrometria de Masă pe suprafețe duale de Si-grafenă și nanoace de Carbon
PN-IV-P8-8.3-PM-RO-FR-2025-0245
(15BMFR / 01.07.2026)
Rezumatul proiectului
Identificarea biomoleculelor folosind nanomateriale prietenoase cu mediul și eficiente economic în senzoristică, pentru monitorizare în timp real, în medii biologice, cu selectivitate/sensibilitate îmbunătățită, având complementaritate, miniaturizare, portabilitate, multiplexare, cost și timp redus al analizelor, domenii de aplicare extinse, automatizare a preparării probelor, sunt toate cerințe ale lumii industriale precum și a lumii științifice. Împreună cu societatea se așteptă ca (bio)senzorii să performeze în diferite medii și matrici. Crearea unor suprafețe bazate pe nanomateriale care se pot aplica unei singure tehnici devine învechită. Proiectul EC-SALDI-MS deschide oportunitatea pentru a restrânge granițele dintre societate și așteptările tehnologie, prin combinarea spectrometriei de masă cu desorbție laser și ionizare îmbunătățită de suprafețe (SALDI-MS) cu electrochimia (EC), folosind noi platforme bazate pe nanoace de siliciu cu/sau nanomateriale/nanoace bazate pe carbon, pentru detecția de biomarkeri ai stresului oxidativ în plante/probe legate de plante. Chiar dacă senzorii EC sunt ieftini, rapizi, preciși și selectivi pentru detecția biomoleculelor relevante biologic, produșii de oxidare/reducere nu sunt identificați exact doar cu EC. Platforma EC-SALDI-MS e potrivită pentru crearea unei noi tehnici analitice, când este dificil să elucidezi reacțiile redox (ex. biomarkeri ROS), identificarea produșilor secundari (ex. malondialdehidă vs acid malonic) și interferenți.
Scopul proiectului
Speciile Reactive de Oxigen (ROS, precum peroxidul de hidrogen, peroxinitritul, etc.) sunt unele din cele mai oxidante molecule pentru celulele vii și sunt foarte reactive cu biomolecule întâlnite în vecinătate. ROS creează daune ireversibile proteinelor, ADN-ului și lipidelor precum acizi grași polinesaturați (PUFAs). ROS sunt implicate în mecanismul Morții Celulare Programate, în îmbătrânire, în cancer și în multe alte boli (atât la oameni, cât și la plante). Acționează precum molecule de semnalare redox sau ca molecule toxice (în funcție de concentrația în care se regăsesc), inclusiv în prezență de factori de stres pentru plante (factori atât abiotici, cât și biotici). Proiectul EC-SALDI-MS (interfețe pentru biomarkerii stresului oxidativ în plante) își propune să creeze noi platforme pentru detecția de stresului oxidativ prin identificarea biomarkerilor, folosind fie nanoace de carbon sau de siliciu, modificate cu grafenă, în medii biologice relevante formate din extracte din plante/țesuturi din plante. Situația mondială actuală în care cererea pentru hrană este în creștere (fiind bazată 80% pe plante), în mod special în condițiile negative ale schimbărilor climatice, este în mare contrast cu pierderea a 40% din culturile de plante (potrivit FAO). Soluția necesită Agricultură de Precizie (PA) și este bazată pe senzori purtabili/implantabili pentru plante, iar conceputul EC-SALDI-MS este primul pas în implementarea acestei soluții.
Autoritate contractantă: Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării
Perioada de implementare: 01/07/2026-31/12/2027
Buget total proiect: 37.436 lei
Director de proiect: Dr. Chim. Ioana Silvia Hosu
1. Dr. Chim. Ioana Silvia Hosu: Cercetător Științific II, Post-Doc și Director de Proiect din partea ICECHIM, Brainmap ID: U-1700-039M-4191.
2. Iulia Elena Neblea: Cercetător Științific (student doctorand), Brainmap ID: U-2000-066L-0880.
3. Mădălina Oprică: Cercetător Științific (student doctorand), Brainmap ID: U-1900-064G-1227.
4. Cătălina-Diana Ușurelu: Cercetător Științific (student doctorand), Brainmap ID: U-1900-064G-1227.
Dezvoltarea suprafețelor pe bază de carbon/siliciu + caracterizarea prin EC-SALDI-MS.
- A.1.1. Crearea diferitelor suprafețe pe bază de carbon/siliciu
- A.1.2. Evaluarea suprafețelor dezvoltate cu SALDI-MS
- A.1.3. Evaluarea celor mai bune suprafețe pentru SALDI-MS cu EC.
Testarea și validarea suprafețelor dezvoltate pentru biomarkeri ai stresului oxidativ.
- A.2.1. Cuantificarea cu EC
- A.2.2. Studiul produșilor de reacție cu MS în prezență/absență de stres oxidativ indus.
- A.2.4. Caracterizare suprafețelor.
În desfășurare
În desfășurare
Din punct de vedere cognitiv și socio-economic, proiectul EC-SALDI-MS prezintă potențial impact în Agricultura de Precizie (AP), deoarece metodologia dezvoltată poate fi folosită mai departe pentru monitorizarea în timp real a sănătății plantei, pentru studiul eficienței tratamentelor pentru plante, pentru studiul semnalării redox sau pentru alte aplicații în agricultură. Aplicarea unor astfel de senzori nu se limitează doar la Agricultura de Precizie, ci se poate adapta și unor senzori purtabili pentru alte organisme vii (precum oameni sau animale), în vederea detecție acelorași biomarkeri pentru stresul oxidativ (care afectează orice organism viu). Utilizarea nanoacelor funcționalizate marchează un progres semnificativ către nanosenzori implantabili pentru monitorizarea în timp real a sănătății plantelor, aspect esențial pentru o agricultură de precizie sustenabilă. Aceste structuri permit identificarea și caracterizarea (amprentarea) in situ sau in vivo neinvazivă a metaboliților, lipidelor oxidate și moleculelor de semnalizare, direct din țesuturi vii.
