Proiectarea de noi sisteme purtatoare de gaze pe bază de nanoceluloză

Cod proiect: PN-III-P4-PCE-2021-0435

PCE 77/2.06.2022

  • Home
  • Objectives
  • Results
  • Publications
  • Project Team
  • Contact
Home

Rezumat

Privarea severă de oxigen poate provoca probleme importante în rănile cronice, în timpul conservării și implantării organelor sau în caz de traume, șoc hemoragic sau pneumonie virală. Oxigenul previne infectarea rănilor, crește viabilitatea celulară după implantare și ar putea fi un tratament eficient în pneumonia virală. În prezent, nu există nicio soluție viabilă pentru a furniza oxigen grefelor pe perioada de vindecare și pentru a administra un volum mare de oxigen pacienților care au suferit o lipsă profundă de oxigen. Scopul proiectului CELGAS este de a dezvolta sisteme inovatoare purtătoare de oxigen capabile să furnizeze oxigen într-o manieră controlată țesutului rănit/implanturilor sau intravenos. Sistemele inovatoare purtătoare de oxigen vor asigura eliberarea controlată de oxigen pentru perioade lungi de timp, vor prezenta o stabilitate ridicată, biodegradabilitate, nu vor fi citotoxice și vor prezenta o dimensiune nanometrică, esențială în cazul administrării intravenoase pentru evitarea obstrucției vasculare. În CELGAS, problema va fi abordată folosind nanoceluloză și nanoceluloză/biopolimer pentru a încapsula specii generatoare de oxigen sau pentru a obține nanobule conținand oxigen.

Objectives

Obiectiv principal: dezvoltarea de sisteme inovatoare de transport de oxigen capabile să furnizeze oxigen în mod controlat țesutului/implantului vătămat sau intravenos. Sistemele inovatoare de purtători de oxigen vor asigura o eliberare controlată a oxigenului pe perioade mai lungi de timp, vor prezenta o stabilitate ridicată, biodegradabilitate, lipsă de toxicitate și în cazul administrării intravenoase, o dimensiune nanometrică.

Obiective specifice:

a. Proiectarea de noi sisteme purtătoare de oxigen prin încorporarea elementelor active în purtători de tip nanoceluloză sau nanoceluloză biopolimeri;

b. Proiectarea de sisteme purtătoare conţinand gaze încorporate;

c. Optimizarea proceselor de încorporare a elementelor active și selectarea alternativelor viabile pentru extinderea la un nivel tehnologic superior.

Results

Etapa I

In cadrul acestei etape s-au proiectat şi s-au realizat sisteme purtătoare de oxigen capabile de a furniza oxigen în cazul rănilor cronice, în timpul conservării și în cazul implantării organelor sau în alte cazuri de traume. Soluţia dezvoltată se bazează pe încapsularea speciilor generatoare de oxigen

într-un substrat poros de nanoceluloza sau nanoceluloză funcţionalizată. In acest scop, nanoceluloza a fost modificată prin oxidare TEMPO, prin grefare de alchilsilan cu lanţ alifatic lung, prin grefare de poli(etilen glicol) metil eter metacrilat şi oligomeri ai poli(3-hidroxibutirat)-ului. Funcţionalizarea

nanocelulozei a avut ca scop modificarea proprietăţilor de suprafaţă şi imprimarea caracterului amfifil pentru încorporarea mai eficientă a speciilor generatoare de oxigen. Eficienţa funcţionalizării a fost demonstrată prin caracterizarea morfo-structurală, termică şi a proprietăţilor de suprafaţă. Speciile generatoare de oxigen selectate au fost încorporate în substraturile poroase de nanoceluloză şi nanoceluloză funcţionalizată, elaborându-se metodologia de obţinere a sistemelor purtătoare de oxigen. Sistemele purtătoare de oxigen au fost caracterizate şi proprietăţile lor au fost corelate cu tratamentul aplicat substratului nanocelulozic. Lucrările de cercetare din cadrul acestei etape au fost diseminate prin publicarea a două articole, unul în International Journal of Biological Macromolecules (FI 8,025, Q1) şi celălalt în Polymers (FI 4,967, Q1) şi prin comunicarea a două lucrari, un poster şi o comunicare orală premiată. Toate activităţile preconizate pentru această etapă au fost realizate.

Publications

Published articles:

1. D. M. Panaitescu, S. Stoian, A. N. Frone, G. M. Vlăsceanu, D. D. Baciu, A. R. Gabor, C. A. Nicolae, V. Radiţoiu, E. Alexandrescu, A. Căşărică, C.

Damian, P. Stanescu, Nanofibrous scaffolds based on bacterial cellulose crosslinked with oxidized sucrose, International Journal of Biological Macromolecules, 221, 2022, 381-397, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.08.189.

2. I. Chiulan, D. M. Panaitescu, A. Serafim, E. R. Radu, G. Ioniţă, V. Rădiţoiu, A. R. Gabor, C. A. Nicolae, M. Ghiurea, D. D. Baciu, Sponges from plasma treated cellulose nanofibers grafted with poly(ethylene glycol)methyl ether methacrylate. Polymers 14, 2022, 4720, https://doi.org/10.3390/polym14214720.

Communications

1. C-D. Uşurelu, D. M. Panaitescu, S. Stoian, A. N. Frone, A. R. Gabor, C. A. Nicolae, E. Alexandrescu, Bacterial cellulose sponges obtained using a green

crosslinker, Conferința Națională de Chimie, ediția a XXXVI-a, Calimaneşti, 4-7 Octombrie 2022 (poster)

2. C-D. Uşurelu, D. M. Panaitescu, A. N. Frone, A. R. Gabor, C. A. Nicolae, M. F. Raduly, M. Teodorescu, Obtaining poly(3-hydroxybutyrate) oligomers via the controlled thermal degradation of poly(3-hydroxybutyrate) in the presence of metal compounds, XVIII-th International Symposium PRIOCHEM “Priorities of Chemistry for a Sustainable Development” October 26-28, 2022 (award-winning oral communication)

Project Team
  • Dr. eng. Denis Mihaela Panaitescu
  • Prof. dr. eng. Teodorescu Mircea
  • Prof. dr. eng. Elena Gabriela Ionita
  • Dr. eng. Adriana Nicoleta Frone
  • Dr. eng. Valentin Rădițoiu
  • Dr. eng. Zina Vuluga
  • Dr. biochim. Iuliana Caras
  • Dr. eng. Raluca Ianchis
  • Dr. eng. Ioana Catalina Gîfu
  • Drd. eng. George-Mihail Teodorescu
  • Drd. eng. Andreea Afilipoaei
  • Drd. eng. Catalina-Diana Usurelu
  • Eng. Madalina Oprică
Contact

Dr. eng. Denis Mihaela Panaitescu

National Institute for Research & Development in Chemistry and Petrochemistry