Prin intermediul nanotehnologiilor către următoarea generație de materiale de restaurare dentară

NANODENT

PN-III-P4-PCE-2021-0292

(92PCE/2022)

Soluția dezvoltată în proiectul de cercetare va duce la completarea tratamentului dentar prin posibilitatea de a obține proprietăți antibacteriene și eliberare lentă a principiilor active după închiderea cavității, cu proprietăți mecanice sporite.

Scopul proiectului

Scopul principal al proiectului este de a propune un potențial material de restaurare dentară cu proprietăți antibacteriene simultan cu o rezistență mecanică sporită, pe bază de nanomateriale apatitice substituite (decorate cu nanoparticule metalice) și compuși naturali, aplicabili în cimenturi ionomeri de sticlă.

Autoritate contractantă: Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării

Perioada de implementare: 09/05/2022-31/12/2024

Buget: 1.200.000 lei

Director de proiect: Dr. Habil. Radu Claudiu Fierăscu

  • Concept științific
  • Noutate
  • Obiective
  • Etapa I
  • Etapa II
  • Etapa III
  • Rezultate 
Concept științific

Conceptul științific al proiectului se bazează pe câțiva pași logici specifici:

S1. Sinteza nanomaterialelor apatitice modificate (MAN), substituite cu diferite metale, cum ar fi zinc, argint, titan etc., și decorate în continuare cu nanoparticule fitosintetizate mono sau bimetalice și nanoparticule de oxizi metalici (cum ar fi nanoparticule de argint și oxid de argint, nanoparticule de zinc și oxizi de zinc, nanoparticule bimetalice argint/zinc etc.), cu morfologii și proprietăți controlate;

S2. Demonstrarea proprietăților lor îmbunătățite;

S3. Îmbogățirea MAN cu compuși naturali (polifenoli disponibili comercial, cum ar fi eugenolul, acidul galic sau catechina, de exemplu) – NNC;

S4. Obținerea de platforme pe bază de nanoparticule (încorporarea materialelor apatitice îmbunătățite cu compuși naturali în cimenturile ionomeri de sticlă – NGI);

S5. Demonstrarea proprietăților îmbunătățite ale produsului obținut – platforme bazate pe nanoparticule (NGI);

S6. Demonstrarea eficienței acestora în modelul de laborator (condiții simulate);

S7. Validarea soluției propuse.

Noutate

Scopul principal al proiectului este de a propune un potențial material de restaurare dentară cu proprietăți antibacteriene simultan cu o rezistență mecanică sporită, pe bază de nanomateriale apatitice substituite (decorate cu nanoparticule metalice) și compuși naturali, aplicabili în cimenturi ionomeri de sticlă.

Gradul de noutate al proiectului propus reiese din proprietățile materialului propus legate de potențiala aplicare finală: rezistență mecanică îmbunătățită și simultan activitate antibacteriană a structurilor dezvoltate pe bază de nanomateriale, aplicabile în cimenturi ionomeri de sticlă.

Obiective

Obiectivele specifice care vor asigura realizarea scopului proiectului sunt:

SO1. dezvoltarea de materiale apatitice substituite cu proprietăți antimicrobiene îmbunătățite;

SO2. fitosinteza nanoparticulelor mono și bimetalice pe baza abordărilor „chimie verzi” (cu extracte obținute din plante autohtone aparținând familiei Lamiaceae – Thymus serpyllum L., 1753, Satureja hortensis L., 1753, Melissa officinalis L., Mentha spicata L., etc.) și aplicarea acestora pentru decorarea materialelor apatitice, în vederea obținerii de nanomateriale apatitice modificate (MAN) cu proprietăți antimicrobiene îmbunătățite.

SO3. îmbogățirea MAN cu compuși naturali (NNC)

SO4.încorporarea NNC în cimenturile ionomeri de sticlă și demonstrarea eficienței acestora

Etapa I

Dezvoltarea de nanostructuri apatitice cu potențială utilizare în îmbunătățirea materialelor de restaurare dentară actuale.

Perioadă de implementare: 09/05/2022 – 31/12/2022

Activități:

  • Sinteza si caracterizarea materialelor apatitice
  • Evaluarea posibilităţilor de încorporare a nanomaterialelor apatitice modificate (NAM) în cimenturile ionomeri de sticlă
  • Evaluarea proprietăților antimicrobiene și biocompatibilității nanomaterialelor apatitice – Partea I      
  • Sinteza și caracterizarea nanoparticulelor metalice și bimetalice fitosintetizate      
  • Evaluarea proprietăților antimicrobiene ale nanoparticulelor fitosintetizate
  • Diseminarea rezultatelor si a proiectului;
Etapa II

Optimizarea decorarii materialelor apatitice. Îmbogățirea materialelor apatitice modificate cu compuși naturali – partea I.

Perioadă de implementare: 01/01/2023 – 31/12/2023

Activități:

  • Evaluarea proprietăților antimicrobiene și biocompatibilitatii nanomaterialelor apatitice – Partea II     
  • Evaluarea proprietăților mecanice ale noilor materiale apatitice     
  • Optimizarea materialelor apatitice având în vedere morfologiile, proprietățile antimicrobiene, mecanice și biocompatibilitatea acestora    
  • Optimizarea parametrilor de fitosinteză și decorarea nanomaterialelor apatitice în vederea dezvoltării nanomaterialelor apatitice modificate (MAN). 
  • Optimizarea decorarii materialelor apatitice cu nanoparticule fitosintetizate pentru a atinge proprietatile optime    
  • Obținerea și caracterizarea MAN îmbogățite cu compuși naturali   
  • Diseminarea rezultatelor si a proiectului
Etapa III

Îmbogățirea materialelor apatitice modificate cu compuși naturali – partea II. Incorporarea materialelor apatitice modificate imbunatatite cu compusi naturali in cimenturile ionomeri de sticla (pentru obtinerea platformelor pe baza de nanomateriale – PBN) si studiul influenței lor asupra proprietăților mecanice ale CIS-urilor. Demonstrarea și validarea proprietăților îmbunătățite ale PBN-urilor obținute.

Perioadă de implementare: 01/01/2024 – 31/12/2024

Activități:

  • Evaluarea efectelor antimicrobiene și a biocompatibilității NAM imbogatite cu compusi naturali        
  • Evaluarea caracteristicilor mecanice ale materialelor apatitice îmbogățite cu compuși naturali          
  • Obținerea și caracterizarea cimenturilor ionomeri de sticlă pe bază de nanomateriale imbogatitecu compuși naturali (NGI) cu proprietăți mecanice îmbunătățite.          
  • Evaluarea proprietăților antimicrobiene și a biocompatibilității NGI           
  • Evaluarea eliberării de compuși activi în condiții similare celor reale (soluții de salivă sintetică).       
  • Evaluarea efectelor antibacteriene și a biocompatibilității în condiții similare celor reale (soluții de salivă sintetică)        
  • Evaluarea proprietăților mecanice, aderenței și proprietăților de termoizolare în condiții similare celor reale (soluții de salivă sintetică); validarea solutiei propuse
  • Elaborarea documentației tehnice pentru tehnologie și produse și a cererilor de brevet de inventie     
  • Diseminarea rezultatelor si a proiectului
Rezultate 
Rezultate previzionate
  • cel puțin 8 articole publicate în reviste științifice Q1/Q2, de preferință publicații open-access
  • cel puțin 10 participări la conferințe internaționale
  • cel puțin 6 participări la expoziții de invenții,
  • publicarea unei cărți pe tema proiectului la o editură străină;
  • workshop
  • cel puțin două cereri de brevet
Rezultate obținute
Articole ISI
  1. Ungureanu, C.; Fierascu, I.; Fierascu, R.C. Sustainable Use of Cruciferous Wastes in Nanotechnological Applications. Coatings 202212, 769. https://doi.org/10.3390/coatings12060769
  2. Fierascu, I.C.; Fierascu, I.; Baroi, A.M.; Ungureanu, C.; Ortan, A.; Avramescu, S.M.; Somoghi, R.; Fierascu, R.C.; Dinu-Parvu, C.E. Phytosynthesis of Biological Active Silver Nanoparticles Using Echinacea purpurea L. Extracts. Materials 202215, 7327. https://doi.org/10.3390/ma15207327
  3. Fierascu, R.C. Incorporation of Nanomaterials in Glass Ionomer Cements—Recent Developments and Future Perspectives: A Narrative Review. Nanomaterials 202212, 3827. https://doi.org/10.3390/nano12213827
Manifestări științifice
  1. The International Symposium “priorities of chemistry for a sustainable development” PRIOCHEM – XVIII-th Edition. October 26-28, 2022, Development of phytosynthesized nanoparticles with enhanced biological properties, Ioana Cătălina Fierăscu, Irina Fierăscu, Anda Maria Baroi, Camelia Ungureanu, Alina Orțan, Simona Spinu, Sorin Marius Avramescu, Raluca Șomoghi, Radu Claudiu Fierăscu, Valetina Anuta, Cristina Elena Dinu-Pârvu
  2. Physics of Materials – PM 7 2022, At the Frontier Between Materials Science and Biotechnology: Nanomaterials Phytosynthesis, I. Fierascu, R.C. Fierascu, A.M. Baroi, R.I. Matei (Brazdis), T. Fistos, I.C. Fierascu, I. Chican, I.S. Hosu (Invited lecture)
Expoziții de inventică
  1. IDEA (IDEA, Novelty, Invention and craft) International Exhibition, Abony, Hungary – Through nanotechnology towards the next generation dental restorative materials (NanoDent) Radu Claudiu Fierascu, Irina Fierascu, Anda Maria Baroi, Roxana Ioana Matei, Toma Fistos, Lia Mara Ditu (Medalie de aur)
  2. International Exhibition of Inventions and Innovations “TRAIAN VUIA – 2022 Timisoara – Through nanotechnology towards the next generation dental restorative materials (NanoDent) Radu Claudiu Fierascu, Irina Fierascu, Anda Maria Baroi, Roxana Ioana Matei, Toma Fistos, Lia Mara Ditu (Medalie de bronz)
  3. 7th International Inventions Fair – ISIF’22Through nanotechnology towards the next generation dental restorative materials (NanoDent) Radu Claudiu Fierascu, Irina Fierascu, Anda Maria Baroi, Roxana Ioana Matei, Toma Fistos, Lia Mara Ditu (Medalie de argint)

Premii instituționale & individuale

Carte
Workshop
Cereri de brevet de invenție
Rapoarte de etapă