Structuri de tip cavitand si coronand - noua abordare a nanotehnologiei in sfera compusilor cu potential antitumoral

  • Despre
  • Rezumat
  • Obiective
  • Etape
  • Rezultate
  • Contract
Despre

Titlul complet al proiectului: Structuri de tip cavitand si coronand - noua abordare a nanotehnologiei in sfera compusilor cu potential antitumoral Acronimul: NANOFUL

Autoritatea contractanta (finantatoare a proiectului): CNMP

Durata proiectului: 18/09/2007 - 18/09/2010

Bugetul proiectului – defalcat finantare de la bugetul de stat si cofinantare:

  • Valoarea finantarii de la bugetul de stat: 2.000.000 lei
  • Cofinantare: 0

Descrierea/prezentarea diferitelor evenimente derulate in cadrul proiectului (exp: Conferinte, seminarii, intalniri ale partenerilor, etc.):

  • Fullerenes-Porphyrin compounds as anti-tumoral agents in photodynamic therapy experimental model pp. 489
  • Carolina Constantin, Monica Neagu, Gina Manda, Ionela Neagoe, Mihaela Gherghiceanu, Crina Stavaru, Rodica Mariana Ion,

Link-uri catre diverse alte pagini de interes pentru vizitator.

Exp: pagini legislative din domeniul de activitate al proiectului, proiecte similare sau complementare, paginile web ale institutiilor partenere in proiect, etc;

Rezumat

Nanosferele de carbon cunoscute sub denumirea de fulerene, capteaza in prezent atentia lumii stiintifice datorita potentialelor lor aplicatii

in biomedicina. Fulerenele, o a treia forma structural organizata a carbonului, sunt compusi cu nuclee aromatice condensate si sisteme electronice pi extinse. Studiile internationale privind proprietatile biologice ale fulerenelor sunt in prezent directionate catre efectele lor antitumorale, farmacologice si implicarea in stressul oxidativ. Spre deosebire de agentii antineoplazici conventionali, eficacitatea antitumorala a acestor nanoparticule nu se datoreaza unui atac direct asupra celulei tumorale. Capacitatea unor tipuri de fulerene de a se activa fotochimic generand specii reactive de oxigen, contribuie la efectul antitumoral si defineste natura duala a acestor nanoparticule.

Obiectivul general al proiectului il reprezinta selectarea compusilor fulerenici cu potential antineoplazic. Obiectivele specifice ale studiului se vor concretiza in sinteza si caracterizarea fizico chimica a fulerenelor C60, C70. Modularea proprietatilor fizice ale fulerenelor prin obtinerea de derivati, urmarindu-se relatia structura-solubilitate in fluide biologice, determinarea profilului toxicologic al compusilor nanostructurati prin teste in vitro pe linii de celule umane normale si tumorale, studiul interferentelor la nivel subcelular al compusilor fulerenici sintetizati prin evaluarea continutului de acizi nucleici, investigarea unor echipamente enzimatice intracelulare, elaborarea unui model experimental de terapie fotodinamica cu compusii fulerenici selectati pe baza raportului structura-toxicitate biologica. Proiectul propus va fi realizat intr-un parteneriat multidisciplinar care va asigura fundamentarea efectelor nanocompusilor tip fulerena in sisteme biologice. Metodologia temei propuse cuprinde tehnici de analizafizico-chimica, biologie celulara si moleculara, competitive pe plan international.

Obiective

Derularea etapelor proiectului cu activitatile aferente va avea loc dupa cum urmeaza:

Etapa I, 2007 – se va realiza caracterizarea fizico-chimico complexa a fulerenelor C60, C70 care va cuprinde: elaborarea metodelor de caracterizare fizico-chimico complexa si optimizarea structurii fulerenice pentru aplicarea in biomedicina. De asemenea se va realiza sinteza fulerenelor functionalizate pentru imbunatatirea solubilitatii in apa a acestora. Se va elabora totodata sistemul de teste toxicologice/farmacologice pentru testarea in vitro a nanocompusilor.

Etapa II, 2008 –Se va trece la testarea toxicologica in vitro, initial in sistem acelular, ulterior in sistem celular a fulerenelor caracterizate in etapa anterioara. Testarea in sistem acelular va presupune evaluarea modului in care nanocompusii pot induce modificari de structura si functie unor biomolecule standard recunoscute. Astfel, se va urmari evaluarea interferentelor fulerenelor sintetizate, la nivelul topoizomerazelor I si II. O alta determinare standard din bateria de teste, va fi evaluarea comparativa cu ADN genomic standard extras si purificat din linia celulara monocitara U937. Testarile in sistem celular vor urmari evaluarea efectului compusilor fulerenici asupra viabilitatii, integritatii membranare si apoptozei pe linii celulare normale si linii celulare tumorale, aderente si neaderente. Rezultatele testarilor efectuate in aceasta etapa vor permite o selectie primara a compusilor fulerenici, pentru utilizarea acestora in studii ulterioare.

Etapa III, 2009 – este etapa de transfer a investigatiilor in vitro asupra fulerenelor selectate toxicologic catre zona de teste farmacologice. Se vor evalua gradul de incorporare si situsul localizarii intracelulare a fulerenelor, in celule incarcate cu acesti compusi. Se va urmari determinarea efectelor compusilor fulerenici asupra continutului celular de acizi nucleici (ADN genomic, ARN total). Testarile vor avansa spre functionalitatea celulara prin urmarirea interferentei compusilor fulerenici cu activitatea unor echipamente enzimatice intracelulare (sintaza oxidului nitric NOS si superoxid

dismutaza SOD) asociate cu raspunsul imun si stressul oxidativ. Rezultatul major al acestei etape va fi selectia secundara a compusilor

sintetizati, pe baza studiului interferentelor acestora la nivel subcelular. De asemenea, ca si in cazul etapelor precedente, rezultatele obtinute vor fi diseminate in cadrul manifestarilor stiintifice de specialitate.

Etapa IV, 2010 – activitatile acestei etape se vor focusa pe studii privind capacitatea anti-proliferativa a compusilor fulerenici selectati anterior pe criterii toxicologice, asupra liniilor de celule tumorale. Se vor investiga interferentele compusilor fulerenici la nivelul acizilor nucleici corelat cu stadiul ciclului celular. Translatia catre zona moleculara a cercetarilor, se va realiza prin studii privind expresia genelor implicate in stressul oxidativ si in patternul proinflamator: HMOX1, HMOX2 si genele pentru pro-MMP9. Sistemul de testari celulare si moleculare va permite selectia nanostructurilor cu proprietati optime, în vederea evaluarii fulerenelor din punct de vedere al activarii lor fotochimice, respectiv agenti utilizati in terapia fotodinamica.

Etape

Etape proiect:

Etapa 1. Sinteza si caracterizarea fizico-chimica a compusilor de tip fulerena

Etapa 2. Determinarea profilului toxicologic al compusilor fulerenici sintetizati

Etapa 3. Determinarea interferentelor la nivel subcelular a compusilor fulerenici sintetizati; studii farmacologice

Etapa 4. Model experimental de terapie fotodinamica cu compusi fulerenici selectati

Rezultate

Rezultatele corespunzatoare desfasurarii etapelor de studiu ale prezentului proiect, se vor concretiza in urmatoarele:

  • inteza unor fulerene functionalizate pentru buna solubilitate in fluide biologice si caracterizarea fizico-chimica a acestora;
  • stabilirea unui set de metode pentru evaluarea profilului toxicologic al compusilor sintetizati;optimizarea parametrilor in sisteme experimentale in vitro cu celule normale si tumorale, aderente si neaderente, cultivate in diferite conditii, in prezenta compusilor fulerenici;
  • evaluarea modificarilor induse in sistem acelular de nanostructurile fulerenice la nivelul topoizomerazelor I si II, ADN genomic;
  • se vor stabili corelatii intre toxicitatea biologica si structura compusilor sintetizati;
  • se vor determina interferentele nanocompusilor la nivelul acizilor nucleici: ADN genomic, ARN total in corelatie cu fazele ciclului celular si apoptoza;
  • se va determina prin microscopie electronica, de fluorescenta si citometrie in flux, compartimentarea subcelulara a compusilor sintetizati;
  • se va obtine evaluarea modificarilor induse de compusii intetizati asupra activitatii sintazei oxidului nitric (NOS), si superoxid dismutazei (SOD), enzime cheie in apararea anti-microbiana si stressul oxidativ, functii in care nanostructurile fulerenice se pare ca intervin (9, 13);
  • selectarea acelor compusi fulerenici care prezinta in vitro capacitate anti-proliferativa in urma activarii lor fotodinamice;
  • se va stabili influenta compusilor fulerenici aplicati in terapia fotodinamica experimentala, asupra expresiei genelor asociate stressului oxidativ, HMOX1 si HMOX2 precum si asupra genelor proMMP9 implicate in statusul proinflamator;
  • determinarea potentialului anti-neoplazic al nanocompusilor cu structura fulerenica.
Contract

Contact responsabil proiect: Prof. Dr. Chim. Rodica Mariana ION

Email:

Telefon: 021 315 3299, interior: 135