Evaluarea potentialului de exploatare a materialelor poroase in tratarea disbiozelor microbiotei

proiect analiza

Coordonator – Universitatea Politehnica din București

Director proiect: Conf.dr.ing. Denisa FICAI

CS I – Cercetător ştiinţific gradul I: Prof.dr.ing. Ovidiu Cristian OPREA

CS III – Cercetător ştiinţific gradul III: CSIII.dr.ing. Bogdan Ștefan VASILE

Doctorand: Drd.ing. Cornelia Ioana ILIE

CS III – Cercetător ştiinţific gradul III: Ș.L.Dr.ing. Ionela Andreea NEACȘU

Doctorand: Drd.ing. Roxana Doina TRUȘCĂ

Doctorand: Drd.ing. Georgiana DOLETE

Doctorand: Drd.ing. Ludmila MOTELICĂ

CS III – Cercetător ştiinţific gradul III: Ș.L.Dr.ing. Adrian Vasile SURDU

CS – Cercetător ştiinţific: Dr.ing. Angela SPOIALĂ

Doctorand: Drd.ing. Alexa Maria CROITORU

Partener (P1) – Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Chimie si Petrochimie – ICECHIM Bucuresti

Responsabil partener: Dr.ing. Irina FIERASCU (DUMITRU)

CS I – Cercetător ştiinţific gradul I: Dr. Radu Claudiu FIERASCU

CS I – Cercetător ştiinţific gradul I: Dr. Valentin RADIȚOIU

CS I – Cercetător ştiinţific gradul I: Dr. Cristian Andi NICOLAE

CS II – Cercetător ştiinţific gradul II: Dr. Raluca SOMOGHI

CS III – Cercetător ştiinţific gradul III: Dr. Elena CHICAN

ACS – Asistent de cercetare ştiinţifică: Dr. Roxana Ioana BRAZDIS

ACS – Asistent de cercetare ştiinţifică: Dr. Ana Maria BAROI

ACS – Asistent de cercetare ştiinţifică: Dr. Fristos TOMA

Partener (P2) – INSTITUTUL DE VIRUSOLOGIE „STEFAN S.NICOLAU”

Responsabil partener: CSI.Dr.ing. Coralia BLEOTU

CS II – Cercetător ştiinţific gradul II: Dr. Lilia MATEI

CS II – Cercetător ştiinţific gradul II: Dr. Laura NECULA

CS III – Cercetător ştiinţific gradul III: Dr. Denisa DRAGU

CS III – Cercetător ştiinţific gradul III: Dr. Ana NEAGU

Doctorand: Drd. Ioana PITICA

CS III – Cercetător ştiinţific gradul III: Dr. Otilia BANU

CS III – Cercetător ştiinţific gradul III: Dr. Grațiela GRĂDIȘTEANU

Obiectivul proiectului

Scopul propunerii acestui proiect este de a dezvolta noi materiale micro și mezoporoase (MMM) folosind metode de sinteză recente și de a funcționaliza în continuare aceste materiale pentru a le îmbunătăți eficiența, cu scopul de a putea fi utilizate ca sisteme cu eliberare controlată, în special pentru bolile asociate microbiotei. Aceste sisteme de eliberare controlată sunt dezvoltate pentru administrarea orală și este de așteptat ca acestea să fie protejate în stomac și să își mențină activitatea până la atingerea locului țintă dorit. Chiar dacă aceste platforme de eliberare controlată sunt extrem de studiate în literatura de specialitate pentru mai multe tipuri de aplicații ca sisteme de eliberare controlată (care găzduiesc agenți antitumorali, antiinfecțioși sau analgezici), domeniul microbiotei este tratat foarte puțin. În zilele noastre, mai ales în cazul copiilor, conștientizarea importanței microbiotei este bine cunoscută, prin urmare, după un tratament cu antibiotice, este necesară frecvent prescrierea probioticelor. În limitele proiectului, substanțele naturale utilizate ca agenți biologici activi vor fi încărcate în platformele poroase, pentru a asigura un feedback pozitiv microbiotei datorită activităților antioxidante, antimicrobiene, antiinflamatoare și anticancerigene. În ultimii ani, s-a pus mare accent pe dezvoltarea materialelor micro și mezoporoase încărcate cu agenți activi biologici, dar puține lucrări științifice prezintă impactul MMM-urilor funcționalizate asupra microbiotei. În cadrul acestui proiect, obiectivul principal este de a dezvolta MMM-uri inovative cu un sistem de pori îmbunătățit, capabil să găzduiască și să elibereze agenți activi biologici (vor fi utilizate vitamine și polifenoli) pentru tratamentul bolilor legate de microbiotă. Datorită faptului că majoritatea polifenolilor au o solubilitate scăzută vor fi dezvoltate două sisteme inovative de eliberare controlată cu scopul de a asigura eliberarea inteligentă (spre un loc țintă).
În cadrul acestui proiect, obiectivul principal este de a dezvolta MMM-uri inovative cu un sistem de pori îmbunătățit, capabil să găzduiască și să elibereze agenți activi biologici (vor fi utilizate vitamine și polifenoli) pentru tratamentul bolilor legate de microbiotă. Datorită faptului că majoritatea polifenolilor au o solubilitate scăzută vor fi dezvoltate două sisteme inovative de eliberare controlată cu scopul de a asigura eliberarea inteligentă (spre un loc țintă).
Prin urmare, în proiectul actual, au fost luate în considerare 3 obiective generale (GO), realizate prin intermediul mai multor obiective specifice (SO), după cum urmează:
GO 1. Exploatarea rezultatelor cercetării obținute de solicitanții pentru stabilirea și dezvoltarea de noi sisteme inovatoare de livrare a speciilor biologic active (medicamentelor). Acest obiectiv este realizabil prin punerea în comun a rezultatelor preliminare ale cercetării cu privire la materialele micro și mezoporoase utilizate ca sisteme de administrare a medicamentelor, împreună cu tehnici moderne de funcționalizare și agenți biologici naturali activi, rezultând noi instrumente de tratament pentru afecțiunile microbiotei gastrointestinale.
GO 2. Validarea în laborator a unei tehnologii care urmărește obținerea de biosisteme noi, stabilirea și demonstrarea proprietăților produselor finale și facilitarea transferului tehnologic. Acest obiectiv va fi realizat prin fabricarea unui produs final constând dintr-un sistem de livrare a medicamentului biocompatibil și evaluarea interacțiunilor biologice in vitro împreună cu stabilitatea biochimică și cinetica eliberării medicamentului, aducând conceptul mai aproape de aplicarea industrială.
GO 3. Consolidarea și protecția drepturilor de proprietate intelectuală cu privire la materialele elaborate.

  • Realizarea unui studiu de literatură pentru a identifica cele mai recente aspecte publicate în domeniul MMMs;
  • Studii preliminare cu privire la sinteza MMMs pe bază de siliciu ca surse de stocare a diferitelor molecule, cu capacitate mare de încărcare și mecanisme de eliberare reglabile;
  • Studii preliminare legate de caracterizarea din punct de vedere morfologic și structural a MMMs obținute (FTIR, SAXS, XRD, BET, SEM, ICP-MS, TEM, analiza termică);
  • Studii preliminare cu privire la evaluarea biologică a MMMs naturale sau sintetice.
  • Sinteza MMMs pe bază de siliciu ca surse de stocare a diferitelor molecule, cu capacitate mare de încărcare și mecanisme de eliberare adaptabile;
  • Inducerea porozității și dimensiunii în funcție de condițiile de sinteză (agenți sablon, pH, diagrama de faza, etc.) pentru a încărca selectiv substanțe hidrofobe sau hidrofile;
  • Caracterizarea din punct de vedere morfologic și structural a MMMs obținute (FTIR, SAXS, XRD, BET, SEM, ICP-MS, TEM, analiza termică);
  • Evaluarea biologică a MMMs naturale sau sintetice;
  • Dezvoltarea protocoalelor de caracterizare a sistemelor silanizate în conditii controlate (FTIR, DTA-TG, BET);
  • Încărcarea și eliberarea agenților biologic activi;
  • Evaluarea capacității de încărcare și eliberare a medicamentelor;
  • Evaluarea biologică realizată pentru stabilirea activității citotoxice și antimicrobiane a agenților biologic activi utilizați și influența acestora asupra microbiotei intestinale;
  • Optimizarea protocoalelor conform datelor existente;
  • Co-încărcarea ionilor bivalenți și a agenților biologic activi pentru dezvoltarea de MMMs încărcate cu agenti biologic activi cu proprietăți îmbunătățite;
  • Dezvoltarea sistemelor poroase cu morfologie de tipul „pori închiși”, încărcate cu agenți biologic activi;
  • Sinteza magnetitei în porii MMMs, urmată de încărcarea cu agenți biologic activi;
  • Evaluarea MMMs declanșate (FTIR, SEM, BET, XRD, DTA-TG);
  • Evaluarea profilului de eliberare;
  • Finalizare studii privind evaluarea biologică realizată pentru stabilirea activității citotoxice și antimicrobiane a agenților biologic activi utilizați și influența acestora asupra microbiotei intestinal;

Rezumat si rezultate 2020-2021

Download aici

Rezumat si rezultate 2022

Download aici

Diseminare

Lucrari ISI

  1. Fierascu, R.C.; Fierascu, I.; Chican, I.E. Natural Ingredients in Functional Coatings—Recent Advances and Future Challenges. Coatings 2021, 11, 429. https://doi.org10.3390/coatings/ 11040429
  2. Fierascu, I.; Fierascu, R.C.; Ungureanu, C.; Draghiceanu, O.A.; Soare, L.C. Application of Polypodiopsida Class in Nanotechnology–Potential towards Development of More Effective Bioactive Solutions. Antioxidants 2021, 10, 748. https://doi.org/10.3390/antiox1005074
  3. Gabriela Petrișor, Ludmila Motelica, Luminita Narcisa Craciun, Ovidiu Cristian Oprea, Denisa Ficai and Anton Ficai, „Melissa officinalis: composition, pharmacological effects and derived release systems. A Review”, International Journal of Molecular Sciences, 2022 Apr; 23(7): 3591, doi: 10.3390/ijms23073591
  4. G. Petrisor, D. Ficai, L. Motelica, Roxana D. Trusca, A. Birca, B. S. Vasile, G. Voicu, O. C. Oprea, A. Semenescu, A. Ficai, M. Popitiu, I. Fierascu, E. L. Radu, L. Matei, D. Dragu, I. M. Pitica, M. Economescu, C. Bleotu, Mesoporous Silica Materials Loaded with Gallic Acid with Antimicrobial Potential, , International journal of pharmaceutics, Nanomaterials, 2022, 12(10), https://doi.org/10.3390/nano12101648
  5. Alina Florentina Vladu, Denisa Ficai, Alexandra Gabriela Ene, Anton Ficai, Combination Therapy Using Polyphenols: An Efficient Way to Improve Antitumoral Activity and Reduce Resistance,. 2022 Sep 6;23(18):10244. doi: 10.3390/ijms231810244.
  6. Gabriela Petrisor, Ludmila Motelica, Denisa Ficai, Roxana Doina Trusca , Adrian Vasile Surdu, Georgeta Voicu, Ovidiu Cristian Oprea, Anton Ficai , Ecaterina Andronescu,, Materials, New mesoporous silica materials loaded with polyphenols: caffeic acid, ferulic acid and p-coumaric acid as food supplements for oral administration, in revizie (minor revision)
  7. Alexa-Maria Croitoru, Eray Altan, Yasin Karacelebi, Musa Ayran, Songul Ulag, Ali Sahin, Mehmet Mucahit Guncu, Burak Aksu, Oguzhan Gunduz, Denisa Ficai, Anton Ficai, Development of Gallic Acid-loaded Ethylcellulose fibers as a wound dressing material, International Journal of Biological Macromolecules, in evaluare.

Cerere de brevet

  1. Gabriela Petrișor, Ludmila Motelica, Ioana Bardis, Laura-Denisa Dragu, Lilia MATEI, Ioana-Madalina Pitica, Denisa Ficai, Irina Fierascu, Radu Claudiu Fierasacu, Ovidiu Cristian Oprea, Anton Ficai, Coralia Bleotu, Sisteme cu eliberare controlată pentru menținerea echilibrului microbiotei gastrointestinale și îmbunătățirea sănătății și procedeu de obținere a acestora, OSIM, A/00649/18.10.2022

Capitol carte

  1. Pressurized liquid extraction of natural products, Sorin Marius Avramescu, Irina Fierascu, Radu Claudiu Fierascu, Mihaela Cudalbeanu, in Extraction of Natural Products from Agro-Industrial Wastes: A Green and Sustainable Approach – Elsevier

Participare Euroinvent 2021

  1. Evaluation of the exploatation potential of porous materials in the treatment of microbiota-related diseases, Irina Fierascu, Radu Claudiu Fierascu, Denisa Ficai, Anton Ficai, Coralia Bleotu, Lilia Matei, Mihaela Economesci, Denisa Dragu – Medalie de argint

 

Participare conferinte 2021

  1. International Scientific Conference „Applications of Chemistry in Nanosciences and Biomaterials Engineering”- ”Mesoporous systems loaded with polyphenols for treatment of dysbiosis”, Gabriela Petrișor, Ludmila Motelica, Roxana Trusca, Vladimir Lucian Ene, Denisa Ficai, Ovidiu Oprea, Anton Ficai, 2021; (prezentare)- 25-26 Iunie (Best paper award)
  2. International Symposium “Priorities of chemistry for a sustainable development” PRIOCHEM XVII –      “Mesoporous silica systems loaded with polyphenols”, Gabriela Petrișor, Ludmila Motelica, Roxana Trusca, Vladimir Lucian Ene, Denisa Ficai, Ovidiu Oprea, Georgeta Voicu, Anton Ficai, 2021; (prezentare) – 27-29 Oct (premiu- Session award)
  3. International Scientific Conference „Applications of Chemistry in Nanosciences and Biomaterials Engineering”, Mesoporous Systems Loaded with Epicatechin and Catechin for the Treatment of Colon Cancer Gabriela Petrisor , Ludmila Motelica , Roxana Doina Trusca, Vladimir Lucian Ene , Denisa Ficai, Ovidiu Oprea, Georgeta Voicu, Dan Eduard Mihaiescu, Anton Ficai, 2021; (prezentare) – 25-27 Noiembrie
  4. International Symposium “Priorities of chemistry for a sustainable development”, PRIOCHEM XVII Porous Materials As Platforms For The Delivery Of Polyphenols, Denisa FICAI, Ludmila MOTELICA, Gabriela PETRISOR, Irina FIERASCU, Radu Claudiu FIERASCU, Anton FICAI, Coralia BLEOTU, 2021; (prezentare) – 27-29 Oct, Chem. Proc. 2022, 7(1), 77;
  5. Applications of Chemistry in Nanosciences and Biomaterials Engineering” NanoBioMat – Summer Edition, Mesoporous Silica Materials Loaded with Gallic Acid with Antimicrobial Potentia, Gabriela Petrisor, Denisa Ficai, Ludmila Motelica, Roxana Doina Trusca, Alexandra Catalina Bîrca, Bogdan Stefan Vasile, Georgeta Voicu, Ovidiu Cristian Oprea, Augustin Semenescu, Anton Ficai, Mircea Ionut Popitiu , Irina Fierascu, Radu Claudiu Fierascu, Elena Lacramioara Radu, Lilia Matei, Laura Denisa Dragu, Ioana Madalina Pitica, Mihaela Economescu and Coralia Bleotu, 2022, (prezentare) – 22-24 June
  6. „FEMS Conference on Microbiology”, Drug delivery systems associated with Quercetin: an efficient approach to treat gut dysbiosis in mouse model, Elena Radu1,2, Denisa Dragu2, Denisa Ficai3, Lilia Matei2, Ioana Pitica2, Mihaela Chivu Economescu2, Ludmila Motelica3, Ovidiu Cristian Oprea3, Carmen C. Diaconu2, Anton Ficai3, Coralia Bleotu2 Belgrad, Serbia, in perioada 30 Iunie – 2 Iulie 2022

 Teza dizertatie 2021

  1. Masterand Ioana Fierascu – Utilizarea materialelor mezoporoase in livrarea de polifenoli, coordinator Conf. dr. Ing. Denisa Ficai, Universitatea Politehnica Bucuresti, finalizata in iunie 2021

Teza doctorat 2020 – prezent

  1. Doctorand Gabriela Petrisor – Utilizarea materialelor mezoporoase in livrarea de polifenoli, Conducator doctorat Habil. Prof. Dr. Ing. Anton Ficai, Universitatea Politehnica Bucuresti.
  2. Doctorand Bogdan Purcareanu (admis în octombrie 2022) – Sinteza și încărcarea materialelor mezoporoase cu extracte vegetale, Conducător doctorat Habil. Prof. Dr. Ing. Anton Ficai, Universitatea Politehnica București

Partener (P1) – Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Chimie si Petrochimie – ICECHIM Bucuresti

Partener (P2) – INSTITUTUL DE VIRUSOLOGIE „STEFAN S.NICOLAU”