
- Acronim: SmartACT
- Cod Proiect: PN-III-P1-1.1-TE-2021-1342
- Numărul Contractului: 96TE
- Start: 15/05/2022
Final: 13/09/2024 - Durata: 28 Luni
- Budget: 450.000 ,00 RON
- Instituție: UPB-CNMN – Universitatea POLITEHNICA din București – Centrul Național de Micro și Nanomateriale

Coordonator (CO) – UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI – Director Proiect – Conferentiar Universitar Ficai Denisa
Coordonator (CO) – UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI – CS III – Cercetător ştiinţific gradul III Vasile Bogdan
Coordonator (CO) – UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI – Lector Universitar Neacsu Andreea-Ionela
Coordonator (CO) – UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI – CS – Cercetător ştiinţific Angela Spoiala
Coordonator (CO) – UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI – Doctorand Ludmila Motelica
Coordonator (CO) – UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI – Doctorand Cornelia-Ioana Ilie
Coordonator (CO) – UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI – Doctorand Alexandra Catalina Birca
Scopul proiectului este de a îmbunătăți strategiile medicale privind tratamentul cancerului, prin dezvoltarea de noi sisteme nanostructurate pentru terapia țintită a acestuia, bazate pe produse naturale de catabolism (aminoacizi dicarboxilici, hidroxiacizi și cetoacizi) ca agenți de stabilizare și compuși antitumorali naturali sau sintetici, cu internalizare celulară îmbunătăţită. Pentru atingerea acestui obiectiv principal și minimizarea efectelor secundare negative ale abordărilor actuale s-au avut în vedere 3 obiective specifice (OS), după cum urmează:
OS 1. Fabricarea și caracterizarea nanostructurilor de tip Fe3O4@ compușilor multifuncționali, folosind aminoacizi dicarboxilici (de exemplu acid glutamic, acid aspartic sau derivații acestora), hidroxiacizi (de exemplu acid tartric, acid gluconic, vitamina C/acid ascorbic, acid folic) și cetoacizi (de exemplu, acid alfa-cetoglutaric), care, în măsura cunoștințelor noastre, nu au fost încă raportați ca agenți de stabilizare, reprezentând o noutate în domeniu. Prezența acestor agenți biologici activi, va permite o internalizare îmbunătățită deoarece celulele tumorale sunt mai active în comparație cu celulele normale și trebuie să-și satisfacă nevoia mai mare de nutrienţi și oxigen. Dacă este necesar, aceste structuri vor fi stabilizate în continuare pentru a asigura o stabilitate mai bună prin PEG-ilare.
OS 2. Fabricarea și caracterizarea Fe3O4@MC–citostatice hidrofile ca sisteme țintite de terapie a cancerului. Există numeroși agenți antitumorali hidrofili care pot fi utilizați pentru tratamentul cancerului. Livrarea lor are loc de obicei mai rapid decât degradarea matricei, mecanismul de livrare fiind caracteristic unei matrice neerodabile. Livrarea poate fi declanșată cu ușurință de un câmp electromagnetic alternativ extern.
OS 3. Fabricarea și caracterizarea Fe3O4@MC–citostatice hidrofobe, ca sisteme terapeutice ţintite împotriva cancerului. În detrimentul medicamentelor clasice utilizate în tratamentul cancerului, proiectul propune fabricarea de sisteme bazate pe compuși antitumorali naturali, netoxici și întâlniți în mod obișnuit în alimentație, precum Bisabolol și Licopenul, care pot fi extrași din plante și legume. Activitatea lor antitumorală a fost demonstrată, dar doar câteva rapoarte au fost publicate până acum. Citostaticele hidrofobe sunt deosebit de importante deoarece livrarea lor este lentă în medii apoase dacă nu se aplică stimuli.

Rezumat rezultate
reprezentând o problemă majoră a sistemului medical global. Tratamentul standard implică efecte adverse care pot fi ameliorate prin administrare tintita mediate de nanoparticule magnetice. Datorită faptului că nanoparticulele pure de Fe3O4 sunt foarte susceptibile la degradare / dizolvare în condiții acide și oxidare precum și „in vivo”, acoperirea acestora cu un strat protector exterior este foarte importantă pentru menținerea stabilității componentei magnetice până la internalizarea celulară. De asemenea, alegerea corecta a agentului de stabilizare este esentiala în interiorizarea acestor nanostructuri in celulele tumorale si, in continuare, in livrarea agentilor antitumorali direct in interiorul celulelor. Scopul proiectului este de a îmbunătăți strategiile medicale privind tratamentul cancerului, prin dezvoltarea de noi sisteme nanostructurate pentru terapia țintită a acestuia, de tipFe3O4_aminoacizi dicarboxilici, hidroxiacizi și cetoacizi, (ca agenți de stabilizare) și compuși antitumorali naturali sau sintetici, cu internalizare celulară îmbunătăţită. Rezultatele obținute sunt promițătoare, sistemele magnetice de tip Fe3O4_agenti de stabilizare/internalizate_citostatice hidrofile si/sau hidrofobe fiind potențiale soluții pentru tratamentul cancerului, prin dezvoltarea de noi sisteme nanostructurate pentru terapia țintită a acestuia, bazate pe produse naturale de catabolism (aminoacizi dicarboxilici, hidroxiacizi și cetoacizi) ca agenți de stabilizare și compuși antitumorali naturali sau sintetici, cu internalizare celulară îmbunătăţită. Creșterea internalizarii si livrarea țintita a agenților terapeutici a fost realizata prin utilizarea ca agent de functionalizare aminoacizi, polietilenglicol (PEG) si albumina având drept rol creșterea stabilității sistemelor magnetice multifuncționale in țesuturi și a eliberării substanțelor active înglobate. Polietilenglicolul (PEG) este utilizat frecvent ca agent de creștere a stabilității sistemelor magnetice multifuncționale in țesuturi, datorita solubilității crescute a acestuia in medii apoase, poate reduce considerabil absorbția nanoparticulelor magnetice de către sistemul reticuloendotelial si in consecința efectul toxic creste timpul de circulație in comparație cu nanoparticulele neacoperite, scade agregarea nanoparticulelor ca urmare a stabilizării, iar asocierea cu țesuturi si celule nețintite este redusa.
De asemenea „conducerea de la distantă” a nanoparticulelor magnetice, sub influența unui câmp magnetic extern, combinată cu penetrabilitatea intrinsecă a câmpului magnetic prin corpul uman, nanoparticulele magnetice sunt destinate transportului dirijat și eliberării unor substanțe biologic active (agent de transport în chimioterapie, antibiotice, analgezice, polifenoli, etc) spre o regiune țintită din organism. Avantajul sistemului magnetice de tip Fe3O4_CM folosind PEG, acid glutamic și acid aspartic drept agenţi de stabilizare şi internalizare. provine din multifuncționalitatea sistemului și anume rol în tratarea cancerului prin efectul de hipertermie al magnetitei cat și antiinflamator, antipiretic, antitermic, antiseptic și antiinfecțios datorită agenților biologic activi. Prezența acestor agenți biologici activi, va permite o internalizare îmbunătățită si o stabilitate mai bună la nivel celular deoarece celulele tumorale sunt mai active în comparație cu celulele normale și trebuie să-și satisfacă nevoia mai mare de nutrienți și oxigen.
Aceste nanostructuri Fe3O4_MC si Fe3O4_ PEG_MC sunt capabile să adsoarbă moleculele de citostatice și să le direcționeze către organul/țesutul bolnav, urmată de eliberarea țintită a medicamentului. Această strategie inovatoare și direcționată de livrare a medicamentelor implică cuplarea medicamentului la nanoparticule magnetice (NP) care pot fi ghidate către țintă folosind câmpuri magnetice externe. Odată ce ajung la organul/țesutul țintă, nanoparticulele eliberează medicamentele sub influența câmpului magnetic alternativ ce poate genera hiopertermie şi implicit să crească viteza de eliberare a citostaticelor. În etapa de faţă, s-a dovedit capacitatea de internalizare a structurilor şi magnetice propuse şi realizate urmând ca studiile să continue în vederea optimizărilor acestora şi accederii la nivele de dezvoltare tehnologice superioare.
Proiectul abordează o cercetare experimentală și demonstrativă care urmărește dezvoltarea de noi sisteme nanostructurate pentru terapia țintită a cancerului, bazate pe produse naturale de catabolism (aminoacizi dicarboxilici, hidroxiacizi și cetoacizi ca agenți de stabilizare și compuși antitumorali naturali sau sintetici, cu internalizare celulară asistată. Pentru implementarea modelului demonstrativ, proiectul începe de la un nivel conceptual care constă în proiectarea unor noi compuși multifuncționali de tipul: Fe3O4@MC – Citostatic hidrofob, Fe3O4@MC – Citostatic hidrofil), folosind aminoacizi dicarboxilici (de exemplu acid glutamic, acid aspartic sau derivații acestora), hidroxiacizi (de exemplu acid tartric, acid gluconic, vitamina C/acid ascorbic, acizi folic) și ceto acizi, compusi care vor permite o internalizare îmbunătățită deoarece celulele tumorale sunt mai active în comparație cu celulele normale și trebuie să-și satisfacă nevoia mai mare de nutrienţi și oxigen.
Rezultatele privind nanostructurile magnetice cu internalizare îmbunătățită, elaborate în limitele proiectului vor fi diseminate la nivel național și internațional prin: articole științifice în reviste citate ISI (cel puțin 4 lucrări în zona Q1/Q2 – factor de impact cumulativ >10), 2 participări la conferințe științifice internaționale și depunerea unei cereri de brevet la OSIM cu posibilitate de extindere la Brevet European în mai multe țări europene.

- Etapa 1 – Obținerea și caracterizarea nanostructurilor de compuși multifuncționali Fe3O4@(Fe3O4@MC), cu capacitate îmbunătățită de internalizare celulară.
- Etapa 2 – Obținerea și caracterizarea Fe3O4@MC – Citostatic hidrofil (Fe3O4@MC–HfC) și Fe3O4@MC – Citostatic hidrofob (Fe3O4@MC –HpC) ca sistem antitumoral țintit.
- Etapa 3 – Testarea Fe3O4@MC – Citostatic hidrofob (Fe3O4@MC –HpC), ca sistem antitumoral tintit.
Conferinte internationale
|
1. Denisa Ficai, Ludmila Motelica, Dan Adrian Vasile, Adrian Vasile Surdu, Roxana Doina Trusca, Ionela Andreea Neacsu, Bogdan Stefan Vasile, Ovidiu Cristian Oprea, Anton Ficai, Ecaterina Andronescu Design and synthesis of magnetic nanoparticles for applications in theranostics 22nd Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering (RICCCE), Septembrie 7-9, Sinaia 2. Motelica Ludmila, Ficai Denisa, Oprea Ovidiu, Ficai Anton, Andronescu Ecaterina, Truşcă Roxana, Surdu Adrian Synthesis and characterization of magnetite nanoparticles stabilized with amino acids, 22nd Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering (RICCCE), Septembrie 7-9, Sinaia 3. Angela SPOIALĂ, Cornelia-Ioana ILIE, Cristina UNCU, Ludmila MOTELICA, Roxana-Doina TRUȘCĂ, Denisa FICAI, Adrian SURDU, Ovidiu OPREA, and Anton FiCAI, New functionalized magnetic nanoparticles for targeted drug delivery systems, 6th EuChemS Inorganic Chemistry Conference, Viena, Austria, 02.09.2023 – 08.09.2023. 4. Denisa Ficai, Ludmila Motelica , Angela Spoiala, Cornelia Ioana Ilie, Cristina Chircov, Roxana Doina Trusca, Adrian Vasile Surdu, Bogdan Stefan Vasile, Ovidiu Cristian Oprea, Anton Ficai, Ecaterina Andronescu, Magnetic smart systems for theranostic , 8TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NANOTECHNOLOGY: FUNDAMENTALS AND APPLICATIONS (ICNFA’23), 08-12.08.2023, Londra, Marea Britanie. Best paper Award 5. Denisa Ficai, Ludmila Motelica, Cristina Chircov, Roxana Doina Trusca, Adrian Vasile Surdu, Bogdan Stefan Vasile, Ovidiu Cristian Oprea, Geanina Voicu, Manuela Calin, Victor-Eduard Peteu, Anton Ficai, PEG and aspartic acid-functionalized Fe3O4 nanoparticles as efficient theranostic vectors in cancer, 15th International Conference on Nanotechnology: Fundamentals and Applications (ICNFA 2024), Barcelona, Spain – August 25-27, 2024. 6. Denisa Ficai, Ludmila Motelica, Cristina Chircov, Roxana Doina Trusca, Adrian Vasile Surdu, Bogdan Stefan Vasile, Ovidiu Cristian Oprea, Geanina Voicu, Victor-Eduard Peteu, Anton Ficai, Manuela Calin, Magnetic Nanoparticles for Targeted Antitumoral Therapy, 23rd Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering, Constanța – Mamaia, ROMANIA – September 4 – 7, 2024 |
Saloane de inventii |
Denisa FICAI, Ludmila MOTELICA, Cornelia Ioana ILIE, Angela SPOIALA, Ovidiu Cristian OPREA; Anton FICAI, Magnetic smart drug delivery systems for theranostic using a personalized approach; Project PN-III-P1-1.1-TE-2021-1342, no 96, 15th European Exhibition of Creativity and Innovation-EuroInvent 2023, 13 May 2023, Iaşi, Romania, 4 Premii obtinute- Carol Davila Award – UMFCD, Diploma de excelenta Asociatia Justin Capra, Diploma de excelenta cu mentiune speciala USMF, Bronze medal |
Articole ISI |
1. Spoială Angela, Ilie Cornelia-Ioana, Ludmila Motelica, Ficai Denisa, Augustin Semenescu, Oprea Ovidiu Cristian, Ficai Anton, Smart Magnetic Drug Delivery Systems for the Treatment of Cancer, Nanomaterials, Nanomaterials (Basel). 2023 Mar; 13(5): 876, Published online 2023 Feb 26. doi: 10.3390/nano13050876, 2. Denisa-Maria Radulescu, Vasile-Adrian Surdu , Anton Ficai , Denisa Ficai, Alexandru-Mihai Grumezescu and Ecaterina Andronescu, Green Synthesis of Metal and Metal Oxide Nanoparticles: A Review of the Principles and Biomedical Applications, Int. J. Mol. Sci. 2023, 24(20), 15397; https://doi.org/10.3390/ijms242015397 3. Spoială Angela, Motelica Ludmila, Ilie Cornelia-Ioana, Ficai Denisa, Chircov Cristina, Joanna Kisala, Surdu Adrian-Vasile, Trușcă Roxana, Vasile Bogdan, Oprea Ovidiu, Ficai Anton, Aminoacid functionalised magnetite nanoparticles Fe3O4@AA (AA = Ser, Cys, Pro, Trp) as Biocompatible Magnetite Nanoparticles with Potential Therapeutic Applications,, Scientific reports-Nature, trimis spre publicare, major revision. 4. Ludmila Motelica, Geanina Voicu, Cristina Uncu, Adrian Vasile Surdu, Roxana Doina Trusca, Bogdan Stefan Vasile, Denisa Ficai, Ovidiu Cristian Oprea, Daciana Silvia Marta, Victor-Eduard Peteu 1,7, Maria Anghelache 4, Anton Ficai 1,2,3 and Manuela Calin, Aspartic Acid Functionalized Magnetic Nanoparticles for Enhanced Internalization in Tumoral Cell, Journal of the Australian Ceramic Society Editorial Office, 2024, acepted for publication. 5. Cornelia-Ioana Ilie, Angela Spoiala, Cristina Chircov, Georgiana Dolete, Ovidiu-Cristian Oprea, Bogdan-Stefan Vasile, Simona Adriana Crainiceanu, Adrian-Ionut Nicoara, Ioana Cristina Marinas, Miruna Silvia Stan , Lia-Mara Ditu, Anton Ficai and Eliza Oprea,; Antioxidant, Antitumoral, Antimicrobial, and Prebiotic Activity of Magnetite Nanoparticles Loaded with Bee Pollen/Bee Bread Extracts and 5-Fluorouracil, Antioxidants 2024, 13, 895. https://doi.org/10.3390/antiox13080895 |
Cerere brevet
|
Denisa FICAI, Ludmila MOTELICA, Angela SPOIALA, Cornelia Ioana ILIE, Ovidiu Cristian OPREA, Anton FICAI, Nanoparticule magnetice stabilizate cu aminoacizi pentru internalizare celulară îmbunătățită și tehnologia de obținere aferentă, Cerere depusa la OSIM, Nr.a/00791 |
Teza de doctorat | Doctorand Cornelia Ioana ILIE, indrumoator Habil. Prof. Dr. Ing. Anton FICAI |
Materiale
|
Au fost obtinute: 1 proba martor NPFe3O4 18 materiale de tip NPFe3O4/ agent stabilizare/si sau Internalizare 18 materiale de tip NPFe3O4/ agent stabilizare/si sau Internalizare/Citostatic |