Program:
CEEX / Modul I – Proiecte de
cercetare-dezvoltare complexe
Tipul proiectului:
P – CD
Denumirea
Proiectului:
BIOSENZORI MAGNETICI ŞI MAGNETO-ELECTROCHIMICI PE BAZĂ DE
NANOPARTICULE MAGNETICE PENTRU DETECŢIA RAPIDĂ DE BIOMOLECULE
Acronim:
BIOSNANOMAG
Contract
nr:
61/01.08.2006
Nr.
Alocare Proiect:
5567
Aria
tematică
S/T în
care se încadrează Proiectul:
Aria
4 - Nanoştiinţe şi nanotehnologii, materiale şi
noi procese de producţie, urmărind dezvoltarea unei
industrii bazate pe cunoaştere:
|
|
4.1.
Nanoştiinţe, Nanotehnologii;
4.2. Materiale;
4.3. Producţii noi;
4.4. Tehnologii integrate pentru aplicaţii industriale urmărind
integrarea cunoştinţelor şi tehnologiilor noi, a
nomaterialelor şi proceselor de producţie în aplicaţii
sectoriale şi intersectoriale; |
Proiectul
vizează în special primele trei puncte (4.1, 4.2, 4.3) şi se va
finaliza prin realizarea unui demonstrator.
|
SCOPUL
PROIECTULUI
Scopul
proiectului este de a oferi un studiu teoretic şi experimental într-un
domeniu complex situat la interfaţa dintre fizică şi
biomedicină, în speţă domeniul biosenzorilor magnetici
şi (magneto)electro-chimici. Prin caracterul său
interdisciplinar proiectul va conduce la realizarea
şi testarea capacităţii de detecţie de biomolecule a
unui grup de biosenzori – magnetici şi electrochimici – utilizând
materiale şi tehnici noi sau îmbunătăţite, precum
şi la realizarea şi testarea unui nou biosenzor care să
utilizeze atât un efect electrochimic cât şi un efect magnetic (de
ex., efectul GMI). Partenerii din proiect dispun de experienţa
necesară realizării cu succes a obiectivelor proiectului, permiţând
integrarea ulterioara în programele europene din cadrul PC7.
ETAPE
DE REALIZARE A PROIECTULUI
Etapa
I:
Obţinerea de elemente de detecţie magnetorezistive (GMR sau
valve de spin) prin tehnica straturilor subţiri; reţele de
elemente de detecţie magnetorezistive şi reţele de elemente
de detecţie GMI. (Termen 05.12.2006)
-
Realizarea
de elemente de detecţie magnetorezistive şi dispunerea lor
în reţele.
-
Realizarea
de elemente de detectie GMI.
-
Realizarea
de micro/nanoparticule magnetice ca markeri pentru analiţii supuşi
detecţiei sau ca suport de imobilizare de receptori (de ex.,
enzime).
-
Utilizarea
modelarii moleculare in interpretarea rezultatelor experimentale.
-
Teste
de functionalizare pe particule magnetice.
-
Evaluarea
parametrilor de funcţionare şi de detecţie ai
elementelor de detecţie GMI şi magnetorezistivi
-
Modelarea
răspunsului biosenzorului magnetic în funcţie de: numărul
elementelor de detecţie utilizate, tipul, numărul şi
dimensiunile particulelor magnetice, câmpul magnetic aplicat,
caracteristicile curentului alternativ care parcurge elementele de
detecţie.
-
Achiziţionare
de aparatură de laborator, calculatoare electronice, echipamente
periferice.
Etapa
II:
Experimente de laborator pentru realizarea unui senzor electrochimic
clasic modificat cu argilă anionică, la nivelul matricei de
imobilizare a enzimei, pentru detecţia unor analiţi biologici de
interes. (Termene 15.06.2007 şi 15.02.2008)
-
Prepararea
argilelor anionice substituite cu fier.
-
Studii
experimentale privind obţinerea de electrozi acoperiţi cu
matrice stratificate de argile anionice substituite cu fier.
-
Prepararea
argilelelor anionice cu enzime încorporate.
-
Realizarea
de electrozi functionalizaţi cu enzimă (glucozoxidaza)
incorporată în matrice de
argila anionică.
-
Achiziţionarea
de aparatură de laborator, calculatoare electronice, echipamente
periferice. Dezvoltarea protocoalelor experimentale şi de
evaluare a datelor.
-
Evaluarea
caracteristicilor electrochimice şi de detecţie ale
electrozilor funcţionalizaţi cu argil
-
Evaluarea
stabilităţii structurilor de tip electrod-argilă-enzimă.
-
Achiziţionarea
de aparatură de laborator, calculatoare electronice, echipamente
periferice
Etapa
III:
Cinetica enzimatică a reacţiilor chimice analit-enzimă
imobilizată pe particulă magnetică
prin prisma stabilităţii şi activităţii enzimelor.
Teste de funcţionalitate pe elemente de detecţie de tip
magnetorezistiv şi GMI singulare şi în reţele cu şi,
respectiv, fără utilizare de particule magnetice funcţionalizate/nefuncţionalizate.
(Termen 15.07.2008)
-
Studiul
cineticii interacţiei de tip ligand-proteină dintre
particulele magnetice (eventual funcţionalizate) şi enzime
specifice unor analiţi de interes biologic.
-
Analiza
şi evaluarea stabilităţii fizico-chimice a complexului
nanoparticulă-enzimă.
-
Studii
privind determinarea activităţii complexului nanoparticulă-enzimă
şi a enzimei libere.
-
Studii
comparative ale cineticii enzimă liberă-substrat, complex
nanoparticulă-enzimă-substrat; evaluarea eficienţei
enzimatice a complexului nanoparticulă-enzimă.
-
Detecţie
de particule magnetice, orientate spre aplicaţii biomedicale,
prin intermediul elementelor de detecţie magnetorezistive.
-
Detecţie
de particule magnetice orientate spre aplicaţii biomedicale, prin
intermediul elementelor de detecţie de tip magneto-impedanţă
gigant (GMI).
-
Evaluarea
limitei de detecţie a elementelor de detecţie magnetice obţinute
Etapa
IV:
Experimente de laborator pentru realizarea unui biosenzor magneto-electrochimic
şi
teste de biodetecţie a unor analiţi biologici de interes.
Experimente pe reţele de elemente de detecţie magnetorezistive
şi GMI pentru detecţia de analiţi de interes biomedical:
ADN, anticorpi/antigene. Analiza şi diseminarea rezultatelor obţinute.
(Termen 27.11.2008)
-
Realizarea
de electrozi de măsură de platină cu miez magnetic prin
depunere electrochimică şi prin tehnica straturilor subţiri.
-
Investigarea rolului şi influenţei geometriei câmpului
magnetic asupra proceselor de oxido-reducere şi asupra proceselor
de fixare a nano/microparticulelor magnetice pe electrod.
-
Evaluarea
electrochimică a electrodului de măsură în raport cu
concentraţia de substrat, concentraţia nano/microparticulelor
funcţionalizate cu enzima şi imobilizate magnetic pe suprafaţa
electrodului.
-
Determinarea
capacităţii de detecţie a unui analit (glucoză)
dintr-o soluţie model experimental şi, respectiv, din plasma
sangvină.
-
Evaluarea
gradului de interferenţă a analitului ţintă (glucoză)
cu unele biomolecule parazite, de exemplu cu acidul uric sau ascorbic.
-
Evaluarea
domeniului de sensibilitate, a timpului de răspuns şi a
timpului de funcţionare ai biosenzorului magneto-electrochimic.
-
Analize
comparative între biosenzorul electrochimic de tip clasic pe bază
de argilă anionică şi biosenzorul magneto-electrochimic.
-
Amplificarea
de secvenţe de ADN monocatenar de interes prin tehnica PCR (Polymerase
Chain Reaction).
-
Detecţia
secvenţelor de ADN obţinute prin PCR prin intermediul
biosenzorilor magnetorezistivi/GMI.
-
Realizarea
de particule magnetice funcţionalizate
cu anticorpi/antigene.
-
Detecţia
efectivă de antigene/anticorpi prin intermediul biosenzorilor
magnetorezistivi/GMI.
-
Interpretarea
rezultatelor obţinute şi diseminarea lor. Evidenţierea
integrării cunoştinţelor şi infrastructurii
implicate în proiect într-un “cluster” ştiinţific
comparativ cu obiectivul ERA
(European Research Area) al Programului Cadru FP7.
REZULTATE
ESTIMATE LA FINALIZAREA PROIECTULUI:
PARTENERI
Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică Tehnică - IFT Iaşi
(INCDFT - IFT Iaşi) - Coordonator
de Proiect
Bulevardul D. Mangeron nr. 47, Iaşi 700050, tel.: 0232-430680, fax:
0232-231132
Universitatea de Medicină
şi Farmacie "Grigore T. Popa"
Iaşi
- Facultatea de Medicină
(UMF)
-
P1
Str. Universităţii nr. 16, Iasi, 700115, tel./fax: 0232-211820
Universitatea „Alexandru
Ioan Cuza”
Iaşi - Facultatea de Fizică
(UAIC)
-
P2
Blvd.
Carol I nr. 11, Iasi, 700506, tel.: 0232-201010, fax: 0232-201201
Universitatea
Tehnică ”Gh. Asachi”
Iaşi - Facultatea de Chimie
(UTI)
-
P3
Blvd.
D. Mangeron nr. 67, Iasi 700050, tel.: 0232-212322, fax: 0232-211667
|