Revista >> Iulie - August 2014 [Nr. 167] >> Cercetare & Invatamant superior

Nanomateriale inovative pentru medicină, separare magnetică şi cataliză dezvoltate la INCDTIM prin proiectul METAVASINT

INCDTIM

01 August 2014

Utilizarea materialelor controlabile magnetic devine unul dintre cele mai promiţătoare şi dinamice sectoare ale tehnologiilor avansate pe plan mondial. Cu toate acestea, aplicaţiile reale care să ofere soluţii la nevoile sociale actuale necesită încă o abordare mai detaliată cu scopul de a exploata întregul potenţial al acestor materiale inovatoare. Domeniul materialelor nanostructurate reprezintă una dintre priorităţile europene de cercetare cu impact deosebit asupra dezvoltării unor aplicaţii inovative, în special în medicină, industrie, mediu.

În Institutul Naţional de Cercetare Dezvoltare pentru Tehnologii Izotopice şi Moleculare din Cluj-Napoca (INCDTIM) cercetările în domeniul nanomaterialelor avansate au cunoscut o amploare deosebită ca urmare a obţinerii finanţării în cadrul programului POSCCE – A2 O2.1.2, a proiectului METAVASINT “Metode avansate de sinteză a materialelor hibride” cu participarea specialistului din străinătate Prof. Dr. Jurgen Liebscher, în calitate de director de proiect, şi coordonator din partea INCDTIM Dr. Rodica Turcu.

Proiectul a avut ca obiectiv general dezvoltarea unor metode avansate de sinteză a materialelor hibride nanostructurate cu proprietăţi speciale obţinute prin combinaţia dintre nanostructuri magnetice şi materiale polimerice, cu potenţial aplicativ deosebit, încadrându-se în tendinţa actuală de dezvoltare a materialelor funcţionale nanostructurate, de la scară moleculară până la dispozitive pentru aplicaţii prin controlul proceselor fizice şi chimice şi al metodelor de procesare.

Materialele hibride multifuncţionale pe bază de polimeri reprezintă materiale avansate care stau la baza dezvoltării unor noi dispozitive şi structuri ce oferă asocierea diferitelor funcţii necesare în aplicaţii. Combinaţia nanostructurilor magnetice (nanoparticule, nanotuburi magnetice) cu polimeri şi bloc-copolimeri permite obţinerea unor materiale hibride cu proprietăţi noi sinergetice, dificil de obţinut cu fiecare dintre materialele componente separat. Materialele hibride prezintă atât interes fundamental, contribuind la înţelegerea unor procese şi fenomene fizice noi induse de nanostructură, interacţii specifice intermoleculare, efecte de interfaţă, tranziţii de fază, cât şi interes aplicativ pentru biotehnologii, biomedicină, depoluarea mediului, stocarea informaţiei, domenii cu tendinţă de dezvoltare explozivă în ultimii ani.

Obiectivele proiectului au fost atinse printr-o abordare multidisciplinară, care a combinat expertiza personalului de cercetare din diferite domenii științifice: chimie, fizică, știința şi ingineria materialelor, nano şi biotehnologii.
Cercetările efectuate au avut ca obiective specifice sinteza şi caracterizarea nanomaterialelor magnetoresponsive cu proprietăţi controlate pentru satisfacerea cerinţelor aplicative. În acest sens s-a urmărit rezolvarea unor probleme cheie privind stabilitatea chimică, stabilitatea coloidală, caracteristicile magnetice (superparamagnetism, valori ridicate ale magnetizării), biocompatibilitate, ataşarea unor grupări funcţionale specifice pentru recunoaştere moleculară, separarea bioentităților, cataliză.

Cele mai importante rezultate obținute
În cadrul proiectului au fost obţinute noi nanomateriale magnetoresponsive pe bază de nanoparticule magnetice acoperite cu diferite tipuri de învelişuri organice (molecule organice, polimeri) cu grupări funcţionale ataşate (de ex. biotina, carbohidraţi, aminoacizi, liganzi specifici, agenţi fluorescenţi). Infrastructura de cercetare existentă în cadrul INCDTIM a permis caracterizarea complexă a nanomaterialelor prin diferite tehnici: spectroscopia de fotoelectroni cu excitare de raze X (XPS), rezonanță magnetică nucleară (RMN), împrăştierea dinamică a luminii (DLS), microscopia de forţă atomică (AFM), spectroscopia în infraroşu (FTIR), spectroscopia Raman, analiza termogravimetrică (TGA), calorimetria diferenţială (DSC), magnometrie (VSM, SQUID).

Implementarea cu succes a acestui proiect în cadrul INCDTIM Cluj-Napoca a condus la:
• obținerea unor rezultate științifice inovative concretizate prin 13 publicaţii ştiinţifice în reviste cotate ISI, 3 cereri de brevet, realizarea a 12 metode noi de laborator privind sinteza nanoparticulelor magnetice şi a materialelor hibride, obţinerea a 16 tipuri de noi materiale hibride pe bază de nanoparticule magnetice funcționalizate;
• deschiderea unor noi domenii de cercetare în INCDTIM: biotehnologii, organocataliză, nanomedicină;
• creșterea nivelului de expertiză a personalului existent şi atragerea în activitatea de cercetare în INCDTIM a unui număr de 7 tineri doctoranzi şi postdoctoranzi, din care 3 tineri din străinătate.

Grupul de cercetare din cadrul acestui proiect a dobândit un nivel ridicat de competenţă în domeniul nanotehnologiilor, metodelor de sinteză avansate, biochimie, ştiinţa materialelor, ceea ce a contribuit la dezvoltarea colaborărilor internaţionale şi implicarea în proiecte europene: proiect FP7-NMP-2008-LARGE 2: “Advanced Magnetic nanoparticles deliver smart Processes and Products for Life” - MagPro²Life Nr. 229335, proiect E-COST TD 1402: “Multifunctional Nanoparticles for Magnetic Hyperthermia and Indirect Radiation Therapy” – RADIOMAG.