Revista >> Noiembrie 2019 [Nr. 219] >> Cover Story

INCDFM sprijină mediul economic prin transfer de materiale şi dispozitive inteligente

Dr. Lucian Pintilie, director proiect MATI2IT, dr. Mihaela Baibarac, director proiect AMD-FARMA-MED-

21 Noiembrie 2019

SC Optoelectronica 2001 SA - Modernizarea unui videocomparator VDF300 la VDF500. Aceste videocomparatoare sunt utilizate la depistarea documentelor sau înscrisurilor falsificate (spre exemplu acte de identitate, paşapoarte, bancnote, etc.). Înscrisurile oficiale conţin diferite elemente de securitate, sub forma unor cerneluri speciale (spre exemplu cerneluri care devin luminiscente sub acţiunea luminii cu anumite lungimi de undă), micro-texte, etc. Colaborarea se bazează pe utilizarea expertizei INCDFM în recomandarea surselor de lumină, filtrelor, camerelor de luat vederi optime pentru a spori sensibilitatea şi rezoluţia videocomparatorului produs până acum de către firma parteneră.
SC NANOM-MEMS SRL - Dezvoltarea de pelistori pe bază de materiale prietenoase faţă de mediu şi abundente în natură. Pelistorii sunt, de fapt, senzori de gaze sensibili la gazele cu potenţial exploziv, cum ar fi metanul. Astfel de senzori sunt integraţi în sisteme de securitate la foc sau explozie, sensibilitatea lor fiind esenţială pentru depistarea din timp a scurgerilor de gaze cu potenţial exploziv. Materialele care au fost preparate şi testate pentru detecţia de gaz metan au codificările SENZ-1 (CeO2:MnOx:(4wt%La2O3-Al2O3)=7:3:10) şi SENZ-2 (CeO2:MnOx:(4wt%La2O3-Al2O3)
=7:3:20), ele fiind obţinute prin metoda de coprecipitare. În figură 3 sunt prezentate primele rezultate privind detecţia gazului metan în concentraţie de 2500 ppm în aer, cu umiditate relativă de 50 %.
SC R&D Consultanţă şi Servicii SRL - Contractul prevede dezvoltarea unor materiale magnetice cu proprietăţi îmbunătăţite pentru lucrul în condiţii extreme. Contractul abia a fost demarat în martie 2019, primele rezultate fiind legate de prepararea unor materiale şi testarea lor din punct de vedere al proprietăţilor magnetice.

SC All Green SRL - Contractul are ca scop dezvoltarea unor materiale compozite cu proprietăţi termice anizotrope. Compozitul este format din materiale polimerice şi pulberi de particule metalice sau dielectrice, partea inovativă constând în orientarea acestor pulberi sub acţiunea unui câmp electromagnetic pentru a obţine conducţie termică îmbunătăţită pe o anumită direcţie. Şi acest contract a fost demarat abia în martie 2019, fiind deci în faza preparării pulberilor şi a primelor compozite de tip pulbere/polimer.

SC Stimpex SA - Contractul prevede realizarea unei instalaţii de şlefuire şi nanoaliere cu electroni de joasă energie, şi constituie valorificarea practică a unei cereri de brevet realizată în INCDFM. Contractul a început în august 2019 şi este în faza de proiectare a instalaţiei.

SC ICPE-SA - Contractul prevede utilizarea materialelor inteligente pentru a creşte performanţa maşinilor electrice produse de către firma parteneră. În urma discuţiilor s-au identificat două direcţii care pot duce la îndeplinirea obiectivului: un nou concept de detecţie a câmpului magnetic la electromotoare, bazat pe un alt design de amplasare a senzorilor de câmp magnetic; realizarea unor răşini cu proprietăţi termice îmbunătăţite pentru acoperirea bobinelor la electromotoare, menite să asigure un transfer termic cât mai bun pentru a preveni supraîncălzirea motorului în timpul funcţionării. Proiectul a demarat în septembrie 2019 şi este în faza de documentare şi stabilire a condiționalităților tehnice.

Câștiguri
De la începerea proiectului au fost publicate 7 articole, un articol este pregătit pentru a fi trimis spre publicare, au fost înregistrate la OSIM 8 cereri de brevet şi o cerere de model de utilitate, au fost generate 17 locuri de muncă noi (10 în cadrul echipelor de implementare a contractelor subsidiare) şi au fost atrase fonduri de aproximativ 2.200.000 lei sub formă de co-finanțare din mediul privat. Se poate concluziona că, la 3 ani de la demarare, proiectul „MATERIALE MULTIFUNCŢIONALE INTELIGENTE PENTRU APLICAŢII DE ÎNALTĂ TEHNOLOGIE- MATI2IT“ se află pe drumul cel bun în ceea ce priveşte îndeplinirea obiectivelor. Apreciem că există premisele pentru finalizarea cu succes a proiectului, prin îndeplinirea indicatorilor asumaţi în cererea de finanţare, în condiţiile în care se păstrează ritmul actual şi în următorii doi ani de implementare, şi în contextul în care există stabilitate şi coerență la nivelul autorităţii publice contractante.

Proiectul „ANALIZE FIZICO-CHIMICE, MATERIALE NANOSTRUCTURATE ȘI DISPOZITIVE PENTRU APLICAȚII ÎN DOMENIUL FARMACEUTIC ȘI MEDICAL DIN ROMÂNIA (AMD-FARMA-MED-RO)“ (contract 58/2016), condus de dr. Mihaela Baibarac, Șef de Laborator, CS1, are ca obiectiv transferul de cunoștințe de la INCDFM la întreprinderile din domeniul economic al sănătății și industriei farmaceutice.

Principalele colaborări și rezultatele obținute
În vederea atingerii acestui obiectiv, din decembrie 2017 până în prezent au fost inițiate cinci colaborări efective (activități de tip D) cu următoarele întreprinderi: S.C. Sara Pharm Solutions S.R.L., S.C. Bioelectronic S.R.L., S.C. Pro-Vitam S.R.L., S. C. Agilrom Scientific S.R.L. și S. C. Centru IT pentru Știință și Tehnologie S.R.L. Principalele obiective ale acestor subcontracte subsidiare constau în:
- dezvoltarea a noi forme solide și formulări ale azatioprinei, validate prin analize efectuate prin fotoluminescență, împrăștiere Raman și spectroscopie de absorbție în infraroșu ca metode complementare difracției de raze X (INCDFM - S.C. Sara Pharm Solutions S.R.L.),
- dezvoltarea unor biosenzori bazați pe materiale compozite de tip nanotuburi de carbon/oxid de grafenă (CNT/GO) funcționalizat cu polipirol (PPY) dopat cu heteropolianioni pentru detecția acidului folic - AF (INCDFM - S. C. Bioelectronic S.R.L.);
dezvoltarea unor imunosenzori bazați pe polimeri conjugați și GO/oxid de grafenă redus (RGO) pentru detecția biomarkerilor, cum ar fi receptorul factorului de creștere epidermal - EGFR și a receptorului hormonului de stimulare tiroidiană –TSH (INCDFM - S.C. Pro-Vitam S.R.L);
- dezvoltarea a noi platforme senzoriale de tip RGO și grafenă asamblată în trei straturi (TLG) decorate cu nanoparticule de Ag și Au pentru aplicații în domeniul sănătății (INCDFM - S.C. Agilrom Scientific S.R.L.);
- structuri electrofilate bazate pe polimeri și CNT ca materiale active în domeniul senzorilor electrochimici și senzorilor optici pentru detecția acidului uric (INCDFM - S.C. Centru IT pentru Știință și Tehnologie S.R.L.).

Principalele rezultate obținute până în prezent în cadrul acestui proiect sunt:
- dezvoltarea de noi procedee de preparare și de utilizare a noilor forme cristaline ale 6-(3-metil-5-nitroimidazol-4-il) sulfanil-9H purină (Cererea de brevet nr. 1901/2019; Journal of Molecular Structure 1184, 25, 2019);
- rolul luminii UV în procesul de fotodegradare al azatioprinei (Results in Physics 14, 102443, 2019), substanța activă utilizată în produsele farmaceutice prescrise în etapa post-operatorie a pacienților care au avut o operație de transplant de organe (rinichi, ficat, inimă, etc.) în vederea diminuării respingerii organului implantat;
- dezvoltarea unei platforme bazate pe nanotuburi de carbon cu mai mulți pereți și PPY (International Journal Electrochemistry Science 13, 10514, 2018) în vederea detecției AF, substanța activă în produsele farmaceutice administrate pentru evitarea apariției defectelor de tub neuronal la noii născuți;
- evidențierea influenței pH-ului și a luminii UV asupra proprietăților optice ale AF în soluțiile tampon fosfat (Scientific Reports 9, 14278, 2019);
- prepararea electrozilor bazați pe materiale compozite de tip RGO/poli difenilamină (PDPA) (Journal of Molecular Structure 1184, 25, 2019) în vederea utilizării acestora în domeniul biomarkerilor pentru tumorile cerebrale;
vi) asamblarea imunosenzorului electrochimic bazat pe GO/PDPA cu 1, 4-fenilen diizotiocianat (PDITC) (Scientific Reports 9, 11968, 2019) în vederea detecției EGFR (Fig. 4);

- dezvoltarea unei metode de imunoprecipitare pe placă reutilizabilă folosind protocolul de „crosslinking“ între proteina G și anticorpii anti-TSH/anti-EGFR (sub evaluare la Journal of Immunological Methods, 2019);
- realizarea unor electrozi bazați pe RGO decorat cu nanoparticule metalice de Ag și Au utilizând procedee chimice și/sau electrochimice (Capitolul 3. Nanostructures –based detection of pharmaceutical and other contaminants of emerging concern în cartea intitulată Advanced Nanostructures for Environmental Health, editori L. Baia Z. Pap, M. Baia, K. Hernadi, Elsevier, 2019) în vederea detecției unor compuși activi în domeniul farmaceutic și de interes pentru analizele medicale;
- realizarea unor materiale compozite bazate pe CNT și compuși macromoleculari de tip poli(orto-fenilendiamină) – polietilenoxid (POPD-PEO), POPD - poli fluorură de vinil (PVDF), etc. în vederea utilizării acestora ca platforme senzoriale în domeniul - senzorilor optici/electrochimici pentru detecția acidului uric, compus care în concentrații mari în sânge și în țesuturi poate induce guta.

Rezultatele obținute până în prezent în cadrul proiectului POC 58/2016 evidențiază că:
- manipularea compușilor activi de tip AF sau azatioprină trebuie efectuată în absența luminii UV, atât în etapa de preparare a produsului farmaceutic, cât și în cea de păstrare și administrare a medicamentelor comerciale;
- efectul luminii UV asupra AF și azatioprinei trebuie luat în considerare și în cazul efectuării aplicațiilor în domeniul senzorilor electrochimici/optici pentru care sunt folosite diverse platforme senzoriale;
- fotoluminescența poate fi folosită cu succes ca metodă alternativă spectroscopiei de absorbție UV-VIS în vederea monitorizării proceselor de fotodegradare a compușilor activi din produsele farmaceutice
- conform analizelor fizico-chimice efectuate în cazul materialelor compozite preparate până în prezent în acest proiect, anticipăm utilizarea acestora în domeniul senzorilor cu detecție electrochimică și/sau optică.

Țintele viitoare
În perioada următoare, implementarea proiectului are în vedere:
- evaluarea performanțelor platformelor senzoriale mai sus menționate pentru detecția AF, EGFR, TSH, acidului uric și a diferiților compuși activi prezenți în produsele farmaceutice sau de interes în analizele medicale din România;
- realizarea unui dispozitiv portabil pentru detecția AF;
- realizarea unor kituri bazate pe straturi de RGO decorate cu nanoparticule de Ag și Au pentru detecția compușilor activi din produșii farmaceutici;
- realizarea de analize fizico-chimice prin tehnici în care INCDFM are expertiză, cum ar fi împrăștierea Raman, spectroscopia Raman exaltată prin plasmoni de suprafață, difracția de raze X, spectroscopia de absorbție UV-VIS-NIR și IR, fotoluminescența, etc. pentru produșii de interes furnizați de întreprinderile mici și mijlocii care activează în domeniul farmaceutic și medical din România.

Câștiguri
În cadrul acestui proiect, o atenție specială este acordată atât transferului de cunoștințe către mediul economic care activează în domeniul farmaceutic și medical din România, cât și formării de noi specialiști în cadrul INCDFM, capabili să răspundă provocărilor viitoare aferente acestui domeniu. În acest context, menționăm că în echipa de implementare a INCDFM în prezent doi membri au tezele de doctorat focalizate pe tematica acestui proiect, lucrările având ca obiectiv i) studii spectro-electrochimice pentru analiza unor compuși farmaceutici (doctorand Monica Dăescu) și ii) realizarea unor materiale bazate pe grafenă ca substraturi active uilizabile în împrăștierea Raman exaltată prin plasmoni de suprafață - SERS și spectroscopia de absorbție IR exaltată prin plasmoni de suprafață - SEIRA (doctorand N’ghaya Toulbe). Menționăm că, până în prezent, proiectul condus de dr. Baibarac a generat 5 noi locuri de muncă, din care unul este direct legat de contractele subsidiare, iar celelalte urmează să fie incluse în echipele de implementare.