Revista >> Mai 2024 [Nr. 264] >> Cercetare & Invatamant superior

Un Centru de excelență în bioinginerie, pe drumul confirmării în Politehnica bucureșteană

Alexandru Batali

15 Mai 2024

La Gala Cercetării Româneşti din acest an, grupul de cercetare pentru materiale polimerice avansatedin cadrul Universităţii Naţionale de Ştiinţă şi Tehnologie Politehnica Bucureşti a fost recompensat pentru întreaga sa activitate cu premiul „Nicolae Vasilescu Karpen”, asociat domeniului „Energie şi materiale avansate”. Evenimentul în sine a permis recunoaşterea la cel mai înalt nivel a meritelor celor care proiectează viitorul României pe linie științifică și a reprezentat totodată o ocazie de a (re)descoperi echipe şi proiecte valoroase din sfera cercetării naționale, capabile să cristalizeze centre de excelență în domenii de avangardă. Aflăm povestea echipei care ţinteşte să creeze Bioingineering Valley în București chiar de la liderul său, profesionistul care a fondat-o și a dus-o la un nivel internaţional de exprimare competitivă: prof. dr. ing. Horia Iovu (foto).

Domnule profesor, menţionaţi în cadrul ceremoniei publice de acordare a premiului că aţi reuşit să creaţi o echipă minunată şi foarte sudată pornind de la zero. Când aţi început procesul de formare a acestui grup performant de cercetare? Care au fost bornele importante din istoria devenirii sale?
Borna zero este anul 1995, când nu dispuneam de niciun echipament de caracterizare. Reîntors în Politehnica din Bucureşti de la o bursă finalizată la Universitatea Metropolitană din Manchester, am dorit să construiesc aici pas cu pas ceea ce am văzut în Marea Britanie. În primii trei ani am reuşit să achiziţionăm dintr-un proiect de cercetare un prim echipament de spectrometrie în infraroșu. Iar în 2007 am constituit acest grup de cercetare pentru materiale polimerice avansate. Practic, din 2007 şi până acum nu am încetat să scriem proiecte, pe unele le-am câştigat şi am reuşit să ne asigurăm o dotare de excepţie. Proiectul INOVABIOMED, unul dintre cele mai mari proiecte de infrastructură de cercetare dezvoltate de Universitatea Politehnică din Bucureşti, ne-a permis din 2016 să achiziţionăm echipamente state-of-the-art, majoritatea unice în România şi în regiune.
De doi ani şi jumătate derulăm în cadrul programului Horizon Europe al Comisiei Europene (CE) un alt proiect de rezonanţă mare,„eBio-hub: Chair of Research Centre in Biomedical Engineering”, care marchează un nou salt evolutiv la nivelul grupului nostru de cercetare. Obiectivul general asumat este de a înființa unCentru Național de excelență în Bioinginerie în cadrul Universității Politehnica din București. eBio-hub este gândit să devină un centru de cercetare interdisciplinar capabil să activeze la interfața dintre chimie, biologie, IT, micro și nanotehnologie și medicină, şi este conceput pentru a dezvolta soluții micro, nano și bio-integrate pentru abordarea provocărilor globale majore în domeniul biomedical. Am câştigat acest proiect la a treia participare: în primul an am avut un punctaj mediu, în al doilea an am fost foarte aproape de linie, iar în al treilea am fost desemnaţi câştigători. Este un proiect de cercetare flagship al Politehnicii bucureştene, în valoare de 5 milioane de euro, prin care vom reuşi să atingem un ţel mai vechi: constituirea unui pol al ingineriei biomedicale în Capitală, dar şi în România. Proiectul a fost foarte bine primit de CE, suntem la jumătatea parcursului și avem ca ţintă principală formarea de resursă umană înalt calificată pentru domeniul bioingineriei, atrasă atât din ţară, cât şi din străinătate: din UE şi din afară sa, o parte dintre specialişti lucrând deja în laboratoarele noastre din Campus.

INOVABIOMED presupun că a facilitat câştigarea eBio-hub, mai ales că unul dintre obiectivele ambiţioase setat de acest prim proiect de anvergură era câştigarea de noi proiecte europene…
Am atras într-adevăr trei proiecte în Horizon Europe, două în care suntem parteneri şi cel despre care vorbim, eBio-hub, unde avem calitatea de coordonator. INOVABIOMED a creat o infrastructură de cercetare de top, fundamentul care ne-a permis să construim în continuare etajele superioare. Am realizat că degeaba avem echipamente de ultimă generaţie fără oameni formaţi, capabili să le opereze şi mai ales să creeze valoare adăugată, să facă performanţă cu ajutorul acestora. Există operatori de rutină pe anumite date, dar şi operatori de performanţă cu care scoţi date pentru publicare de articole în reviste internaţionale bine cotate.
Pe bioploterul 3D deja avem a doua generaţie de specialişti formaţi, care, deşi au în jur de 28-30 de ani, sunt nişte tineri foarte ambiţioşi. Am format tineri specialişti şi pentru deservirea celelorlalte echipamente. Unele poziţii vacante din proiect le-am ocupat cu cercetători din străinătate: unul foarte bun a venit din Nepal, altul din Nigeria, avem încă doi sosiți din UE… Ne-am dat seama că este important şi multiculturalismul în cadrul grupului nostru. Cei din străinătate vin cu o experienţă bogată din locurile în care au lucrat, dar şi cu o mentalitate care ne ajută să formăm grupul de elită avut în vedere.

Cunosc faptul că există şi o componentă a viziunii de dezvoltare care porneşte de la curricula, în Politehnica din Bucureşti fiecare facultate având o componentă „bio”, care permite alimentarea cu specialişti a acestei echipe de cercetare interdisciplinară…
Am dezvoltat chiar primul Program de studii integrate în bioinginerie, acreditat în urmă cu doi ani, care funcţionează în cadrul Facultăţii de Inginerie Chimică şi Biotehnologii. Acest program nu presupune însă numai acoperirea nişei medicale, aşa cum se întâmplă la Iaşi sau anterior în Universitatea noastră, ci integrează toate subdomeniile bioingineriei. Pregătim specialişti nu doar pentru partea de aplicaţii medicale particulare ale ingineriei, ci şi pentru toate domeniile care converg cu biologia. Este o specializare care a atras extrem de mulţi candidaţi, nu am estimat la început succesul şi impactul pe care îl vom avea pe acest palier didactic, dar ulterior ne-a motivat să pregătim discipline, laboratoare şi formatori noi. Am constatat şi că absolvenţii de liceu sunt foarte interesaţi să capteze informaţii din mai multe subdomenii şi acoperim astăzi un domeniu mult mai vast al bioingineriei. Studenţii dedicaţi părţii medicale a ingineriei au în continuare ponderea cea mai mare, dar sunt din ce în ce mai mulţi tineri atraşi să lucreze în industria bioingineriei, care poate însemna, de exemplu, un reactor de biosinteză în care fac celuloză din bacterii sau ţesuturi şi medicamente fabricate la nivel bio. Toate acestea converg spre o educaţie şi o specializare „bio” în Politehnica din Bucureşti, iar Universitatea noastră este un exemplu viu al simbiozei reuşite dintre inginerie şi biologie.

Materializarea acestei viziuni presupunea în urmă cu câţiva ani obţinerea de organe şi ţesuturi artificiale. În ce stadiu vă aflați prin raportare la acest obiectiv?
Am reuşit şi acest lucru, deja lucrăm cu anumite tipuri de ţesuturi, în special cu cele cartilaginoase, care nu sunt integral dure. Prin intermediul bioprinterelor 3D am printat urechi artificiale în întregime, suntem acum în stadiul în care printăm părţi din rinichi. Problemele pe care le avem de rezolvat rămân cele legate de viabilitatea ţesuturilor, dar bioprintarea cu celule poate asigura viabilitatea celulară. În acest context atenţia noastră se îndreaptă în prezent spre colaborări cu spitalele şi universităţile de medicină şi farmacie din Capitală, instituții cara ne permit să mergem spre aplicaţiile clinice.

Există un mediu de aplicare? La ce nivel au ajuns aceste colaborări?
În momentul de față lucrăm pe implanturile dure, utile în cazul accidentelor grave, când există o fractură de exemplu, de mandibulă sau o fractură într-o zonă osoasă. Spitalul de Urgenţă ne trimite radiografia unui pacient accidentat, noi o importăm în software-ul bioimprimantei 3D, software-ul reconstruieşte 3D întreaga zonă de implant care trebuie refăcută şi apoi o printăm cu materiale pe care deja le-am studiat. Apoi implantul printat de noi îl livrăm spitalului, iar chirurgul îl implantează. Asta înseamnă medicină personalizată, medicina viitorului, care deocamdată este extrem de scumpă… E nevoie de resursă umană care să acopere cazurile care apar pe durata a 24 de ore, dar mai este nevoie în principal de protocoale de colaborare extrem de clare încheiate cu unităţile medicale. În acest fel preîntâmpinăm orice abatere de la normele de etică unanim acceptate în domeniul medical. Nu este simplu, mai ales că de multe ori limbajul medicului nu se suprapune cu cel al inginerului, dar facem paşi importanţi şi în această direcţie.
În viitorul apropiat vom încerca să diversificăm gama de ţesuturi pe care le printăm. Ne ducem spre zona ţesuturilor moi, capabile să aibă şi rol de regenerare a celulelor din zonă adiacentă implantului efectuat. Azi nu este satisfăcător doar faptul ca implantul să nu facă rău, ci se doreşte să ajungem cu cercetările la nivelul care să determine regenerarea ţesuturilor şi vindecarea, prin proliferarea unor celule menite să conducă la acest deznodământ. Pornind de la expertiza deţinută, acest deziderat este posibil într-un orizont de timp de 5-6 ani. Reuşita depinde nu doar de cercetători, de resursa umană din Politehnica angajată în acest demers, ci de modul în care instituţiile statului vor fi de acord să coopereze pentru a crea şi o legislaţie specifică în acest domeniu al implanturilor şi al medicinii personalizate.

Revenind la un moment anterior al dialogului, menţionaţi că au fost create în Politehnica discipline noi în ingineria biomedicală. Puteţisă exemplificaţi?
Am creat de exemplu o nouă disciplină, intitulată ingineria proteinelor, în cadrul căreia dorim să-i învăţăm pe studenţi ce înseamnă proteinele recombinate, ce înseamnă un vaccin, cum se construiesc acestea – mai ales că aici există multă ignoranţă şi fake news, după cum am văzut mai ales în timpul pandemiei de Covid-19. Avem şi echipamentele necesare de analiză care ne ajută să ne concentrăm pe această disciplină. O altă zonă importantă pe care insistăm este cea de design molecular, de proiectare de macromolecule capabile să determine din partea organismului o reacţie pozitivă de răspuns. Această zonă de design este cuplată cu o zonă de informatică, prin folosirea unor limbaje speciale de programare. Începem să lucrăm cu softuri medicale dedicate şi conlucrăm cu colegii de la Facultatea de Automatică şi Calculatoare pentru a avea rezultate cât mai bune, într-un timp cât mai scurt. Explorăm şi zona de electronică medicală, pe care o abordăm inpreuna cu colegii de la Facultatea de Electronică, avem şi un curs dedicat foarte apreciat, la nivelul anului doi, în cadrul Facultăţii de Inginerie Chimică şi Biotehnologii. Bineînțeles, alte discipline noi, precum ingineria implanturilor moi şi ingineria implanturilor dure, vin să completeze o pregătire de înalt nivel în domeniul bioingineriei. Este greu însă în acest domeniu să ai o proiecţie în viitor. Nu ştii încotro se vor îndrepta cercetările, ştiinţa pe termen mediu şi lung. Din aceste considerente oferim o pregătire de bază în bioinginerie. Avem în acest sens și o disciplină de bază, Introducere în bioinginerie, realizată în premieră în România, care îi prezintă studentului toate capitolele importante ale domeniului.

Dezvoltând aceste discipline, priviţi şi spre obiective mai ambiţioase. V-aţi propus să publicaţi un articol în Nature sau în Science. Mai în glumă, mai în serios, afirmaţi la Gala Cercetării Românești că vă veţi retrage din activitate doar când veţi împlini şi acest deziderat.
Este într-adevăr o dorinţă mai veche şi cred că ne apropiem de ea cu paşi mari. Am îmbunătăţit în prezent factorul de impact al articolelor noastre. Am reuşit să publicăm în reviste cu factor de impact mai mare de 15 şi vom ajunge în Nature sau în Science în momentul în care vom realiza masa critică. Ceea ce presupune în primă instanţă o resursă umană înalt calificată, pe care apreciez că o vom avea în câţiva ani de zile cu sprijinul tinerilor români şi a specialiştilor atraşi din străinătate. Iar în al doilea rând avem nevoie de finanţare consistentă, pe care o vom obţine din proiectele internaţionale atrase, care vor genera rezultate de un asemenea nivel.

Atingând masa critică puteţi împlini şi viziuneade a dezvolta Bioingineering Valey aici, înPolitehnica bucureşteană.
Avem deja două elemente importante create: partea de resurse umane specializate în inginerie medicală şi în bioinginerie. Avem acoperită şi partea de cercetare prin proiectul eBio-hub despre care v-am vorbit. Ne mai lipseşte a treia componentă, cea de aplicaţii medicale, iar acest lucru va fi posibil şi prin înfiinţarea în Politehnica a unui spital, lucru mai greu de realizat din cauza unor obstacole birocratice. Dar sunt convins că ne îndreptăm în direcţia bună, care va face posibil visul nostru. Cred foarte mult în viitorul cercetării din Universitatea Naţională de Ştiinţă şi Tehnologie Politehnica Bucureşti şi nu suntem departe de anii când, la nivel mondial, se va discuta despre lucrările ştiinţifice de excepție din universitatea noastră în domeniul bioingineriei.