Contractul nr.: 30N/12.01.2023
Proiectul: „Dezvoltarea de solutii inovatoare si tehnologii de fabricație avansată cu laseri, plasmă și radiații pentru rezolvarea problemelor societale”
Faza 13/2025: „Studii experimentale și analitice pentru dezvoltarea de pansamente de tip hidrogel încărcate cu medicamente chimioterapeutice”
Responsabil fază: Dr. Maria DEMETER, Dr. Angela STAICU
Termen de încheiere a fazei: 09.04.2025
Abstract:
Sistemele multifuncționale de administrare a medicamentelor sunt o strategie nouă în tratarea țintită a cancerului, deoarece acestea oferă avantajul administrării de chimioterapeutice, fără afectarea celulelor și țesuturilor sănătoase. În acest studiu au fost dezvoltate și caracterizate noi compoziții polimerice obținute din poli(vinilpirolidonă), carboximetilceluloză, poli(etilenglicol), agar și guma gelan pentru dezvoltarea de pansamente sub formă de hidrogel încărcate cu medicamente chimioterapeutice. Hidrogelurile au fost concomitent sintetizate (reticulate) și sterilizate prin iradiere cu fascicul de electroni la doza 30 kGy. Demonstrarea funcționalității hidrogelurilor dezvoltate s-a realizat prin: analiza sol-gel, eficiența procesului de reticulare, proprietăți de gonflare în mediu fiziologic și tumoral simulat, capacitate de menținere a umidității, analiză structurală (ATR-FTIR), proprietăți reologice, biodegradare in vitro, capacitate de încărcare cu medicament anticancer (5-FU) și profil de eliberare in vitro a 5-FU. Cinetica de eliberare a 5-FU a fost investigată folosind modele matematice utilizate în proiectarea formulărilor farmaceutice. După iradiere, hidrogelurile au fracție de gel peste 90%, iar procesul de reticulare predomină. Valorile crescute ale randamentelor radiochimice de reticulare (330 µmol/J), de 16 ori mai mari comparativ cu cele de degradare (20 µmol/J), confirmă formarea de hidrogeluri reticulate, cu structură stabilă după iradiere. Mediul de gonflare influențează semnificativ gradul de gonflare și capacitatea de încărcare cu 5-FU a hidrogelurilor. În mediu bazic, capacitatea de absorbție este de 980-1090 %, iar în pH neutru este semnificativ mai mare, de 1380-1580 %. Hidrogelurile mențin aproximativ 48% din umiditate timp de 8 ore, timp suficient pentru asigurarea funcționalității ca pansament de tip hidrogel. Analiza reologică a arătat că hidrogelurile au comportament predominant elastic specific unei rețele macromoleculare reticulate (G’ = 3 450-54 000 Pa). Capacitatea de încărcare optimă cu 5-FU variază în funcție de pH, timp de încărcare, compoziția hidrogelului și concentrația de 5-FU, la 200 mg/L 5-Fu este de 30% la pH 6 și 29% la pH 5. Eliberarea 5-FU este lentă la pH 7,4, realizându-se gradual până la 80% sau complet în decurs de 30 de ore, în funcție de compoziția hidrogelului. Cinetica de eliberare in vitro a 5-FU se corelează cel mai bine cu modelele cinetice Korsmeyer-Peppas, Peppas-Sahilin și Makoid-Banakar (R2 > 0,99) și demonstrează că eliberarea 5-FU este guvernată în primul rând de un mecanism accelerat, urmat de un mecanism controlat prin difuzie.
Rezultatele experimentale demonstrează că hidrogelurile obținute prin iradiere susțin încărcarea și eliberarea de medicamente anticancer și prezintă potențial pentru utilizare ca pansamente pentru tratamentul local al cancerului.
Abstract grafic:
Contractul nr.: 30N/12.01.2023
Proiectul: „Dezvoltarea de solutii inovatoare si tehnologii de fabricație avansată cu laseri, plasmă și radiații pentru rezolvarea problemelor societale”
Faza 14/2025: „Validarea modelelor și metodelor de analiză pentru caracterizarea plasmei de fuziune în sistemele tokamak destinate producerii de energie”
Responsabil fază: Dr. Eduard GRIGORE, Dr. Gabriel MIRON
Termen de încheiere a fazei: 09.06.2025
Abstract:
Scopul acestei întreprinderi este de a determina modul în care mărimea inițială a lățimii insulei magnetice asociată perturbațiilor neoclasice de forfecare (NTM) în plasmă influențează calculul amplitudinii și frecvenței de oscilație a perturbațiilor NTM. Modelul teoretic folosit e necesar să fie în prealabil testat astfel încât plierea pe datele experimentale a amplitudinii, frecvenței și, mai ales, locației perturbațiilor să fie optimă. Din acest motiv, localizarea teoretică a perturbațiilor constituie un preambul pentru validarea modelului folosit. O nouă metodă de localizare a perturbațiilor pe baza cunoașterii amplitudinii acestora este prezentată în acest studiu. Bazându-ne pe testarea cu succes a modelului de perturbații (Miron I.G. și JET Contributors 2021, Nucl. Fusion 61, 106016) față de rezultatele experimentale la JET, implementarea sa inversată este aplicată pentru a determina locația modurilor. Amplitudinea experimentală a modului joacă, de această dată, rolul datelor de intrare cu scopul de a obține, invers, locația perturbațiilor. Precizia locației calculate este condiționată de o bună regăsire teoretică a amplitudinii și frecvenței experimentale a modului perturbat. Pe baza condițiilor inițiale alese, locația dorită este cea asociată celei mai bune potriviri posibile. Fiabilitatea modelului nostru asigură practic derivarea locației potrivite. Nu sunt utilizate profiluri de date privind factorul de siguranță și viteza de rotație a plasmei. Metoda a fost testată și verificată pe larg pentru a deveni o alternativă validă la tehnicile obișnuite de localizare.
Abstract grafic:
Contractul nr.: 30N/12.01.2023
Proiectul: „Dezvoltarea de solutii inovatoare si tehnologii de fabricație avansată cu laseri, plasmă și radiații pentru rezolvarea problemelor societale”
Faza 15/2025: „Construirea și caracterizarea ansamblului laser sub-picosecunde„
Responsabil fază: Dr. Nicolaie PAVEL
Termen de încheiere a fazei: 14.07.2025
Abstract:
În cadrul acestei faze de contract au fost obținute medii ceramice transparente compozite cu două straturi x-at.% Y₂O₃/y-at.% Yb:Y₂O₃ (x = 0, 3, 5; y = 3, 5, 8), precum și medii ceramice cu trei straturi cu concentrație gradual crescătoare a ionilor Yb³⁺ (3-at.% Yb:Y₂O₃ / 5-at.% Yb:Y₂O₃ / 8-at.% Yb:Y₂O₃) și a ionilor Nd³⁺ (0.5-at.% Nd:Y₂O₃ / 1.0-at.% Nd:Y₂O₃ / 1.5-at.% Nd:Y₂O₃), prin reacție în fază solidă și sinterizare în mai multe etape. Au fost utilizate pulberi disponibile comercial de Y₂O₃ (99.999%), Yb₂O₃ (99.998%), Nd₂O₃ (99.999%), La₂O₃ (99.999%) și ZrO₂ (99%) cu dimensiuni micronice. Ca aditivi s-au utilizat 10-at.% La₂O₃ și 1-at.% ZrO₂, pentru a spori aptitudinea la sinterizare a corpurilor ceramice compactate. Corpurile ceramice multistrat s-au realizat prin presarea directă a pulberilor dopate gradual cu ioni activi laser și, respectiv, a celor dopate și nedopate. Mediile ceramice sinterizate prezintă o calitate bună, confirmată prin rezultatele obținute în urma investigațiilor structurale, morfologice și optice. Probele ceramice multistrat dopate cu Yb³⁺ au fost testate pentru emisie laser la 1.03 mm. În cazul probei 0-3 Yb, s-au generat pulsații laser cu o pantă a eficienței ηₛₐ = 0.31, atingând o energie maximă de Eₚ = 1.25 mJ. Mediul compozit Nd:Y₂O₃ a fost testat pentru generare de emisie laser la 1.07 mm. S-au obținut pulsații laser cu energie de Eₚ = 0.95 mJ pentru o energie de pompaj absorbită de Eₐᵦₛ = 7.95 mJ; panta eficienței laser a fost ηₛₐ = 0.15. Rezultatele validează fezabilitatea utilizării mediilor ceramice multistrat Yb:Y₂O₃ și Nd:Y₂O₃ în aplicații laser, evidențiind în același timp importanța optimizării rezonatorului laser și a concentrației ionilor activi pentru creșterea performanței laser. A fost realizat sistemul de comandă și control al laserului de sub-ps, implementându-se o soluție funcțională, flexibilă prin utilizarea unui microcontroler industrial din familia ATMEGA2560, realizarea locală a etajelor de conversie și întârziere a semnalului și utilizarea unui etaj dedicat pentru demultiplicarea semnalului. A fost stabilită schema sistemului laser amplificator pentru pulsații cu durată sub-ps, pentru care au fost dezvoltate mai multe subansamble, astfel:
a) sistem de generare tren de selecție a pulsațiilor, controlabil în domeniul kHz, dintr-un tren cu frecvența de 80 MHz livrat de oscilatoarele laser de femtosecunde comerciale standard;
b) amplificator cu treceri multiple cu structură simplificată de trei oglinzi;
c) un sistem de pompaj optic și un sistem electronic de control al semnalelor de sincronizare și control al întregului sistem laser.
Abstract grafic:
