Shema de realizare a proiectului
Faza nr. 17
Responsabil: Dr. F. SIMA
Termen de predare: 15.03.2017
Titlu: „Acoperiri subţiri cu caracteristici variabile obţinute cu fascicul laser pulsat pentru o nouă generaţie de implanturi și tratamente terapeutice”
Rezumat: Tehnicile de depunere laser pulsată (PLD) și de evaporare laser pulsată asistată de o matrice au fost utilizate pentru obținerea de filme subțiri de hidroxiapatită (HA) pe substraturi de titan. Experimentele au fost efectuate într-o cameră de reacție folosind o sursă laser cu excimer KrF* (λ = 248 nm, τFWHM ≈ 25 ns). În urma depunerilor, jumătate dintre probe au fost tratate termic la 500°C în vapori de apă cu scopul de a restabili cristalinitatea și de a îmbunătăți aderența.
Morfologia și topografia acoperirilor, specifice metodelor de depunere, au fost evidențiate prin microscopie electronică și de forță atomică dar și prin profilometrie. S-a demonstrat că acestea depind de tipul depunerii dar și de tratamentul termic. Structura cristalină a acoperirilor, evaluată prin difracție de raze X, a fost îmbunătățită în urma tratamentului termic. Biocompatibilitatea acoperirilor, adeziunea celulară, proliferarea și testele de diferențiere au fost efectuate folosind celule stem mezenchimale umane (MSCs). Rezultatele au arătat că acoperirile HA depuse prin MAPLE și tratate termic au susținut proliferarea celulelor MSCs, în timp ce filmele obținute prin PLD tratate au stimulat diferențierea osteogenică.
Diseminare: „Hydroxyapatite thin films grown by pulsed laser deposition and matrix assisted pulsed laser evaporation: Comparative study” de G. Popescu-Pelin, F. Sima, L.E. Sima, C.N. Mihailescu, C. Luculescu, I. Iordache, M. Socol, G. Socol, I.N. Mihailescu a fost acceptat spre publicare in Applied Surface Science ( http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.10.043 )
Faza nr. 18
Responsabil: Dr. V. CRĂCIUN
Termen de predare: 15.03.2017
Titlu: „Studiul proprietăţilor mecanice ale straturilor subţiri cu aplicabilitate în implantologia ţesutului osos”
Rezumat: În faza NUCLEU anterioară am studiat compartamentul biologic al straturilor nanostructurate pe bază de carburi sau nitruri depuse prin tehnica PLD pentru acoperirea suprafeţelor de Ti cu aplicabilitate în industria producerii de implanturi medicale. Protezele din titan şi aliaje de titan sunt cele mai folosite pentru implanturi deoarece posedă proprietăţi satisfăcătoare de osteointegrare pentru durate de timp previzibile. Două din dezavantajele majore ale implanturilor pe bază de Ti sunt dizolvarea lentă în perioade lungi de timp în fluide fiziologice şi rezistenta mecanică relativ scăzută. Când există forţe mecanice care acţionează asupra implanturilor de Ti producând uzură, dizolvarea se poate accelera, iar grăunţi cristalini pot fi dislocaţi din implant şi încorporaţi în ţesuturile înconjurătoare, cauzând inflamaţii ce pot necesita intervenţii chirurgicale şi/sau tratament medicamentos.
Pentru a diminua aceste efecte, am investigat rolul acoperirilor protectoare, care cresc rezistenţa la coroziune şi reduc rata de uzură. Depunerile PLD au fost efectuate la temperatura camerei pentru obţinerea de acoperiri cu grăunţi cristalini de dimensiuni nanometrice, care, în cazul desprinderii din material, pot fi mult mai uşor încorporaţi în tesutul adiacent fără cauzarea unor inflamaţii. În această etapă am depus filme subţiri de TiN, ZrN, ZrC şi carbon pe substraturi de Ti prin depunere laser pulsată (PLD). Aceste structuri au fost anterior investigate fizico-chimic şi biologic, cercetările actuale fiind concentrate pe comportamentul lor mecanic.
Faza nr. 19
Responsabil: Dr. V. DINCĂ
Termen de predare: 15.05.2017
Titlu: „Obţinerea de biointerfeţe nanostructurate sub formă de filme subţiri organice hibride biodegradabile bazate pe copolimeri cu factori activi încorporaţi (ex: proteine morfogenice, curcumină, chitosan, colagen) şi caracterizarea morfologică şi structurală a acestora prin evaporare laser pulsată asistată de o matrice (MAPLE), optimizarea şi caracterizarea morfologică şi structurală a acestora”
Rezumat: Obţinerea de biointerfeţe nanostructurate sub formă de filme subţiri organice copolimerice cu sau fără factori bioactivi încorporaţi (curcumina) prin evaporare laser pulsată asistată de o matrice (MAPLE) reprezintă o strategie viabilă în cadrul aplicaţiilor biomedicale. Controlul asupra caracteristicilor biointerfeţelor, precum şi posibilitatea introducerii de factori bioactivi într-o matrice polimerică independent de materialele folosite sunt principalele avantaje ale utilizării metodei laser MAPLE. In cadrul acestei faze s-a urmărit o optimizare a filmelor polimerice biodegradabile pe bază de PEG-PVA în care a fost încorporată curcumina. Acest studiu a inclus evaluarea influenţei solvenţilor asupra caracteristicilor structurale şi morfologice ale filmelor obţinute. Prin optimizarea (studiul influenţei solvenţilor asupra caracteristicilor filmelor) şi caracterizarea morfologică (AFM) şi structurală (FTIR) a acestora s-a urmărit modularea caracteristicilor biointerfeţelor pentru îmbunătăţirea biofuncţionalităţii acestora. Astfel, utilizând metoda de depunere laser (MAPLE), s-a demonstrat încorporarea curcuminei, un compus natural bioactiv, în straturile copolimerice PEG-PVA fără ca funcţionalitatea şi structura acesteia să fie afectată.
Faza nr. 20
Responsabil: Dr. D. IGHIGEANU
Termen de predare: 15.05.2017
Titlu: „Compozite polimerice pe bază de elastomeri şi materiale biodegradabile obţinute prin iradiere cu electroni acceleraţi cu energie de 6 MeV”
Rezumat: Cea mai importantă etapă în tehnologia de obţinere a cauciucului este vulcanizarea/reticularea. În timpul acesteia, moleculele cu configuraţie de lanţ ale cauciucului se leagă prin legături chimice astfel încât la final, masa de cauciuc capată proprietăţi elastice. Vulcanizarea cauciucului natural este un proces chimic realizat în mod curent prin utilizarea sulfului şi a diferiţi acceleratori organici. Ca o alternativă la acest proces, s-a dezvoltat vulcanizarea pe bază de peroxizi, preferată datorită proprietăţilor noi pe care aceasta le conferă produsului final, cum ar fi mărirea duratei de depozitare sau stabilitatea cu temperatură. Ambele procese menţionate anterior prezintă acelaşi dezavantaj legat de utilizarea de substanţe chimice care impurifică permanent materialul procesat. În ultimii ani s-a încercat perfecţionarea unei alternative la cele două sisteme de vulcanizare şi anume iradierea cu electroni acceleraţi (EA). Această metodă este curată, cu un consum de energie semnificativ mai mic, se desfăşoară la temperatura mediului ambiant, viteza de procesare este mult ridicată, nu necesită adaos de catalizatori, nu conduce la degradarea materialului final, reticularea se produce prin legături directe C-C (ceea ce conduce la grade mari de reticulare şi nu generează deşeuri sau pierderi de material. Scopul studiului efectuat în această etapă a fost acela de a obţine prin iradiere cu EA şi de a caracteriza eco-compozite pe bază de elastomeri (cauciuc natural şi EPDM) şi materiale de umplutură naturale (rumegus şi in). S-a studiat influenţa cantităţii de filler (material de umplutură) şi dozei de iradiere asupra proprietăţilor fizice şi mecanice, a densităţii de reticulare şi comportamentului în mediu umed.
Faza nr. 21
Responsabil: Dr. A. STAICU
Termen de predare: 15.05.2017
Titlu: „Generarea de structuri coloidale (ex. spume) în picături de medicamente folosind radiaţia laser şi caracterizarea microfluidică a acestora”
Rezumat: Aceast raport prezintă studiul spectroscopic şi microfluidic al structurilor coloidale generate prin interacţia fasciculului laser cu soluţiile de medicamente. Foto-produşii rezultaţi ca urmare a iradierii soluţiilor de medicamente, Vancomicină şi SZ-2, cu fascicule laser emise la 266 nm şi 532 nm au fost evidenţiaţi prin spectroscopie de absorbţie UV-Vis, fluorescentă indusă laser (LIF), măsurări de tensiune superficială şi spectroscopie în infraroșu cu transformata Fourier (FT-IR). În cazul Vancomicinei, s-au indentificat foto-produşii rezultaţi din interacţia cu radiaţia laser UV prin cromatografie de lichide cuplată cu spectrometrie de masă.
Faza nr. 22
Responsabil: Dr. O. STOICAN
Termen de predare: 14.07.2017
Titlu: „Studiu experimental privind condiţiile de menţinere a plasmei, la presiune atmosferică, în câmpuri electrice combinate”
Rezumat: A fost studiată funcţionarea unui generator de jet de plasmă obţinut la presiune atmosferică, caracterizat prin faptul că este alimentat electric de către două surse de tensiune conectate în paralel, anume o sursă de tensiune continuă (pentru funcţionare normală, ajustabilă în domeniul -600V/ -1000V) şi respectiv un generator de pulsuri de înaltă tensiune (Upeak=-4kV, f=1-100Hz). În acest scop a fost realizat un dispozitiv experimental complet care permite controlul, monitorizarea şi înregistrarea caracteristicilor jetului de plasmă în diverse condiţii de lucru. Întreg sistemul este controlat de către un computer. S-a realizat un circuit îmbunătăţit pentru obţinerea pulsurilor de înaltă tensiune. În cursul măsurătorilor experimentale au fost puse în evidenţă condiţiile de menţinere a plasmei în absenţa pulsurilor de înaltă tensiune. Pe baza acestor observaţii a fost realizat un circuit de control automat al funcţionării generatorului de plasmă. Starea jetului de plasmă este observată simultan atât optic, prin măsurarea radiaţiei optice în infraroşu emise de aceasta, cât şi electric, prin măsurarea curentului de descărcare. Funcţie de starea jetului, circuitul de control inhibă sau iniţiază aplicarea pulsurilor de înaltă tensiune. Această soluţie îmbunătăţeşte fiabilitatea dispozitivului, eficienţa sa energetică şi reduce nivelul perturbaţiilor electromagnetice.
