BIOSINTEL

Nume proiect: “Biointerfete inteligente de tip osos obtinute prin metode laser pentru inducerea unui raspuns osteogenic imbunatatit al celulelor stem mezenchimale”

Autoritatea contractanta: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii (UEFISCDI)

Obiectivul proiectului BIOSINTEL il reprezinta ingineria de bio-interfețe cu funcționalități multiple și sinergice pentru modularea diferentierii celulelor stem mezenchimale și a răspunsului inflamator redus pentru o oseointegrare imbunătățită

In acesta etapa de cercetare a fost realizat designul mastilor cu atenuare variabiala. Masca cu atenuare variabilã este obtinuta din crom depus pe cuart cu pixel de anumite deschideri, proportionale cu adancimea de ablatie. Designul ales a vizat in principal cavitati concave, sub forma de picaturi sau forme eliptice, in special cele cu distributie anizotropa, pentru a imita topografia de suprafata a sectiunii prin os. S-a efectuat achizitionarea materialelor necesare (polimeri naturali si sintetici cu mase moleculare diferie, proteine, factori bioactivi, reactivi chimici si biologici) pentru realizarea de structuri complexe si cele necesare testarii lor in vitro.

Etapa 2
Valoare etapa 2: 209.630,00 lei

Obiective specifice fazei 2 de executie in anul 2016

Obiectiv 2.1 Obtinerea suprafete micro structurate multidimensionate in policarbonat prin ablatia cu laser cu excimer asistata de masti cu atenuare variabila
Obiectiv 2.2 Obtinerea de suprafete nanostructurate multidimensionate ierarhic.
Analiza si caracterizarea structurilor obtinute
Obiectiv 2.3 Evaluarea preliminara a interactiei celulelor macrofage si stem la interfetele structurate create

Rezumatul fazei si rezultate:
In acesta etapa de cercetare au fost obtinute suprafete micro structurate multidimensionate in policarbonat, precum si suprafete nanostructurate multidimensionate ierarhic ale suprafetelor plane si microstructurate. Acestea din urma s-au bazat pe optimizarea caracteristicile de autoasamblare a peptidelor si de formare de sferulite a copolimerilor pe baza de policaprolactona. Structurille obtinute au fost caracterizate prin microscopie electronica de baleiaj SEM si microscopie atomica de forta AFM.
Raspunsul biologic preliminar la interfetele create a fost studiat prin: i) evaluarea celulelor macrofage THP-1 si a celulelor mezenchimale stem aderente la suprafata, precum si prin cuantificarea efectului inflamator al materialului dat de eliberarea de citochine (TNF) in mediu datorita prezentei materialelor structurate, ii) evaluarea preliminara a efectelor date de structurare si functionalizare asupra viabilitatii celulare si a caracteristicilor morfologice de aderenta. Evaluarea preliminara a efectelor date de structurare și funcționalizare asupra viabilitații celulare si a caracteristicilor morfologice si de adeziune a fost realizata atat prin teste MTS cat si prin experimente de microscopie de baleiaj si de fluorescenta.
Rezultatele obtinute au fost diseminate prin participare la conferinte nationale si internationale (3 lectii invitate, 4 postere, 4 prezentari orale), dar si prin publicarea unui articol ( cotat ISI) si a unui capitol de carte INTECH.

Lectii invitate:
• V. Dinca, L. E. Sima, M. Icriverzi, L. Rusen, A. Bonciu, K. Wasmer, E. C. Siringil, A.Roseanu, A.Campean, P. Hoffmann and M. Dinescu, Multiscale bone-like intelligent interfaces engineering using laser methods for steering mesenchymal stem cells behaviour in vitro, HPLA DE 2016, Promising New Laser and Optical Technologies Symposium, April 4-7, Santa Fe, USA
• V. Dinca, L. E. Sima, L. Rusen, M. Icriverzi, A. Bonciu, I.Anghel, A. Roseanu, P.Hoffmann, M.Dinescu, Materials and laser technologies for controlled bio-interfaces in tissue engineering applications -7-14 september-ICPAM 2016, Cluj, Romania
• L. Rusen, M. Icriverzi, C. Mustaciosu, V. Dinca, L. Sima, N. Mihailescu, S. Brajnicov, A. Bonciu, A. Campean, A. Roseanu, M. Dinescu -Smart Thermoresponsive Coatings Based on pNIPAM and its Derivatives Obtained by Matrix Assisted Pulsed Evaporation, HPLA DE 2016, Promising New Laser and Optical Technologies Symposium, April 4-7, Santa Fe, USA
Prezentari orale:
• V. Dinca, L.E. Sima, A. Bonciu, L. Rusen, I. Iordache(Urzica), M. Dinescu , Multiscale intelligent interfaces engineering using laser methods for mesenchymal stem cells behaviour control , EMRS 2016, Smart biointerfaces for functional biomaterials Symposium, May 2-6, Lille, France - oral presentation EMRS2016 Q.5.5 - oral presentation
• V. Dinca, L.E. Sima, L. Rusen, A. Bonciu, P. Hoffmann, Micro topographical surface features and gradients for influencing mesenchymal stem cells behavior for bone tissue engineering, Nanotech Washington, USA, 22-25 may-2016
• Dinca V, Rusen, A Bonciu, L.E Sima, Laser based methods for nano- and micro-engineered biomaterials for regenerative medical applications, 16 th INTERNATIONAL BALKAN WORKSHOP on APPLIED PHYSICS 7 -9 July 2016, Constanta, Romania
• L. Rusen, Livia Elena Sima, Madalina Icriverzi, N. Mihailescu, I. Anghel, A. Bonciu, S. Brajnicov, A. Cimpean, M. Dinescu, A. Roseanu and V. Dinca, In vitro behaviour of human mesenchymal stem cells on smart biointerfaces obtained by laser methods for tissue engineering applications, ICPEPA10, 28 august -2 sept 2016, Brasov, Romania
Postere:
• L. E. Sima, M. Icriverzi, K. Bohlen, E.C. Siringil, T. Jäger, K. Wasmer, P. Hoffmann, M. Dinescu, A. Roseanu, A. Cimpean, V. Dinca, Mesenchymal stem cells osteogenic fate on excimer lasers designed bone pits topographies- 10th International Conference on Photoexcited Processes and Applications - ICPEPA10, August 29 – September 2, 2016, Brasov, Romania
• M. Icriverzi, L.E. Sima, N. Dumitrescu, V. Marascu, A. Cimpean, V. Dinca, A. Roseanu, Biomimetic surface for controlled cellular response, BIOMATERIALS FOR HEALTHCARE: Biomaterials for Tissue and Genetic Engineering and the Role of Nanotechnology, 1st biennial conference BioMaH October 17-20, 2016 Rome, Italy, best poster
• M. Icriverzi, L.E. Sima, N. Dumitrescu, V. Marascu, R.W. Evans, A. Cimpean, V. Dinca, A. Roseanu, Macrophage response to biomimetic-coated material, PRIOCHEM -XII-th edition, October 27 - 28, 2016, Bucharest, Romania
• S. Brajnicov, V. Marascu, L. Rusen, A. Moldovan, V. Dinca and M. Dinescu, "Copolymer PLCL-PEG-PLCL functional bio-coating obtained by Matrix Assisted Pulsed Laser Evaporation: a deposition parametric study", 10th International Conference on Photoexcited Processes and Applications - ICPEPA10, August 29 – September 2, 2016, Brasov, Romania

Etapa 3
Valoare etapa 3: 250.370,00 lei

Obiective specifice fazei 3 de executie in anul 2017

Obiectiv 3.1: Obtinerea de biointerfete avansate functionalizate
Obiectiv 3.2: Analiză răspunsului biologic avansat al bio-interfațelor / modularea diferentierii celulelor stem și a potențialul lor osteogenic.
Obiectiv 3.3: Extinderea testului de răspuns al celulelor față de biointerfețele create către o matrice

Rezumatul fazei si rezultate:

In acesta etapa de cercetare au fost obtinute suprafete micro structurate multidimensionate in policarbonat, precum si suprafete nanostructurate multidimensionate ierarhic ale suprafetelor plane si microstructurate. Structurille obtinute au fost caracterizate prin microscopie electronica de baleiaj SEM si microscopie atomica de forta AFM.
Raspunsul biologic preliminar la interfetele create a fost studiat prin: i) evaluarea celulelor macrofage THP-1 si a celulelor mezenchimale stem aderente la suprafata, precum si prin cuantificarea efectului inflamator al materialului dat de eliberarea de citochine (TNF) in mediu datorita prezentei materialelor structurate, ii) evaluarea efectelor date de structurare si functionalizare asupra viabilitatii celulare si a caracteristicilor morfologice de aderenta. Evaluarea preliminara a efectelor date de structurare și funcționalizare asupra viabilitații celulare si a caracteristicilor morfologice si de adeziune a fost realizata atat prin teste MTS cat si prin experimente de microscopie de baleiaj si de fluorescenta.
Rezultatele obtinute au fost diseminate prin participare la conferinte nationale si internationale (1 lectie invitata, 8 postere, 3 prezentari orale), dar si prin publicarea a 4 articole ( cotate ISI) si a unui capitol de carte INTECH.

Lectie invitata:
V. Dinca; "Bioinstructive multiscaled interfaces engineering by laser direct texturing for tailoring the mesenchymal stem cells response in vitro" Biophysics Rome 2017, 18-19 MAI 2017, Roma, Italia

Prezentari orale:
1. V. Dinca, V. Mitran, S. Brajnicov, A. Bonciu, L. Rusen, M. Dinescu and A. Cimpeanu; "Graphene based composite coatings effect on MC3T3-E1 pre-osteoblasts behavior" European Materials Research Society (E-MRS), E-MRS 2017 Fall Meeting, September 18-21, Varşovia, Polonia, Session 7 - Cell-surface interactions - prezentare orala U.7.2
2. V. Dinca, L. Rusen, M. Icriverzi, V. Malheiro, L. E. Sima, M. Uta, N. Nichita-Branza, A. Roseanu, E. C. Sirigim, P. Hoffmann, M. Dinescu; "Micro-structured biointerfaces for screening mammalian cell response towards surface topography" European Materials Research Society (E-MRS), E-MRS 2017 Fall Meeting, September 18-21, Varşovia, Polonia, Session 7 - Cell-surface interactions - prezentare orala U.7.3
3. Icriverzi Madalina, Efectul materialelor compozite asupra comportamentului celular. Studii in vitro. Raport stiintific in cadrul Scolii Doctorale de Biologie, Facultatea de Biologie, Universitatea Bucuresti, 22.09.2017

Postere:
1. V. Dinca, L.E. Sima, M. Icriverzi, L. Rusen "Geometrical cues in ceramic scaffolds designed by laser texturing for human mesenchymal stem cells differentiation toward an osteogenic response" HYMA2017, 5th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials; March 6-10, Lisbon, Portugal - poster P1.036.
2. V. Dinca, " In vitro cellular response of smart hybrid biomimetic coatings obtained by MAPLE " HYMA2017, 5th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials; March 6-10, Lisbon, Portugal - poster P3.048.
3. L. Rusen, V. Dinca, L.E. Sima, I. Anghel, A. Bonciu, M. Dinescu and P. Hoffmann; "Spatially controlled micro patterns obtained by laser methods for cellular behavior study", EMRS2017, Section K:Cell & Tissue Nature Science, Bioengineering & Investigations; May 22-26, Strasbourg, France -poster K PI.8.
4. M. Icriverzi, L. Rusen,V. Dinca, S. Brajnicov, V.Marascu, A.Bonciu, A. Cimpean, M.Dinescu, A.Roseanu , "Tailored biomimetic nano-hibrid coatings obtained by MAPLE for inflammatory response evaluation in vitro" , EMRS2017, Section X:New frontiers in laser interaction:from hard coatings to smart materials; May 22-26, Strasbourg, France - poster X P_1.19.
5. M. Icriverzi, V. Dinca, L. Rusen, S. Brajnicov, V. Marascu, A. Bonciu, A. Cimpean, M. Dinescu, A. Roseanu, "Laser processing of hybrid biomimetic coatings",17th INTERNATIONAL CONFERENCE ON PLASMA PHYSICS AND APPLICATIONS, June 15 – 20 Magurele, ROMANIA, Topic 5: Biological and medical applications of plasmas, plasmas in liquids, poster P5-06.
6. M. Icriverzi, Livia Sima, Valentina Dinca, Anisoara Cimpean, Anca Roseanu, Hybrid Coating impact on macrophage response, 47th Annual Conference of Immunology organized by The Romanian Society for Immunology, 4-6 October 2017, Bucharest, Romania.
7. M. Icriverzi, L. Rusen,V. Dinca, S. Brajnicov, V.Marascu, A.Bonciu, A. Cimpean, M.Dinescu, A. Roseanu, Tailored biomimetic nano-hibrid coatings obtained by MAPLE for inflammatory response evaluation in vitro, EMRS2017, Section X:New frontiers in laser interaction:from hard coatings to smart materials; May 22-26, Strasbourg, France.
8. Nicu D Scarisoreanu, F. Craciun, V. Ion, A. Andrei V. Dinca, Maria Dinescu, MRS Boston 2017.