2021

Nanomaterialele și în special nanoparticulele metalice fotoactive au o aplicare largă în diferite domenii, inclusiv în biomedicină în calitate de agenți diagnostici și terapeutici datorită proprietăților unice și potențialului enorm de biofuncționalizare a lor (Evans et al., 2018). Procesul de biofuncționalizare conferă nanoparticulelelor metalice proprietăți utile pentru aplicare în tehnici de diagnostic, datorită semnalelor optice puternice și stabile (Vodnic et al., 2018). De asemenea prin procesul de biofuncționalizare se obține extinderea domeniilor de aplicații terapeutice datorită noilor proprietăți achiziționate (Miao et al. 2018). O prioritate foarte importantă a nanoparticulelor biofuncționalizate constă în nivelul scăzut al toxicității acestora pentru organismele vii comparativ cu nanoparticulele nefuncționalizate (Das et al., 2017; Bose et al., 2016). Există multiple comunicări despre diferite tehnici și strategii de biofuncționalizare, printre care conjugarea cu acizii nucleici, diferite oligo- și polipeptide de sinteză chimică, ori obținute din diferite materiale biologice (Vodnic et al., 2019; Ahmed et al., 2018; Priyadarshni K., 2019; Marslin, 2018; Monti S., 2018; Tomczak et al., 2008). La pătrunderea nanoparticulelor metalice în interiorul celulelor vii, acestea produc diferite efecte biologice, inclusiv toxice, iar în calitate de strategie de diminuare a gradului de toxicitate a lor, celulele modifică suprafața nanoparticulelor prin adiționarea de biomolecule, ceea ce constituie esența procesului de biofuncționalizare. Aceste mecanisme sunt caracteristice, inclusiv cianobacteriilor și microalgelor. Scopul proiectului constă în obținerea nanoparticulelor biofuncționalizate cu ajutorul acestor obiecte de studiu. Problema de cercetare constă în studiul și evidențierea posibilității de dirijare a proceselor naturale de biofuncționalizare a nanoparticulelor metalice in vivo în celulele cianobacteriilor și microalgelor și in vitro în sisteme de reacții artificiale, create în baza extractelor proteice și glucidice din biomasa cianobacteriilor și microalgelor. În calitate de obiecte de studiu vor fi utilizate tulpinile cianobacteriei Arthrospira platensis CNMN-CB-01 și algei roșii Porphyridium cruentum CNM-AR-01. Cercetările vor viza nanoparticule nefuncționalizate si/sau funcționalizate cu polimeri sintetici de diferite dimensiuni de Au, Ag, Pt și Cu, care au numeroase aplicații medicale. Va fi aplicat un set de metode care au drept scop creșterea și monitorizarea evoluției conținutului biochimic a tulpinilor de cianobacterii și microalge selectate pentru studiu, precum și de obținere a fracțiilor biologic active din biomasa cianobacteriană și microalgală; monitorizarea structurii și proprietăților nanoparticulelor biofuncționalizate; stabilirea toxicității nanoparticulelor. Realizarea acestui proiect va asigura acumularea cunoștințelor noi cu referire la: procesul de funcționalizare spontană a nanoparticulelor metalice fotoactive în celulele cianobacteriilor și microalgelor; procesul de biofuncționalizare a nanoparticulelor metalice în sisteme de reacție modelate în baza componentelor biomasei native de cianobacterii și microalge; la structura și proprietățile noilor nanoparticule biofuncționalizate. Vor fi stabilite reperele procedeelor tehnologice de obținere a nanoparticulelor metalice biofuncționalizate cu utilizarea cianobacteriilor și microalgelor.