Cod proiect: PN-III-P2-2_1-PED-2021-1323

Nr. contract: 582PED⁄2022

Titlu proiectului: Noi nanostructuri proteice hibride pentru direcționarea specifică în celulele tumorale ale colonului

Acronim: Prot-Col-Target

Valoarea totală: 598.795,00 lei

Durata: 24 de luni (31/06/2022 - 29/06/2024)

Finanţator: UEFISCDI, România

Coordonator: Universitatea din Bucureşti, România

Derulat prin: Centrul de Cercetare în Domeniul Biofizicii Moleculare (BIOMOL) al Facultăţii de Fizică, Măgurele, România

Director de proiect: Conf. univ. dr. Claudia Gabriela CHILOM

E-mail: claudia-gabriela.chilom@unibuc.ro; claudia.chilom@fizica.unibuc.ro

Rezumatul proiectului:

Proiectul propune o colaborare interdisciplinară între echipe de cercetători din Universitatea din București, Facultatea de Fizică (UB, CO), Universitatea Transilvania din Brașov, Facultatea de Medicină și Institutul de Cercetare-Dezvoltare (UT, P1) și Institutul Național de Fizică a Materialelor Măgurele, România (NIMP, P2). O modalitate de a facilita intrarea în celule a nanostructurilor hibride proteice, care încapsulează sau sunt acoperite cu medicamente sau alte structuri de interes medical, este utilizarea acidului folic (FA) ca moleculă care țintește specific receptorii celulelor tumorale. Scopul principal al acestui proiect este de a sintetiza și caracteriza un tip nou de nanoparticulele hibride, formate din proteine serice (albumină, transferină), funcționalizate cu FA și încărcate cu flavonoidul rutină (Ru). Aceste nanoparticule hibride sunt stabile, reproductibile, extrem de eficiente și țintesc specific celulele de cancer de colon HT-29. Obiectivele proiectului vor fi atinse prin: 1) utilizarea unor metode de sinteză care implică nanoprecipitarea, desolvatarea și stabilizarea unor noi nanoparticule ale proteinelor serice încărcate cu Ru, funcționalizate cu FA, 2) caracterizarea morfologiei și a proprietăților noilor nanoparticule prin metode structurale (SEM, AFM, DLS), spectroscopice (UV-Vis, FT-IR, SPR) și electrochimice (ESI) și 3) aplicarea pe celule HT-29 a nanohibrizilor sintetizați. Noile nanostructuri hibride nu au făcut obiectul altor studii publicate în literatură, iar efectul acestor nanohibrizi asupra viabilității și capacității proliferative a celulelor HT-29 nu este raportat în literatura de specialitate. In viitor, rezultatele acestui proiect pot fi utile din punct de vedere clinic, in proiectarea și utilizarea nanoparticulelor in tratarea u onor tipuri de cancer.

Obiective generale/specifice ale proiect:

Obiectivul principal al proiectului este sintetizarea și caracteriza nanoparticule ale unor proteine serice (albumina serică umană, HSA și transferina umană, HST) funcționalizate cu acid folic și încărcate cu rutină. Aceste nanoparticule sunt stabile, reproductibile, foarte eficiente și țintesc celule specifice.

Obiectivele specifice:

O1. Sintetizarea și funcționalizarea cu acid folic (FA) a celor două tipuri de nanoparticule (NP) de proteine serice (HSA și HST) încărcate cu rutină (Ru): nanoparticule de albumină serică umană (FA-Ru-HSA-NPs) și nanoparticule de transferină serică umană (FA-Ru-HST-NPs);

O2. Caracterizarea morfologică și a proprietăților acestor nanoparfticule prin metode structurale, spectroscopice și electrochimice și

O3. Tratarea celulelor de adenocarcinom de colon uman (HT-29) cu aceste sisteme complexe.

Echipa de cercetare implicată în proiect:

Universitatea din București(UB, CO):

Conf. univ. dr. Claudia-Gabriela CHILOM – director proiect

Conf. univ. dr. Marcela-Elisabeta BĂRBÎNȚĂ PĂTRAȘCU - membru

Lect. univ. dr. Adriana Elena BĂLAN - membru

Conf. univ. dr. Sorina IFTIMIE - membru

Doctorand Nicoleta CAZACU (SANDU) - membru

Tehnician Mihai DINU - membru

Universitatea Transilvania din Brașov, Facultatea de Medicină și Institutul de Cercetare-Dezvoltare (UT, P1):

Conf. univ. dr. Monica FLORESCU –responsabil proiect

CS 3 Dr. Melinda DAVID – membru

CS 2 Dr. Tudor Constantin BADEA – membru

Tehnician stagiar Gyozo-Pavel Barko - membru

Ioana Zenaida – membru

Rodica Florea – membru

Institutul Național de Fizică a Materialelor Măgurele, România (NIMP, P2):

CS I Dr. Adrian Teodor Enache - responsabil proiect

ACS. Dr. Mihaela Cristina Bunea – membru

CS - Cercetator Postdoctoral Iulia Corina Ciobotaru - membru

Etape și rezultate estimative ale activităților:

Etapa 1 - Sintetizarea și funcționalizarea nanoparticulelor (2022)

Rezultare estimative:

• Sinteza nanoparticulelor de proteine serice funcționalizate și incărcate cu rutină: HSA-NP, HST-NP, HSA/FA-NP, HST/FA-NP, Ru/HSA-NP, Ru/HST-NP, FA-Ru/HSA-NP și FA-Ru/ HST-NP

• Testarea biocompatibilitatii nanoparticulelor

• Caracterizarea nanoparticulelor sintetizate (formă, mărime, agregare, suprafață)

Etapa 2 - Caracterizarea morfologica și studiul proprietăților nanoparticulelor (2023)

Rezultare estimative: Caracterizarea nanoparticulelor prin metode SEM, AFM, DLS, UV-Vis, FT-IR, SPR și EIS

• Caracterizarea nanoparticulelor sintetizate (formă, mărime, agregare, suprafață)

• Evaluarea modificărilor morfologice ale celulelor HT-29 în timpul expunerii celulelor la nanoparticule prin EIS (măsurători de impedanță)

• Evaluarea modificărilor dinamice din apropierea membranei plasmatice a celulelor HT-29 în timpul expunerii la NP (experimente SPR)

• Evaluarea viabilității celulare a HT-29 după expunerea la nanoparticule

Etapa 3 - Efectele in vitro ale nanoparticulelor asupra celulelor HT-29 (2024)

Rezultare estimative:

• Evaluarea viabilității celulare a HT-29 după expunerea la nanoparticule

Diseminarea rezultatelor:

Etapa 2022:

1. M.E. Bărbînță-Pătrașcu, S. Iftimie, A. Bălan, N. Sandu, Diana L. Stan, C.G. Chilom, Albumin nanoparticles’ synthesis for biomedical applications, prezentare de tip poster la maniferstarea International Colloquium “Physics of Materials” (PM-7), București, Romania, 10 - 11 noiembrie 2022.

Etapa 2023:

Articole științifice publicate:

1. M.-E Barbinta-Patrascu, S. Iftimie, N. Cazacu, D.L Stan, A. Costas, A.E Balan, C.G Chilom, Bio-Entities Based on Albumin Nanoparticles and Biomimetic Cell Membranes: Design, Characterization and Biophysical Evaluation, Coatings, 13, 671, 2023. https://doi.org/10.3390/coatings13040671

Conferințe internaționale:

1. M. Florescu, M. David, C.G. Chilom, Spectroelectrochemical evaluation of the interaction of pharmaceutical compounds with serum proteins and liposomes for drug delivery systems, 8^th Annual Conference of Analytics (poster), Osaka, Japan, 17 - 19 mai 2023.

2. C.G. Chilom, M.-E. Barbinta-Patrascu, S. Iftimie, A.E. Balan, A. Enache, D. Oprea, M. Enculescu, Human serum albumin nanoparticles for targeting colon cancer cells (poster), 8^th International Conference on Radiation, Natural Sciences, Medicine, Engineering, Technology and Ecology (RAD 2023 Conference), Montenegro, 19 - 23 iunie, 2023.

3. M. Florescu, M. David, C.G. Chilom, S. Iftimie, A.E. Balan, A. Enache, D. Oprea, M. Enculescu, Evaluation of the biophysical properties and drug delivery capacity of serum albumin nanoparticles (poster), 14^th European Biophysics Congress, Stockholm, Sweden, 31 iulie - 4 august 2023.

4. S. Iftimie, M.-E. Barbinta-Patrascu, N. Cazacu, D.L. Stan, A. Costas, A.E. Balan, C.G., Chilom,^, On the synthesis and characterization of bio-entities based on albumin nanoparticles and biomimetic cell membrane (prezentare orală), International Semiconductor Conference (CAS), Sinaia, Romania, 11 - 13 octombrie 2023.