TITLUL PROIECTULUI: Particule și nanofire magnetice pentru distrugerea neinvazivă a celulelor tumorale prin actuare magneto-mecanică controlată

ACRONIM PROIECT: MagneAct

AUTORITATEA CONTRACTANTĂ: Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării (UEFISCDI)

IDENTIFICATOR COMPEŢITIE: PN-III-ID-PCE-2021-3
(PNCDI III / P4 - Cercetare fundamentală și de frontieră / Proiecte de Cercetare Exploratorie)

COD PROIECT: PN-III-P4-ID-PCE-2020-2381

NUMĂR CONTRACT: PCE 20 / 2021

DURATA PROIECTULUI: 36 luni (04.01.2021- 31.12.2023)

BUGETUL PROIECTULUI: 1.198.032 RON

CONTRACTANT: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică Tehnică – IFT Iași

REZUMATUL PROIECTULUI

Acest proiect face parte dintr-o arie științifică de mare importanță, și anume dezvoltarea terapiei anticancer pe baza efectului magnetomecanic produs prin actuarea magnetică a particulelor/nanofirelor magnetice în câmp magnetic rotitor. Actuarea magnetomecanică în câmp magnetic rotitor se bazează în principal pe rotația particulelor/nanofirelor magnetice, care produce un cuplu de torsiune a cărui mărime depinde de intensitatea câmpului magnetic, de momentul magnetic și de susceptibilitatea magnetică a particulelor/nanofirelor magnetice. Proiectul include prepararea particulelor magnetice din Fe-ETM-Nb-B (ETM = Early Transition Metal = Cr, Ti, Mn), a nanofirelor de Ni, Co, NiFe sau CoFe, caracterizarea lor, investigarea mecanismelor ce guvernează comportarea lor magnetică și înțelegerea interacțiunii între particule/nanofire magnetice și celule (celule canceroase și celule sănătoase). Procesul de distrugere a celulelor canceroase se va face direct prin efect magneto-mecanic, sau prin asociere cu alte procese, cum ar fi folosirea celulelor STEM ca vehicule de transport ale particulelor/nanofirelor magnetice, acoperite sau nu cu medicamente, și eliberarea acestora prin efect magneto-mecanic.

OBIECTIVELE PROIECTULUI

Obiectivul acestui proiect este folosirea particulelor magnetice și a nanofirelor magnetice cu dimensiuni și forme potrivite și cu caracteristici magnetice îmbunătățite pentru a răspunde actuării în câmp magnetic rotitor conducând la distrugerea celulelor canceroase prin efect magnetomecanic direct sau în asociere cu alte procese cum ar fi folosirea celulelor STEM ca vehicule de transport pentru particule magnetice sau nanofire magnetice inclusiv acoperite cu medicamente antitumorale. Se va urmări înțelegerea interacțiunii între particule magnetice/nanofire magnetice și celule (celule canceroase și celule normale), în corelare cu proprietățile magnetice ale acestora.

REZULTATE ESTIMATE/OBȚINUTE

• Eșantioane de particule magnetice obținute prin măcinare mecanică din benzi amorfe.
• Eșantioane din nanofire magnetice obținute prin depunere electrolitică în membrane din alumina
• Caracterizarea dimensională, structurală și magnetică a particulelor și nanofirelor magnetice.
• Evaluarea cuplului dezvoltat de particule/nanofire magnetice actuate în câmp magnetic rotitor.
• Evaluarea biocompatibilității particulelor și nanofirelor magnetice, cu celule canceroase și cu celule normale. Evaluarea efectului particulelor magnetice și a nanofirelor magnetice actuate în câmp magnetic rotitor asupra viabilității celulelor canceroase și normale; studiul naturii procesului de distrugere a celulelor prin analize de microscopie electronică și prin teste de viabilitate.
• Evaluarea capacității celulelor STEM de a încorpora particule/nanofire magnetice, a mobilității acestor celule către zone cu celule canceroase și a procesului de eliberare a particulelor/nanofirelor din celule în urma actuării magnetice în câmp magnetic rotitor.
• Evaluarea capacității de atașare de medicamente antitumorale pe particule/nanofire magnetice încorporate în celule STEM și de eliberare controlată prin actuare magnetică în câmp magnetic rotitor.

DISEMINAREA REZULTATELOR

• Planificat: 4 lucrări științifice publicate în reviste ISI, 5 comunicări științifice la conferințe internaționale, 2 capitole de carte și o cerere de brevet de invenție / Realizat: 5 lucrări științifice publicate în reviste ISI, 10 comunicări științifice la conferințe internaționale, 3 capitole de carte și o cerere de brevet de invenție.
• Comunicări:
  • A.E. Minuti, D.D. Herea, L. Labusca, G. Stoian, N. Lupu, H. Chiriac
    Simple method of preparing biological cell samples for SEM imaging of nanomaterials adherent to the cell membrane
    13th International Conference on Physics of Advanced Materials (ICPAM-13), 24-30 September 2021, Sant Feliu de Guixols, Costa Brava, Spain (oral presentation)
  • H. Chiriac, A. Minuti, A. Ghemes, D. Herea, L. Labusca, G. Stoian, N. Lupu
    Fe-Co magnetic nanowires for cancer cell destruction by magneto-mechanical actuation
    Joint MMM-INTERMAG 2022, 10-14 January 2022, New Orleans, LA, USA (poster)
  • M. Lostun, G. Stoian, M. Grigoraș, G. Ababei, H. Chiriac, N. Lupu
    Influence of wet and dry milling conditions on the evolution of microstructure and T_C of Fe-Cr-Nb-B glassy powders
    Joint MMM-INTERMAG 2022, 10-14 January 2022, New Orleans, LA, USA (oral presentation)
  • H. Chiriac, A. Minuti, A. Ghemes, D. Herea, L. Labusca, G. Stoian, N. Lupu
    Magnetic nanowires for cancer cell destruction by magneto-mechanical actuation
    European Magnetic Sensors and Actuators Conference (EMSA’22), 5-8 July 2022, Madrid, Spain (poster)
  • A.E. Minuti, D.D. Herea, L. Labusca, G. Stoian, N. Lupu, H. Chiriac
    A straightforward method for cell sample preparation to allow a reliable image of the nanomaterials adhering to the surface, using scanning electron microscopy
    Analytical and Nanoanalytical Methods for Biomedical and Environmental Sciences (IC-ANMBES 2022), 8-10 June 2022, Brașov, Romania (oral presentation)
  • H. Chiriac, A. Minuti, C. Stavila, L. Labusca, D.-D. Herea, N. Lupu
    STEM cells carriers of Fe-Cr-Nb-B ferromagnetic particles for cancer cell destruction by magneto-mechanical actuation
    13th International Conference on the Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers, 14-17 June 2022, London, UK (poster)
  • H. Chiriac, A. Minuti, A. Ghemes, D. Herea, L. Labusca, G. Stoian, N. Lupu
    Fe-Co soft magnetic nanowires for cancer cell destruction by magneto-mechanical actuation
    25th Soft Magnetic Materials Conference (SMM 25), 2-5 May 2022, Grenoble, France (oral presentation)
  • H. Chiriac, A.E. Minuti, N. Lupu
    Cancer cell destruction by magneto-mechanical actuation of nanowires compared with nano/micromagnetic particles
    67th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM 2022), 31 October – 4 November 2022, Mineapolis, MN, USA (poster)
  • H. Chiriac, A.-E. Minuti, C. Stavila, N. Lupu
    Magnetic nanowires versus nano/micro-particles for cancer cell destruction by magneto-mechanical actuation
    INTERMAG 2023, 15-19 May 2023, Sendai, Japan (poster)
  • H. Chiriac, C. Stavila, A.-E. Minuti, D.-D. Herea, N. Lupu
    Cancer cell death induced by magneto-mechanical actuation of Fe-Cr-Nb-B magnetic particles loaded with chemotherapeutic drugs, carried by Stem cells to the cancer cell area
    68th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM 2023), 30 October – 3 November 2023, Dallas, TX, USA (poster)
• Publicații:
  • L. Labusca, D.-D. Herea, A. Minuti, C. Stavila, C. Danceanu, P. Plamadeala, H. Chiriac, N. Lupu
    Magnetic nanoparticles and magnetic field exposure enhances chondrogenesis of human adipose derived mesenchymal stem cells but not of Wharton jelly mesenchymal stem cells
    Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 9 (2021) 737132 (IF = 6.064)
  • L. Labusca, C. Danceanu, A.-E. Minuti, D.-D. Herea, A. Ghemes, C. Rotarescu, O. Dragos-Pinzaru, M. Tibu, M. Gigoras; H. Chiriac, N. Lupu
    Magnetic nanowires substrate increases adipose derived mesenchymal cells osteogenesis
    Scientific Reports 12(1) (2022) 16698 (IF = 4.6)
  • O.-G. Dragos-Pinzaru, G. Buema, D.-D. Herea, H. Chiriac, N. Lupu, A.-E. Minuti, G. Stoian, D. Shore, V.C. Pierre, I. Tabakovic, B.J.H. Stadler
    Synthesis and characterization of gold-shell magnetic nanowires for theranostic applications
    Coatings 12(11) (2022) 1755 (IF = 3,4)
  • A.-E. Minuti, L. Labusca, D.-D. Herea, G. Stoian, H. Chiriac, N. Lupu
    A simple protocol for sample preparation for Scanning Electron Microscopic imaging allows quick screening of nanomaterials adhering to cell surface
    International Journal of Molecular Sciences 24(1) (2023) 430 (IF = 5.6)
  • H. Chiriac, A.E. Minuti, C. Stavila, D.-D. Herea, L. Labusca, G. Ababei, G. Stoian, N. Lupu
    Fe-Cr-Nb-B magnetic particles and adipose-derived mesenchymal cells trigger cancer cell apoptosis by magneto-mechanical actuation
    Nanomaterials 13(22) (2023) 2941 (IF = 5.3)
• Brevete:
  • Nanocompozit magnetic cu proprietăți antitumorale și antibacteriene pentru terapii antitumorale
    Inventatori: Horia Chiriac, Dumitru-Daniel Herea, Nicoleta Lupu
    Cerere de brevet național nr. A00726/23.11.2023, înregistrată la OSIM
• Capitole de carte:
  • H. Chiriac, A.-E. Minuti, D.-D. Herea, L. Labusca, N. Lupu
    Magneto-mechanical actuation of magnetic particles for cancer therapy
    În “Magnetic Sensors and Actuators in Medicine”, 1st Edition, 15 July 2023, Eds.: Horia Chiriac and Nicoleta Lupu, Woodhead Publishing - Elsevier, ISBN: 9780128232941, eBook ISBN: 9780128236000, Chapter 9, pp. 227-258.
  • D.-D. Herea, L. Labusca, N. Lupu, H. Chiriac
    Magnetic particles for drug delivery
    În “Magnetic Sensors and Actuators in Medicine”, 1st Edition, 15 July 2023, Eds.: Horia Chiriac and Nicoleta Lupu, Woodhead Publishing - Elsevier, ISBN: 9780128232941, eBook ISBN: 9780128236000, Chapter 10, pp. 259-304.
  • L. Labusca, D.-D. Herea, H. Chiriac, N. Lupu
    Magnetic sensors for regenerative medicine
    În “Magnetic Sensors and Actuators in Medicine”, 1st Edition, 15 July 2023, Eds.: Horia Chiriac and Nicoleta Lupu, Woodhead Publishing - Elsevier, ISBN: 9780128232941, eBook ISBN: 9780128236000, Chapter 14, pp. 401-434.

REZUMATE RAPOARTE DE ACTIVITATE

• Rezumat Raport de Activitate 2021 (dec. 2021)
• Rezumat Raport de Activitate 2022 (dec. 2022)
• Rezumat Raport Final de Activitate (dec. 2023)

PERSOANĂ DE CONTACT
Prof. Dr. Horia CHIRIAC (Director de Proiect)
Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică Tehnică – IFT Iași
Bulevardul D. Mangeron nr. 4
700050 Iași, România
Email: hchiriac [at] phys-iasi.ro
Tel: 0232 43 06 80 (int. 203)