Faza 1: Design şi MICRO fabricație de structuri 3D ierarhizate cu geometrii și proprietăți plasmonice controlate destinate detecției ultrasensibile de analiți moleculari.

Valoare fază: 3.461.480 lei
Termen de predare: 07.12.2023

Rezultate de cercetare:

Ca și indicatori de realizare pentru această fază au fost prevăzuți și realizați 1) un model de suprafață micro/nanostructurată cu arhitecturi controlabile periodice; 2) produs constând in suprafață litografiată în substrat rigid folosită pentru procesul de imprintare termică; 3) procedeu pentru fabricarea NIL a suprafețelor microstructurate; 4) produs constând in suprafață nanostructurată periodic, controlabila; 5) produs constând in filme subțiri de metal depuse pe rețele periodice dreptunghiulare cu constantă variabilă prin tehnici MS; 6) produs constând in sursă de vapori de azot lichid cu eficiență criogenică ridicată; 7) procedeu pentru obținerea de suspensii coloidale de nanoparticule metalice.
Diseminare:

Față de rezultatele preconizate am depășit indicatorii de realizare ai obiectivului propus prin publicarea a 12 articole ISI față de 4 preconizate și participarea la 13 conferințe internaționale față de cele 3 preconizate.

Articole

Conferințe:

  • Hybrid Workshop on Computer Simulation and Theory of Macromolecules, 28 – 29 April 2023, Hünfeld, Germany, Poster: A. Farcaș, ”Computational Design Optimization of Nanoparticle Based Delivery Vectors for the CRISPR/Cas9 System”.
  • 12th International Colloids Conference 2023, 11-14 June 2023, Palma, Mallorca, Spain, Poster: A.-S. Tatar, D. Marconi, C. Farcău, A. Vulpoi, S. Boca, ”Rational design of star-like gold nanoparticles for enhanced detection of neurological biomarkers”.
  • 15th Congress of European Biophysical Societies’ Association, 31 July – 4 August 2023, Stockholm, Sweden, Poster: L. Janosi, G. Necula, I. Turcu, M. Bacalum, ”Modeling Antimicrobial Peptides’ Interaction with Bacterial and Mammalian Membranes”.
  • 17th SPIE Optics + Photonics Conference, 20 – 24 August 2023, San Diego, California, SUA, Poster: A.-S. Tatar, I. A. BrezesteanI, D. Marconi, A. Colnita S. Boca, ”Gold nanourchin-based SERS microfluidic platform for immuno-detection of disease biomarkers”.
  • 14th International Conference “Processes in Isotopes and Molecules – PIM 2023”, 9 – 22 September 2023, Cluj-Napoca, Romania, Poster: A. Farcaș, A.-S. Tatar, L. Janosi, I. Turcu, S. Boca, ”Modulation of gold nanoparticle morphology for improved loading of therapeutic oligomers”.
  • 14th International Conference “Processes in Isotopes and Molecules – PIM 2023”, 9 – 22 September 2023, Cluj-Napoca, Romania, Poster: A.-A. Farcaș, A. Bende, A. Farcaș, ”Intermolecular interactions in uric acid cluster”.
  • 14th International Conference “Processes in Isotopes and Molecules – PIM 2023”, 9 – 22 September 2023, Cluj-Napoca, Romania, Poster: D. Marconi, A. Colniță, I. Brezeștean, L. Barbu-Tudoran, I. Turcu, ”Tunable and flexible 3D nanostructured surfaces with controlled architectures fabricated by nanoimprint lithography”.
  • 14th International Conference “Processes in Isotopes and Molecules – PIM 2023”, 9 – 22 September 2023, Cluj-Napoca, Romania, Poster: C. M. Muntean, R. Ștefan, A. Tăbăran, A. Bende, A. Fălămaș, L. E. Olar, “Structural changes of bacterial strains DNAs upon femtosecond laser irradiation, as proved by Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy”.
  • 14th International Conference “Processes in Isotopes and Molecules – PIM 2023”, 9 – 22 September 2023, Cluj-Napoca, Romania, Poster: D. Cuibus, I. Marica, A. M. M. Gherman, C. Farcău, ”Long-range order and photonic effects in colloidal microsphere arrays obtained by convective self-assembly vs air-water interface self-assembly”.
  • 14th International Conference “Processes in Isotopes and Molecules – PIM 2023”, 9 – 22 September 2023, Cluj-Napoca, Romania, Poster: A. Farcaş, L. Janosi, S. Astilean, ”Computational design optimization of gene delivery vectors for the CRISPR/Cas9 systems”.
  • 14th International Conference “Processes in Isotopes and Molecules – PIM 2023”, 9 – 22 September 2023, Cluj-Napoca, Romania, Poster: A Farcaş, L. Buimagă-Iarinca, L. Janosi, ”Molecular Modeling and Simulations Play a Key Role in the Design of Novel Anti-Cancer Peptides”.
  • 14th International Conference “Processes in Isotopes and Molecules – PIM 2023”, 9 – 22 September 2023, Cluj-Napoca, Romania, Poster: F. Nekvapil, C. Farcău, ”Effect of focusing on SERS spectra profiles studied by experiment and FDTD simulation”.
  • 14th International Conference “Processes in Isotopes and Molecules – PIM 2023”, 9 – 22 September 2023, Cluj-Napoca, Romania, Poster: F. Toadere, C. Farcău, ”Plasmonic structural colours via metal-coated colloidal microsphere arrays”.

Faza 2a: Optimizarea răspunsului plasmonic al micro/nano-structurilor fabricate în vederea maximizării performanțelor.

Valoare fază: 1.491.447 lei
Termen de predare: 14.06.2024

Rezultate de cercetare:

Față de rezultatele preconizate s-au depășit indicatorii de realizare ai obiectivului propus prin trimiterea spre publicare a 4 articole ISI față de 3 preconizate și participarea la 2 conferințe internaționale față de cele 1 preconizate.

Articole ISI trimise spre publicare

  • Alexandra Ciorita, Anca Daniela Stoica, Szilvia Toth, Larisa Cighi, Andrei Violeț, Andreea Ureche, Daniel Marconi, Zina Vuluga, Andreea Ioniță, Ioan Turcu, In vitro toxicity and antioxidant reactivity evaluation of silica/silicate-based nanostructures, trimis la Toxicology Letters
  • Colnita, Daniel Marconi, Vlad Alexandru Toma, Ioana A. Brezestean, Maria Suciu, Alexandra Ciorita, Nicoleta Elena Dina, SERS Detection of Dopamine in Artificial Cerebrospinal Fluid and in Parkinson’s Disease-Induced Mouse Cortex Using a Hybrid ZnO@Ag Nanostructured Platform, trimis la Microchemical Journal
  • Alexandra Falamas, Ioana A. Brezestean, Nicoleta Tosa, Sanda Boca, Cosmin Farcau, A simple, rapid, and low-cost approach for colloidal nanoparticle-based Surface Enhanced Raman Scattering detection of endosulfan pesticide at trace levels, trimis la Environmental Science: Nano
  • Istvan Toth, Cosmin Farcau, Plasmonic coupling in linear oligomers of gold nanospheres for mechanically switchable dual-mode SERS/SEF sensing, trimis la Journal of Applied Physics

Conferințe:

  • Andreea Vădan, Szilvia Toth, Camelia Dobre, Sanda Boca, Anca Stoica, Evaluating the toxicity induced by gold nanoparticles in in vivo models: influence of the particle shapeBIOTA2024, Biodiversity, Traditions and Present Edition IX, 17 mai 2024, Cluj-Napoca, Romania.

Stadiul realizării obiectivului fazei: finalizat. În etapa următoare continuă aceste activități legate de optimizarea răspunsului plasmonic al micro/nano-structurilor fabricate în vederea maximizării performanțelor spectroscopice SERS, SEF.

Faza 2b: Optimizarea răspunsului plasmonic al micro/nano-structurilor fabricate în vederea maximizării performanțelor.

Valoare fază: 1.681.842 lei
Termen de predare: 21.11.2024

Rezultate de cercetare:

Obiectivele prevăzute pentru această etapă au fost integral îndeplinite, prin derularea activităților descrise mai sus i n secțiunea 5. Ca și indicatori de realizare pentru această fază menționăm:

Produs: Titlu: Rețea neuronală artificială pentru predicția câmpului electromagnetic la suprafața unui substrat SERS micro-nanostructurat.

Studiu: Titlu: Studiu asupra dependenței răspunsului optic/plasmonic al sistemelor hibrid micro-nano-structurate de parametri geometrici ai componentelor ‘nano’ și ‘micro’.

Studiu: Titlu: Studiu asupra eficienței substraturilor micro-nano-structurate de a amplifica semnalul de fluorescență al unor fluorofori.

Cerere de brevet:. Titlu: Substrat SERS constând în nanostructuri plasmonice quasi-tri-dimensionale obținute prin litografie coloidală.

Articole ISI publicate sau trimise spre publicare:

  1. F. Toadere, C. Farcău, Plasmonic structurally colored surfaces with metal film over microsphere lattices, Opt. Mater. 2024, 156, 115936.
  2. V. P. Toșa, A. Ilie- Ene, S. C. Tripon, A. Mesaros, R. Fechete, N. Toșa, A, Csapai, G. C. Dindelegan, C. O. Popa, Electrospun Polymeric Fiber Systems Inoculated with Cyanoacrylate Tissue Adhesive: A Novel Hemostatic Alternative during Open Surgery, Materials 2024, Vol. 17(17), 4318, 1-13
  3. A.-A. Farcaş, A. Bende, Nature of Charge Transfer Effects in Complexes of Dopamine Derivatives Adsorbed on Graphene-Type Nanostructures, Int. J. Mol. Sci. 202425(19), 10522
  4. V. Toşa, I. F. Tóth, A. M. M. Gherman, A. G. Ciriolo, R. Martínez Vázquez, A. Nistico, S. Stagira, Modeling extreme ultraviolet attosecond pulses in modulated waveguides, EPJ Web Conf., 309 (2024) 07010
  5. A.-M. Crăciun, A. Colniță, D. Marconi, L. Barbu-Tudoran, I. Turcu, M. Focsan, A. Vasilescu, M. Potara, S. Astilean, Fabrication and characterization of large-scale ordered silver-coated polystyrene microspheres films for surface-enhanced Raman spectroscopy, trimis spre publicare, Physica Scripta (2024)

Conferințe:

  1. A. Farcas, The Influence of Size and Surface Coverage Density on the Characteristics of DNA functionalized Gold Nanoparticles, Tenerife, Spania, 2024, 28 February – 1 March 2024, AttoChem, Tenerife, Canary Islands (poster presentation).
  2. A. Farcas, L. Janosi, S. Astilean, Enhancing Computational Design for Nanoparticle-Based Delivery Vectors in the CRISPR/Cas9 System, Mosbri 2024, 10-13 June, Ljubliana, Slovenia (poster presentation).
  3. N. E. Dina, A. Colnita, I. Brezestean, I. Turcu, D, Stoia, M. Foscan, F. Zorila, M. Bacalum, SERS monitoring of the antimicrobial activity of peptide CecA on common bacteria, International Conference “New Trends on Sensing-Monitoring-Telediagnosis for Life Sciences” – NT SMT–LS 2024, Brașov, September 20-22, 2024.
  4. A. Vasilescu, R. M. Banciu, S. David, D. Marconi, A. Colnita, I. Turcu, M. Potara, A. M. Craciun, S. Astilean, Aptamer-modified plasmonic nanoplatforms as biosensor for SERS detection of human matrix metalloproteinase 9, The 7th International Conference New Trends in Sensing – Monitoring – Telediagnosis for Life Sciences, September 20 – 22, 2024 Brașov, România (oral presentation)
  5. R.-A. Munteanu, A. B. Tigu, R. Feder, A. -S. Tatar, D. Gulei, C. Tomuleasa, S. Boca, In vivo imaging system guided therapy monitoring of tyrosine kinase inhibitor – gold nanocarriers for acute myeloid leukemia, PREZENTARE ORALA- MAD-Nano24: Madeira International Conference on Emerging Trends and Future of Nanomaterials for Human Health, Madeira, Portugal.  
  6. I. Brezestean, D. Marconi, S. Boca, A. Colnita, A.-S. Tatar, Gold nanourchins for trace-level SERS detection of analytes, IC-ANMBES 2024, 17-20 September, Brasov, Romania (poster presentation)
  7. D. Marconi, A. Colniță, I. Brezeștean, M. Suciu, High-throughput tunable 3D nanostructured surfaces fabricated by nanoimprint lithography, IC-ANMBES 2024, 17-20 September, Brasov, Romania (poster presentation)
  8. I. Toth, C. Farcau, Refractometric sensing with plasmon resonances in dimer, trimer and quadrumer ensembles of gold nanoparticles, European Optical Society Annual Meeting (EOSAM) 9-13 Septembrie 2024, Napoli, Italia. POSTER
  9. A. Colniță, D. Marconi, N. E. Dina, I. Brezestean, V. A. Toma, C. A. Moldoveanu, M. Suciu, A. Ciorîță, Label-free SERS detection of Parkinson’s Disease biomarkers using a hybrid, 3D architecture platform, IC-ANMBES 2024, 17-20 September, Brasov, Romania (poster presentation)
  10. I. Turcu, S. Astilean, A. Vasilescu, M. Focsan, A.-M. Craciun, D. Marconi, A. Colnita, M. Potara, A SERS sensor based on an aptamer functionalized nanoplasmonic platform for ultrasensitive and selective detection of biomarkers, IC-ANMBES 2024, 17-20 September, Brasov, Romania (poster presentation)
  11. A. Vădan, A. Stoica, S. Toth, A. Ciorîță, R. Marica, C. Dobre, F. Arik, S. Klein, S. Boca, In vivo hepatoxicity evaluation of differently shaped hybrid gold-iron oxide nanoparticles, POSTER (premiat “best poster presentation”)- Al XIV-lea Congres al Societăţii Române de Fiziologie, „Fiziologia azi: între concept, inovaţie tehnologică şi aplicaţia clinică”, 17-19 Octombrie 2024, Cluj-Napoca, Romania.
  12. I. Marica, I. Nesterovschi, C. Farcău, S. Cîntă Pînzaru. Blue, naturally degraded nanoplastics abundance and their detection via two Raman based approaches. 28th International Conference on Raman Spectroscopy – ICORS 2024, 27.07.2024 – 02.08.2024, Rome, Italy (Oral presentation)

Training schools:

  1.   I. A. Brezeștean, D. Marconi, N. E. Dina, M. Suciu and A. Colniță, 3D Nanostructured Surfaces with Periodically Modeled Controlled Geometries Used as Flexible SERS Platforms for Ultrasensitive Detection, Biocube meeting, Școală de iarnă, Decembrie 9-15 2024, Italia.
  2.   A. Fălămaș, A. S. Tatar, S. Boca, I. Marica, I. Toth, and C. Farcău, Exploring Surface-Enhanced Fluorescence (SEF) and Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) sensing applications using plasmonic gold nanostructures, Biocube meeting, Școală de iarnă, Decembrie 9-15 2024, Italia.

Workshop: A. Farcas, 6th Annual CRISPR Virtual Event, 23 October 2022, Labroots (online workshop).

Faza 2c: Optimizarea răspunsului plasmonic al micro/nano-structurilor fabricate în vederea maximizării performanțelor.

Valoare fază: 811.100 lei
Termen de predare: 21.11.2024

Rezultate de cercetare:

Obiectivele prevăzute pentru această etapă au fost integral îndeplinite, prin derularea activităților descrise mai sus in secțiunea 5. Ca și indicatori de realizare pentru această fază menționăm:

Studiu: Titlul: Eficienta SERS a sistemelor hibrid micro-nano-structurate.

Metoda:  Titlu: Metoda litografica ‚soft’ de obținere a suprafețelor elastomerice microstructurate.

Articole ISI publicate sau trimise spre publicare:

 

  1.    L. Nagy, I. Tóth, R. I. Campeanu, Electron and Positron Impact Ionization of Molecules, Atoms 202412(8), 38;
  2.    O. Todor-Boer, C. Farcău, I. Botiz, Large Enhancement of Photoluminescence Obtained in Thin Polyfluorene Films of Optimized Microstructure, Polymers 2024, 16, 2278.
  3.    N. Toșa, N. E. Dina, B. Cozar, A. Halmagyi, M. Parvu, C. M. Muntean, Structural Characterization of DNA from Allium Leaves and E. coli by Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS), Analytical Letters 2024,
  4.    A. Farcas, L. Janosi, GTP-Bound N-Ras Conformational States and Substates Are Modulated by Membrane and Point Mutation, International Journal of Molecular Sciences, 25 (3), 1430, (2024).
  5.    A. Bende, First principle study of dopamine o-quinone photochemistry behavior, IEEE Conference Proceedings – 2024 International Conference on Advanced Scientific Computing (ICASC), Cluj-Napoca, Romania, 2024, trimis spre publicare.

Conferințe:

  1. A.M.M Gherman, I. Toth, K. Kovacs, V. Toșa, Custom tailored artificial neural network for laser pulse characterization, European Optical Society Annual Meeting (EOSAM) 9-13 Septembrie 2024, Napoli, Italia. POSTER
  2. I. Toth, C. Farcău, Towards sensing applications of plasmon resonances in gold nanosphere linear arrays, ICSAC 2024 Cluj-Napoca, Romania. PREZENTARE ORALA
  3. A. Farcas, Genetica si Oncologia, 16-17 februarie, Bucuresti, Romania
  4. N. E. Dina, I. Brezestean, I. Grosu, C. Lar, C. Filip, Dynamic SERS monitoring of dopamine’s oxidative polymerization, International Conference “New Trends on Sensing-Monitoring-Telediagnosis for Life Sciences” – NT SMT–LS 2024, Brașov, September 20-22, 2024.
  5. A. Farcas, The Effect of Surface Coverage Density and Size on the Properties of DNA-functionalized Gold Nanoparticles, Hunefeld 2024, April 19-20, 2024, Germany (poster presentation).
  6. A. Vădan, S. Toth, C. Dobre, S. Boca, A. Stoica, Evaluating the toxicity induced by gold nanoparticles in in vivo models: influence of the particle shape, POSTER- Biodiversity, Traditions and Present Edition IX (BIOTA), 17 Mai 2024, Cluj-Napoca, Romania  
  7. A.-S. Tatar, I. Brezestean, D. Marconi, A. Colniță, S. Boca, Aptamer-conjugated gold nanourchins: promising microfluidic SERS detection tools for early diagnosis of Alzheimer’s Disease, IC-ANMBES 2024, 17-20 September, Brasov, Romania (poster presentation)
  8. A. Farcas, L. Janosi, GTP-Bound N-Ras Conformational States and Substates Are Modulated by Membrane and Point Mutation, IC-ANMBES 2024, 17-20 September, Brasov, Romania (oral presentation).
  9. A. Stoica, A. Vădan, S. Toth, A. Ciorâță, S. Boca, Assessment of the in vivo toxicity of gold nanoparticles: morphological variation as a key parameter, POSTER- MAD-Nano24: Madeira International Conference on Emerging Trends and Future of Nanomaterials for Human Health, Madeira, Portugal.
  10. I. A. Brezeștean, D. Marconi, N. E. Dina, M. Suciu, A. Colniță, Flexible ZnO@Ag hybrid thin films synthesized by Magnetron Sputtering technique for SERS detection, IC-ANMBES 2024, 17-20 September, Brasov, Romania (poster presentation)  
  11. A. Bende, A.-A. Farcas, Molecular Modelling of Photochemical Properties in Molecules and Nanostructures, ICASC 2024 Cluj-Napoca, Romania. PREZENTARE ORALA
  12. N. Toșa, A. Fălămaș, G. Borodi, L. Barbu-Tudoran, Samarium-based complex salt micro-/nanoparticles: from synthesis to laser excitation fluorescence lifetime dynamics, 14th International Conference Series on Laser-light and Interactions with Particles (LIP 2024), 18-22 Septembrie 2024, Xi’an, China (online). Prezentare invitata.

Training schools:

  • A. Farcas, Computational design optimization of gene delivery vectors for the CRISPR/Cas9 systems, 2-day EuMINe Symposium & Meeting, 19-20 September 2024, Warsaw, Poland.
  • A. Farcas, Advanced Normal Mode Analysis of Carbon Nanotubes, EuMINe 1st Training School on Introduction to Digital Tools and AI for material informatics, 2-4 September 2024, Belgrad, Serbia.

Workshop: A. Farcas, Cell & Gene Therapy Virtual Event Series 2024, 16 October 2024, Labroots (online workshop).