POLIMERI HI-TECH >> membri | proiecte | aparatura | colaboratori | publicatii | aplicatii


BIOENZINIT >> prezentare | parteneri | obiective | etape | contact


Denumirea proiectului:  BIOSENZORI PE BAZA DE ENZIME IMOBILIZATE COVALENT PE POLIMERI, PENTRU MONITORIZAREA NITRATILOR SI NITRITILOR DIN APE DESTINATE CONSUMULUI UMAN
Acronim:  BIOENZINIT
Numar contract:  52-159
Finantare:  Buget de Stat - Ministerul Educatiei, Cercetarii si Tineretului, Programul 4 - PARTENERIATE IN DOMENIILE PRIORITARE
Valoarea proiectului (include si alte surse atrase):  2.000.000 lei
Valoarea contractului (sursa numai buget de stat):  2.000.000 lei
Durata contractului:  2008 - 2011
Autoritatea Contractanta:  Centrul National de Management Programe
Coordonator:  Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Chimie si Petrochimie - ICECHIM


REZUMATUL PROIECTULUI:

Nitratii si nitritii sunt intens folositi ca ingrasaminte sau conservanti. Insa, expunerea continua a fiintelor umane la acesti ioni poate avea implicatii serioase asupra sanatatii. In special nitritii pot reactiona ireversibil cu hemoglobina producand methemoglobina, reducand astfel capacitatea sangelui de a transporta oxigenul. Afectiunea este cunoscuta sub denumirea de “blue baby syndrome”. Deasemenea, nitritii pot conduce la formarea in traiectul digestiv a nitrozoaminelor, cu caracter cancerigen.

Comunitatea europeana, prin Directiva europeana pentru apa de baut, din 1998, a stabilit nivele maxim admisibile (CMA) de nitrat si nitrit in apa potabila la valorile de 50 si respectiv 0,1 mg/l. Aceste nivele au devenit obligatorii si in Romania, prin legea nr. 458 din 8 iulie 2002.

Determinarea nitratilor si nitritilor este efectuata in principal in laboratoare specializate, insa, aceste sisteme de analiza sofisticate, centralizate, reprezinta o intarziere in rezolvarea problemelor in cazuri de urgenta. Scopul proiectului este ca sa puna la punct tehnologiile de producere a 2 noi biosenzori pe baza de enzime imobilizate covalent pe polimeri (unul pentru continutul de nitrat si unul pentru continutul de nitrit), care sa poata asigura monitorizarea continua, in timp real, de la distanta, a concentratiei celor doi anioni in apele destinate consumului uman (pentru baut si alimente) si sa asigure astfel prevenirea imbolnavirii populatiei. Se intentioneaza ca monitorizarea mediului sa se faca mai usor si continuu, folosind senzori biochimici.

Tehnologiile pe baza de biosenzori sunt larg folosite pentru detectarea si determinarea cantitativa a compusilor biologic activi din probe complexe biologice si de mediu. Una din cele mai raspandite configuratii ale unui biosenzor consta in enzime imobilizate pe polimeri, pe suprafata electrodului. Enzimele imobilizate pe filme polimerice, pe suprafata unui electrod prezinta raspunsuri electrochimice directe si bine definite, isi pastreaza structura initiala si bioactivitatea si demonstreaza o buna stabilitate. Majoritatea biosenzorilor destinati determinarii ionilor de nitrat sau nitrit sunt sisteme moleculare folosind enzimele nitrat reductaza, respectiv nitrit reductaza purificate din plante, fungii sau surse bacteriene. Nitrat reductaza catalizeaza reducerea nitratului la nitrit. Nitrit reductaza catalizeaza reducerea nitritului la amoniu intr-o reactie de transfer a sase electroni.

Majoritatea senzorilor biochimici imobilizeaza fizic enzima, prin adsorbtie sau inglobare, ambele metode fiind deficitare: in primul caz, din cauza usurintei de eluare a enzimei si in cel de al doilea caz, datorita exploatarii doar a unei mici cantitati din totalul de enzima inglobata (multa fiind inglobata in interiorul compozitului si neavand acces la locul de reactie).

Noutatea si originalitatea propunerii de proiect de fata este ca intentioneaza sa imobilizeze covalent enzima pe suprafata unor polimeri hidrofili, creind astfel un microenvironment mult mai favorabil pentru ca enzima sa poata prezenta o configuratie optima a centrului activ. Hiodrofilia polimerului pe care va fi imobilizata enzima este cu atat mai importanta in cazul anionilor nitrat si nitrit, care se afla in faza apoasa si in mod deosebit pentru nitritii din ape destinate consumului uman, in care concentratia acestora este foarte redusa (0,1 mg/l). Problema este deosebit de dificila, deoarece pe langa imobilizarea covalenta a enzimelor pe polimerii hidrofili, trebuie folositi acei polimeri care sa prezinte o buna aderenta la suprafata electrodului si care sa fie in strat foarte subtire, sau electroconductivi, pentru a permite detectia.

Proiectul cuprinde 4 etape. Se realizeaza cercetarea in etape succesive a fenomenelor si proceselor legate de imobilizarea covalenta a enzimelor pe polimeri, de obtinerea biosenzorilor, de caracterizare structurala, fizico-chimica si enzimatica a noilor nanocompozite, de aplicarea noilor dispozitive pentru monitorizarea nitratilor si nitritilor din ape destinate consumului uman. Tehnologiile de laborator vor fi experimentate in vederea optimizarii, se va realiza diseminarea pe scara larga a rezultatelor stiintifice si se vor breveta rezultatele originale.

Proiectul urmareste ca principale rezultate, pe de o parte cresterea sigurantei alimentare si a gradului de sanatate al populatiei, iar pe de alta parte cresterea nivelului tehnic si calitativ al materialelor avansate produse in tara, ceea ce va conduce la cresterea competitivitatii si imbunatatirea pozitiei pe piata a beneficiarului interesat si a altor beneficiari potentiali, in special din categoria IMM.