PN-II-RU-TE-2014-4-2269

Cod proiect: PN-II-RU-TE-2014-4-2269

Nr contractului: 372 din 01/10/2015

Acronim: NANOVIRULENCE

This project is financed by the Romanian National Authority for Scientific Research and Innovation, CNCS-UEFISCDI, project number PN-II-RU-TE 2014-4-2269.

Titlul proiectului in romana: Nanoparticule de magnetita functionalizate cu compusi naturali cu efect modulator asupra virulenței și persistenței Pseudomonas aeruginosa

Titlul proiectului in engleza: Magnetite nanoparticles functionalized with natural compounds to modulate Pseudomonas aeruginosa virulence and persistence


Team

Dr Holban Alina Maria – leader

Dr. Chifiriuc Mariana Carmen – Researcher

Dr Alexandru Grumezescu – Postdoc

Dr Ani Ioana Cotar– Postdoc

Dr Coralia Bleotu – Postdoc

Dr Crina Saviuc – Postdoc

Popa Marcela – Phd student

Valentina Grumezescu – Phd student

Ecaterina Sarbu – Master student


Abstract (Romana)

În prezent, 70 % dintre bacteriile care cauzeaza infectii nosocomiale, dar și comunitare sunt rezistente la cel putin unul dintre antibioticele frecvent utilizate pentru tratament, cauzand infectii care de multe ori nu răspund la terapia standard. Cele mai rezistente bacterii în spitalele din România sunt reprezentate de tulpini Gram negative non-fermentative de P. aeruginosa. Scopul acestui proiect este de a investiga efectul nanoparticulelor de magnetită bioactive functionalizate cu compusi naturali obtinuti din plante asupra virulenței și persistenței unor tulpini de laborator și izolate clinice, rezistente de P. aeruginosa. Abordarea noastră inovatoare utilizează concentrații subinhibitorii de compuși derivați din plante, livrate controlat, pentru a modula comportamentul și virulența microorganismelor, nu uciderea acestora, în scopul de a limita dezvoltarea și răspândirea de mutante rezistente. Cunoașterea mecanismelor intime de acțiune ale acestor nanosisteme bioactive cu efect antimicrobian dovedit asupra celulelor de P. aeruginosa va îmbunătăți în mod semnificativ cunoasterea si va sustine dezvoltarea unor metode alternative de preventie si tratament a infectiilor cu acest agent patogen. Proiectul va avea un impact deosebit nu numai pe domeniul stiintific, dar, de asemenea, și pe sectorul socio-economic, deoarece își propune să dezvolte o metodă alternativă de a rezolva sau de a atenua o problemă globală, așa cum este rezistența la antibiotice.

Abstract (English)

Nowadays, about 70 percent of the bacteria that cause infections in hospitals but also in communities are resistant to at least one of the drugs most commonly used for treatment, causing infections that often fail to respond to standard therapy. Most resistant microorganisms in Romanian hospitals are the Gram negative non-fermenting strains of P. aeruginosa. The aim of this project is to investigate the effect of bioactive magnetite nanoparticles functionalized with plant-derived compounds on the virulence and persistence of some laboratory and clinically isolated, resistant P. aeruginosa strains. Our innovative approach is using subinhibitory concentrations of plant-derived compounds to modulate microbial behavior and virulence, rather than induce their killing, in order to limit the development and spread of resistant mutants, since strategies that interfere with bacterial population fitness are selecting resistant mutants. Knowing the intimate mechanisms of action of these bioactive nanoformulations with proved antimicrobial effect on the P. aeruginosa cells will significantly improve knowledge and offer further perspectives in developing alternative preventing and treatment approaches of this pathogen. This project is expected to have a great potential not only on the research field but also on the socio-economic sector, since it aims to develop an alternative method to solve or attenuate a global problem, as is the antimicrobial resistance.

Obiectivul proiectului

Scopul acestui proiect este de a investiga efectul nanoparticulelor de magnetită bioactive functionalizate cu compusi naturali obtinuti din plante asupra virulenței și persistenței unor tulpini de laborator și izolate clinice, rezistente de P. aeruginosa.

Rezultatele estimate  

Proiectul propus va aduce un aport semnificativ asupra cunoasterii interacțiunilor specifice dintre nanoparticulele de magnetita functionalizate cu compusi antimicrobieni derivati din plante asupra oportunistului P. aeruginosa, atât la nivel fenotipic cat si molecular. Acest proiect își propune să sprijine și să extindă direcțiile recente de cercetare dezvoltate de grupul nostru de cercetare pe domeniul nanoparticulelor bioactive cu aplicatii in terapia antimicrobiană. In plus, acest proiect deschide noi direcții de cercetare pentru dezvoltarea unor terapii antimicrobiene alternative personalizate, în funcție de particularitățile agentului patogen incriminat. Proiectul susține o direcție de cercetare recent dezvoltata ce vizeaza manipularea infecțiilor severe prin modularea virulenței patogenilor dificil de eradicat. Sectorul tehnologic va beneficia semnificativ de realizarea acestui proiect, deoarece nanoparticule specifice vor fi proiectate pentru a furniza, stabiliza, potența și asigura o eliberare adecvată a substantelor antimicrobiene naturale. Proiectul va utiliza toate mijloacele accesibile (conferințe, publicatii pe domeniu etc) pentru creșterea gradului de conștientizare cu privire la acest domeniu. Proiectul va avea un impact deosebit nu numai pe domeniul stiintific, dar, de asemenea, și pe sectorul socio-economic, deoarece își propune să dezvolte o metodă alternativă de a rezolva sau de a atenua o problemă globală, așa cum este rezistența la antibiotice. Studiile arata ca pentru pacienții cu infecții rezistente și persistente cheltuielile de spitalizare cresc cu $US296 milioane pana la $US2.3 miliarde de dolari anual. Cu toate ca devin tot mai inficiente, antibioticele reprezintă a treia cea mai vanduta clasă de medicamente, cu o piață anuală între 7 și 22 miliarde de dolari numai în SUA. Terapiile alternative antimicrobiene pe bază de produse naturale ar putea să scădă semnificativ nu numai riscul de a dezvolta antibio-rezistență, dar, de asemenea, costurile associate terapiei, precum și efectele nocive asociate, manifestate asupra mediului si pacientului. Antibioticele nu sunt degradate complet în corpul animal și constituie o sursa semnificativa de poluanti în sol și ape. In plus, aceste medicamente au efecte secundare grave asupra pacienților, în special atunci când sunt utilizate in cantități mari pentru tratarea infecțiilor cauzate de bacterii patogene rezistențe, precum P. aeruginosa. Produsele naturale sunt folosite de secole în medicina tradiționala, cu efecte secundare nesemnificative. Luate împreună, aceste aspect recomandă proiectul acesta ca o abordare științifică și tehnologică inovatoare și eficient echilibrată în manipularea infecțiilor grave, cauzate de un agent patogen dificil de controlat, P. aeruginosa.

Pe parcursul desfasurarii acestui proiect se estimeaza scrierea și publicarea a cel puțin 3 lucrări lucrări științifice in reviste de prestigiu indexate ISI-Web of knowledge, a cel putin 2 capitole de carte/ sau articole in reviste cotate BDI si sustinerea a cel putin 3 comunicari orale sau de tip poster la conferinte internationale. In plus, pana la finalizarea acestui proiect se va realiza si sustine public cel putin o teza de doctorat pe tema proiectului.


Raport Stiintific de Faza Unica – Decembrie 2015

Download


Raport Stiintific de Faza Unica – Decembrie 2016

Download


Publications

Peer reviewed articles, indexed ISI web of knowledge:

Alina Maria Holban, Monica CartelleGestal, Alexandru Mihai Grumezescu. Control of biofilm-associated infections by signaling molecules and nanoparticles. International Journal of Pharmaceutics, 2016, doi:10.1016/j.ijpharm.2016.02.044. Can be accessed at the following link: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378517316301491

Eva Torres-Sangiao, Alina Maria Holban and Monica Cartelle Gestal. Advanced Nanobiomaterials: Vaccines, Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases. Molecules 2016, 21, 867; doi: 10.3390/molecules21070867. http://www.mdpi.com/1420-3049/21/7/867

Alexandra Elena Oprea, LoredanaMihaelaPandel, Ana Maria Dumitrescu, EcaterinaAndronescu, Valentina Grumezescu, Mariana Carmen Chifiriuc, LaurentiuMogoanta, Tudor-Adrian Balaseanu, George Dan Mogosanu, Gabriel Socol, Alexandru Mihai Grumezescu, Florin Iordache, HoriaManiu, Mariana Chirea and Alina Maria Holban. Bioactive ZnO Coatings Deposited by MAPLE—An Appropriate Strategy to Produce Efficient Anti-Biofilm Surfaces. Molecules 2016, 21(2), 220; doi:10.3390/molecules21020220. Can be accessed at the following link:http://www.mdpi.com/1420-3049/21/2/220

BDI papers: 

Ioannis L. Liakos, Alexandru Mihai Grumezescu, Alina Maria Holban, Iordache Florin, Francesca D’Autilia, Riccardo Carzino, Paolo Bianchini and Athanassia Athanassiou. Polylactic Acid—Lemongrass Essential Oil Nanocapsules with Antimicrobial Properties. Pharmaceuticals 2016, 9, 42; doi: 10.3390/ph9030042, http://www.mdpi.com/1424-8247/9/3/42.

Book chapters

Alina Maria Holban, Ecaterina Andronescu, Carmen Curutiu, Lia-Mara Ditu, Mariana Carmen Chifiriuc and Veronica Lazar. Bioactive nanomaterials for cartilage and muscle regeneration. Pg 261 – 297, in the volume Nanobiomaterials in Soft Tissue Engineering, Editor Alexandru Grumezescu, 2016, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-323-42865-1.00010-6. Print Book ISBN :9780323428651

Ecaterina Andronescu, Alexandru Mihai Grumezescu, Mădălina-IonelaGuşă, Alina Maria Holban, Florina-Cristina Ilie, Alexandra Irimia, Irina-FlorentinaNicoara and Mihaela Tone. Nano-hydroxyapatite: novel approaches in biomedical applications. Pg 189-213, in the volume Nanobiomaterials in Hard Tissue Engineering: Applications of Nanobiomaterials, edited by Alexandru Grumezescu, 2016, ISBN 9780323428620

Florin Iordache, Irina Gheorghe, Veronica Lazar, Carmen Curutiu, Lia Mara Ditu, Alexandru Mihai Grumezescu, Alina Maria Holban. Nanostructurated materials for prolonged and safe food preservation. Food Preservation, Chapter 9, p. 305-331, edited by Alexandru Grumezescu, 2016, ISBN 978-0-12-804303-5. http://www.sciencedirect.com/science/book/9780128043035.

Conference proceedings

A.M. Holban*, E. Andronescu, A.M. Grumezescu, L.M. Ditu, C. Curutiu, V. Lazar, V. Grumezescu, OtiliaVasile, C.M. Chifiriuc.Magnetite nanoparticles functionalized with plant derived compounds reduce the resistance and persistence of opportunistic pathogens. ECCMID 9-12.04.2016, 2016, Amsterdam, Netherlands, P1287.

A.M. Holban, E.Andronescu, A.M.Grumezescu, L.M.Ditu, C.Curutiu, V. Lazar, V. Grumezescu, B. Vasile, C.M.Chifiriuc. Magnetite nanoparticles functionalized with β-pinene modulate virulence, attachment and biofilm formation of opportunistic pathogens. 10TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON PHOTOEXCITED PROCESSES AND APPLICATIONS (ICPEPA), Aug 29 – Sept 2, 2016, Brasov, Romania.