Etapa IV

RAPORTUL STIINTIFIC SI TEHNIC (RST) - ETAPA DE EXECUTIE NR. 4

Titlul etapei:
Realizarea/testarea micro-biosenzorului demonstrator pentru detectia de pesticide organofosforice in mediu apos. Valorificarea rezultatelor.

Obiectivele stiintifice ale etapei:

Testarea electrica pe placheta a micro-biosenzorului demonstrator, evaluari de randament.
Functionalizarea micro-biosenzorului demonstrator.
Studii comparative privind eficienta materialelor pe baza de niobati si titanati nedopate /dopate.
Demonstrarea eficientei de detectie a dispozitivelor obtinute (testare electrica).
Diseminarea rezultatelor si promovarea lor in mediul de afaceri. Intocmirea documentatiei de raportare finala.
Protejarea drepturilor de proprietate industriala pentru dezvoltarea experimentala; brevetarea rezultatelor cercetarii.

Rezumatul etapei:

In etapa a IV-a de realizare a proiectului de cercetare cu tema: „Realizarea/testarea micro-biosenzorului demonstrator pentru detectia de pesticide organofosforice in mediu apos” s-a urmărit selectia materialelor pe baza de niobati si titanati nedopate/dopate in functie de proprietatile fizico-chimice ale acestora in vederea testarii activitatii selective si senzitive. In cazul experimentelor intreprinse in cadrul proiectului, componentele au fost alese astfel incat sa asigure proprietatile fizico chimice dorite, principalele probleme fiind legate de compatibilitatea si taria legaturii dintre pulbere – polimer, conditiile de lucru, caracteristicile urmarite. Un interes deosebit s-a acordat straturilor subțiri realizate datorită proprietăților pe care acestea trebuie sa le indeplineasca (uniformitate, grosime, aderenta, stabilitate chimica si termica). In general, filmele piezoceramice obtinute dupa aplicarea tratamentului termic in vederea stabilizarii pe suprafata suportului, au o grosime care variaza intre 5-7 µm. Pe filmele astfel obtinute s-a aplicat un strat de Cr/Au, dupa depunerea stratului metalic (Cr/Au) – electrod de Au, s-a realizat o inspectie vizuala de ansamblu a filmelor piezoceramice. Pentru masurarea caracteristicii electrice a structurilor experimentale realizate s-a utilizat un dispozitiv Keithley 4200-SCS.

Caracterizarea electrica pe placheta a filmelor active a urmarit:

  • uniformitatea filmelor metalice (Pt si Au);
  • integritatea structurilor aferente variantelor experimentale;
  • analiza sudurii firului de asamblare pe cei 2 electrozi activi (Pt si Au);
  • posibilitatea de masurare succesiva (repetitiva) a micro-biosenzorului.

Asamblarea dispozitivului cu unde acustice pe structura de testare s-a facut astfel incat fiecare structura sa fie asamblata pe cate o placa-suport de circuit imprimat (PCB) reproiectata, care sa fie prevazuta cu un port de semnal cu un layout adecvat, iar conexiunile dintre structura şi placa suport (atat la portul de semnal cat şi la planul de masa) sa fie asigurate prin mai multe fire de Au scurte. Pentru caracterizarea electrica s-a realizat un montaj experimental care consta din platforma senzitiva, instrumentatia electronica si sistemul de livrare a esantioanelor cu solutia de lucru continand contaminanti, pesticide organofosforice.

Functionalizarea micro-biosenzorului demonstrator s-a realizat prin imobilizarea catorva tipuri de biomolecule (imunoglobulina IgG, albumina serica bovina BSA şi aceticolinesteraza (AChE)) pe suprafaţele de aur din componenţa unor senzori acustici de tip FBAR (thin film bulk acoustic resonator). Rezultatele obţinute cu senzorul FBAR de tip PVDF - NMP –NBS-Zr 1%, care indica o scadere a fecvenţei de rezonanţa proporţionala cu cantitatea de inhibitor imobilizat pe suportul de anticorpi/antigen.

Cele mai bune rezultate in detectia pesticidelor din mediul apos s-au obtinut in cazul senzorului de tip FBAR de tip PVDF - NMP -NaTiO3.

In vederea protejarii drepturilor de autor asupra rezultatelor obtinute in aceasta etapa, o cerere pentru un brevet de inventie este in curs de editare.

Diseminarea rezultatelor:

Lucrari publicate in reviste cotate ISI:

  1. P. Vlazan, M. Stoia, M. Poienar, P. Sfirloaga, Phase transition behaviour and physico-chemical properties of KNbO3 ceramics, Ceramics International 43 (2017) 5963–5967
  2. P. Vlazan, P.Sfirloaga, M.Poienar, M. Stoia, Structure and properties of nanocrystalline Bi3+ doped KNbO3 ceramics obtained by hydrothermal method, Materials Today: Proceedings 4 (2017) 7018–7024.

Lucrari in evaluare

  1. P. Vlazan, S.F. Rus, M. Poienar, P. Sfirloaga, Effect of dopant concentration on the structural, morphological and optical properties of NaNbO3 nanoparticles, in evaluare la “Materials Research Bulletin”, Ref: MRB_2017_3151.

Capitol carte:

“Biomimetic sensors based on molecularly imprinted interfaces”,
autori: Mihaela Puiu (Universitatea din Bucuresti), Nicole Jaffrezic-Renault (Universitatea Lyon I, Franta), Camelia Bala (Universitatea din Bucuresti), in Comprehensive Analytical Chemistry, Past, Present and Future Challenges, of Biosensors and Bioanalytical Tools in Analytical Chemistry: A Tribute to Professor Marco Mascini, Editori: Ilaria Palchetti, Peter-Diedrich Hansen, Damia Barcelo, Editura Elsevier, anul 2017, ISBN: 978-0-444-63946-2, ISSN: 0166-526X, pag: 147-178.

Conferinte:

  1. P. Vlazan, M. Poienar, P. Sfirloaga, Effect of dopant concentration on the structural, morphological and optical properties of NaNbO3 nanoparticles, 10th International Conference on Materials Science & Engineering, 8 - 11 martie 2017. Universitatea Transilvania, Brasov, Romania.
  2. Alina Matei, Vasilica Tucureanu, Paulina Vlazan, Ileana Cernica, Marian Popescu, Cosmin Romanitan, „Study of piezoceramic filler onthe properties of PZT-PVDF composites”, TIM 17 Physics Conference, 25-27 mai 2017, Timisoara, Romania.
  3. P. Vlazan, M. Poienar, D. Ursu, M. Birdeanu, A. Dabici, P. Sfirloaga, „The influence of Bi and Zr doping on the physico-chemical properties of NaNbO3 thin films used in sensors”, TIM 17 Physics Conference, 25-27 mai 2017, Timisoara, Romania.
  4. Vlazan P., Rus F.S., Poienar M., Stoia M., Linul P., Ursu D.H., Sfirloaga P.” Synthesis of Zr4+ or Bi3+ doped NaNbO3 perovskite materials and study of catalytic activity”, Fourth International Conference Catalysis for renewable sources: fuel, energy, chemicals" (CRS - 4 2017), 03 - 09 septembrie 2017.
  5. S. F. Rus, D. Ursu, P. Sfirloaga, M. Poienar, S. Novaconi, P. Vlazan “Bi, Zr doping as a tool for tuning the optical properties of NaNbO3 thin films”, 5thInternational Conference on Powder Metallurgy & Advanced Materials, 17-20 Septembrie 2017 Cluj Napoca, Romania