Proiect nucleu

Programul Nucleu derulat in cadrul INCDSB in anul 2018, cu titlul “Dezvoltarea de instrumente si strategii de valorificare superioara a resurselor naturale pentru imbunatatirea exploatarii durabile a acestora in bio-industrii si consevarea functiilor ecosistemelor”, acronim BIODIVERS 2, a avut ca scop IDENTIFICAREA, CARACTERIZAREA ŞI UTILIZAREA BIORESURSELOR PENTRU OBŢINEREA DE SUBSTANŢE UTILE ÎN SCOPUL VALORIFICĂRII ÎN BIOECONOMIE ŞI PENTRU CONSERVAREA BIODIVERSITĂŢII.

Programul s-a realizat avand in vedere urmatoarele obiective principale:

  • Obiectiv 1: Caracterizarea substantelor si proceselor de baza ale sistemelor biologice si a interelatiilor la nivel molecular si/sau celular in vederea valorificarii lor (18180100)
  • Obiectiv 2: Evaluarea biodiversităţii şi a potențialului bioeconomic al sistemelor biologice pentru aplicații biotehnologice și îmbunătățirea serviciilor ecosistemice (1818200)
  • Obiectiv 3: Evaluarea biodiversităţii şi a reactivității sistemelor biologice la factorii de impact naturali şi antropici, în vederea identificării de utilizări biotehnologice a bioresurselor şi de bioindicatori pentru monitorizarea şi protecţia mediului (18180300)
  • Obiectiv 4: Identificarea, caracterizarea, autentificarea unor fitocomplecsi bioactivi din plante, integrabili in formule de alimente functionale si suplimente alimentare cu utilizari multiple (18180400).

In cadrul obiectivului 1 s-au realizat urmatoarele teme de cercetare:

  • 18180101: Sistem avansat de transport şi eliberare pentru nanoparticole pe bază de hematii umane pentru aplicaţii biomedicale
  • In cadrul proiectului a fost dezvoltat un sistem avansat de transport si eliberare a nanopartculelor pe baza de hematii pentru aplicatii medicale, imagistice si de tratament tintit. Au fost definiti parametri optimi, dinamici şi cinetici ai metodelor incapsulare controlata a acestora in eritrocitele umane, pentru eliminarea toxicitatii mari a unor nanoparticule, si o evaluare moderna a transportorilor obtinuti cu noi metode si criterii aplicate in prezent in conservarea sangelui (citometrie in flux, tehnici de microscopie electronica TEM si SEM). Crearea de nanoparticule incapsulate in eritrocite elimina aspectele negative ale acestora, vizeaza cresterea indexului terapeutic si atenueaza efectele toxice prin limitarea expunerii celulelor si tesuturilor sanatoase.
    Rezultate cuantificabile obtinute: 2 cereri de brevet de inventive, 2 lucrari ISI.

  • 18180102: Studiul relaţiilor celulare şi intracelulare din creier prin metode bioinformatice
  • Rezultatele proiectului acopera 3 directii majore de cercetare care se imbina in acest proiect. Prima directie legata de sistemele P bazate pe axoni reprezinta demonstreaza dispozitive computerizate universale si rezolvarea problemelor NP-complete. In aceasta evolutie am observat cum variatia in complexitate a regulilor are ca rezultat o diferenta enorma in numarul de neuroni necesari pentru a construi sistemul. A doua directie de cercetare privind autoasamblarea ADN foloseste programul caDNAno, care este un program CAD modern cu ajutorul căruia se poate crea designul dorit de AND origami, stapleurile necesare fiind programate cu ajutorul scaffoldului din cadrul programului si care îmbunătățeste procesul de proiectare a nanostructurilor ADN. A treia directie priveste prelucrarea probelor din Antarctica si probe similare din lacuri. În urma deplasărilor în Antarctica din cadrul expedițiilor științifice ROICE 2015/2016 au fost prelevate probe de zăpadă, gheță, apă subglaciară și sol, iar pe baza procesării acestora au fost testate și optimizate o serie de tehnici de prelucrare. Analizele statistice au fost generate cu ajutorul limbajului R iar rezultatele obținute au condus la publicărea în Journal of Environmental Protection and Ecology a lucrării (Amarioarei et al. 2018).

  • 18180103: Identificarea si caracterizarea compusilor biologic activi cu proprietati antioxidante din bio(re)surse naturale
  • Obiectivul acestei teme a fost identificarea si caracterizarea resurselor naturale ca baza pentru valorificarea superioara a compusilor biologic activi cu proprietati antioxidante, in vederea potentialei utilizari in suplimente alimentare sau formule fitofarmaceutice inovative. S-a realizat obtinerea si caracterizarea de fitocomplecsi concentrati in izoflavone utilizand o tehnologie extractiva originala – tehnologia membranara, bazata pe procese separative selective. S-au obtinut extracte hidroalcoolice care au fost procesate prin metode membranare: micro- si ultrafiltrare. S-a reusit dezvoltarea unei tehnologii originale care integreaza procese membranare in scopul obtinerii de fitocomplecsi concentrati in isoflavonoide cu potential in managementul bolilor metabolice.
    S-a realizat un studiu al actiunii fitocomplecsilor obtinuti asupra unor enzime implicate in patologia diabetului. Rezultatele obtinute au demonstrat ca extractele concentrate pot fi exploatate ca surse promitatoare in managementul diabetului zaharat de tip 2.
    Rezultate cuantificabile obtinute: 1 cerere brevet, 2 articole ISI (in press), 2 lucrari la conferinta internationala.

  • 18180104: Obținerea de nanoparticule metalice cu activitate biologică
  • Rezultate cuantificabile obtinute: 1 articol, 4 comunicari la conferinte internationale, 6 scheme experimentale de obtinere nanoparticule, 6 tipuri de nanoparticule obtinute prin sinteza mediata cu extracte de plante.

In cadrul obiectivului 2 s-a realizat urmatoarea tema de cercetare:

  • 18180201: Evaluarea biodiversităţii şi productivităţii unor ecosisteme cvasinaturale din românia, în scopul valorificării lor durabile (BIODUR)
  • In cadrul acestei teme s-a urmărit caracterizarea diversităţii structurale şi funcţionale a comunităţilor de nematode edafice libere asociate pajiştilor carpatine în vederea evaluării resurselor de nutrienţi din sol, a complexităţii reţelei trofice edafice şi a căii dominante de descompunere a materiei organice. În acest scop, s-a analizat diversitatea structurală şi funcţională a nematofaunei din 25 de pajişti carapatine, majoritatea lor fiind localizate în arii naturale protejate de importanţă comunitară (situri Natura 2000). Cele mai diversificate comunităţi de nematode au fost evidenţiate în Munţii Metaliferi, în opoziţie cu Munţii Rodnei. În ansamblu, nematofauna pajiştilor Munţilor Apuseni a fost cea mai diversă, în timp ce nematocenozele praticole din Carpaţii Orientali au fost cel mai puţin diversificate. Au fost identificate 54 de specii de nematode cu distribuţie restrânsă în ecosistemele carpatine. Rezultatele obţinute: completarea bazelor de date naţionale şi regionale privind nematofauna din România cu informaţii privind structura comunităţilor de nematode asociate pajiştilor carpatine şi integrarea nematofaunei ca instrument ecologic complementar în evaluarea şi monitorizarea stării favorabile de conservare a habitatelor Natura 2000.
    In aceasta tema s-a urmărit si evaluarea fitochimică, cito-genetică, precum şi ameliorarea randamentului de biosinteză în condiţii controlate prin intermediul culturilor in vitro la specii rare şi endemice aparţinând genului Hypericum din România. Speciile genului, conţin compuşi valorosi, cu diferite acţiuni: antidepresivă şi anxiolitica, antimicrobiană, antioxidantă, antipruriginoasă, antiinflamatoare, coleretico-colagogă, cicatrizantă, precum şi antivirală şi anticancerigenă. Au fost elaborate tehnici şi procedee de ameliorare a cantităţii de biomasă şi au fost optimizate mediile nutritive pentru conservarea in vitro şi ameliorarea conţinutului în principii active la speciile luate în studiu. Rezultatele obţinute în cadrul acestei faze pot fi utilizate pentru producerea la scară largă, prin procedee biotehnologice moderne, a unor compuşi bioactivi valoroşi pentru industria farmaceutică.
    Rezultate cuantificabile obtinute: 4 lucrări ISI publicate; 3 lucrări ISI trimise spre publicare; 4 lucrări BDI; 1 conferinţă naţională; 1 conferinţă intrenţională; 2 postere; Colecţii in vitro şi protocoale optimizate pentru culturi de lăstari; studiu-protocol de ameliorare a randamentului de biosinteză a produşilor utili.

In cadrul obiectivului 3 s-a realizat urmatoarea tema de cercetare:

  • 18180301: Noi abordari ale rezistentei/rezilientei unor ecosisteme deltaice la presiunea sinergica a factorilor de risc biotici, abiotici si antropogeni, in vederea identificarii de aplicatii biotehnologice
  • In cadrul acestei teme s-a urmărit s-a urmărit evaluarea potențialului de bioremediere (sol și apă reziduală colorată) a tulpinilor bacteriene provenite din diferite ecosisteme terestre din RBDD. S-a avut în vedere crearea unei colecții de bacterii cu potențial biotehnologic multiplu, provenite din RBDD (caracter de noutate). Din punct de vedere ecologic, s-a abordat investigarea sărăturilor naturale și cu diferite grade de antropizare în scopul caracterizării şi evaluării vulnerabilității acestora, în contextul actual al extremelor climatice și al presiunii antropice. Au fost identificate și selectate 12 tulpini bacteriene cu potențial de bioremediere al coloranților sintetici. Integrarea rezultatelor în domeniul biotehnologiei microbiene a dus la selecția și introducerea în colecție a 33 tulpini bacteriene provenite din diferite ecosisteme terestre naturale/antropizate din RBDD. Rezultate obținute au constat în cercetări de ecofiziologie din perimetrul Rezervaţiei Biosferei Delta Dunării.
    Rezultate cuantificabile: participarea la manifestări științifice naționale (8), internaționale (13), 6 aplicații la programul de mobilități și 4 lucrări științifice cotate ISI.

In cadrul obiectivului 4 s-a realizat urmatoarea tema de cercetare:

  • 18180401: Valorizarea resurselor vegetale cu componente bioactive prin procedee integrate pentru o bioeconomie sustenabila
  • În cadrul acestui proiect s-au valorificat din punct de vedere fitochimic (conținut compuși bioactivi) și genetic (studiu variabilitate genetică, ADN-barcoding), diferite specii de plante din zona Deltei Dunării și N-E Moldovei, specii care conțin componente bioactive, cu scopul de a contribui la dezvoltarea unei bioeconomii sustenabile și durabile în zone mai puțin dezvoltate și exploatate ale României. Aceste resurse vegetale pot fi utilizate pentru obținerea unor noi formule/suplimente alimentare și alimente funcționale care să poată fi atribuite în mod exclusiv ca „mărci locale” ce vor putea fi valorificate de către locuitorii acestei zone. Noile produse vor putea fi utilizate în fitoterapia diferitelor afecțiuni.
    Rezultatele cuantificabile obținute: 8 studii; 7 produse furnizate de IMM-uri (analizate fitochimic calitativ și cantitativ) pentru validarea compușilor bioactivi caracteristici în produsul comercializat; 5 metodologii de extracție; 20 tipuri de extracte vegetale; 6 metode de analiză; 1 studiu documentar filogenie moleculara genul Rosa; 1 protocol extractie ADN genomic; 1 protocol amplificare PCR marker nuclear ribozomal ITS; 1 raport fezabilitate urilizare marker ITS la specia R. canina; 1 articol ISI; 2 articole BDI; 13 comunicări prezentate la 5 conferințe internaționale și publicate în Book of Abstracts.

DEZVOLTAREA DE INSTRUMENTE SI STRATEGII DE VALORIFICARE SUPERIOARA A RESURSELOR NATURALE PENTRU IMBUNATATIREA EXPLOATARII DURABILE A ACESTORA IN BIO-INDUSTRII SI CONSEVAREA FUNCTIILOR ECOSISTEMELOR
acronim BIODIVERS

Durata începerii: 08.03.2016
Data finalizării: 10.12.2017

1. Scopul programului: IDENTIFICAREA, CARACTERIZAREA ŞI UTILIZAREA BIORESURSELOR PENTRU OBŢINEREA DE SUBStANŢE UTILE ÎN SCOPUL VALORIFICĂRII ÎN BIOECONOMIE ŞI PENTRU CONSERVAREA BIODIVERSITĂŢII

2. Modul de derulare al programului:

Derularea programului „Dezvoltarea de instrumente si strategii de valorificare superioara a resurselor naturale pentru imbunatatirea exploatarii durabile a acestora in bio-industrii si consevarea functiilor ecosistemelor” s-a realizat avand in vedere urmatoarele obiective principale:

  • CARACTERIZAREA SUBSTANTELOR SI PROCESELOR DE BAZA ALE SISTEMELOR BIOLOGICE SI A INTERELATIILOR LA NIVEL MOLECULAR SI/SAU CELULAR IN VEDEREA VALORIFICARII LOR
  • EVALUAREA BIODIVERSITĂŢII ŞI A REACTIVITĂȚII SISTEMELOR BIOLOGICE LA FACTORII DE IMPACT NATURALI ŞI ANTROPICI, ÎN VEDEREA IDENTIFICĂRII DE UTILIZĂRI BIOTEHNOLOGICE A BIORESURSELOR ŞI DE BIOINDICATORI PENTRU MONITORIZAREA ŞI PROTECŢIA MEDIULUI
  • IDENTIFICAREA, CARACTERIZAREA, AUTENTIFICAREA UNOR FITOCOMPLECSI BIOACTIVI DIN PLANTE, INTEGRABILI IN FORMULE DE ALIMENTE FUNCTIONALE SI SUPLIMENTE ALIMENTARE CU UTILIZARI MULTIPLE

2.1.Proiecte contractate:

Obiectivul I: CARACTERIZAREA SUBSTANTELOR SI PROCESELOR DE BAZA ALE SISTEMELOR BIOLOGICE SI A INTERELATIILOR LA NIVEL MOLECULAR SI/SAU CELULAR IN VEDEREA VALORIFICARII LOR

16-190101 “Ameliorarea calitatii componentelor sanguine pentru transfuzie si valorificarea biotehnologica a lor dupa expirarea termenului de conservare”
16-190102 „Studiul biodiversitatii microcosmosului Antarctic din insula King George in contextul schimbarilor climatice”
16-190103 „Realizarea de noi sisteme biomimetice pe baza de hidrogeluri compozite, proteine semnal si celule inglobate si testarea functionalitatii lor in regenerarea tisulara pe modele experimentale in vitro”
16-190104 „Obtinerea si caracterizarea structurala, ultrastructurala si biochimica a unor biomateriale hibride biocompatibile si analiza interactiei lor cu diferite tipuri de celule in vederea utilizarii in medicina regenerativa”
16-190105 „Potentialul Bioeconomic al Deltei Dunarii – DANUBIUS-RI”
16-190106 „Caracterizarea bioanalitica a resurselor naturale autohtone pentru identificarea si valorificarea componentelor active”

Obiectiv III: EVALUAREA BIODIVERSITĂŢII ŞI A REACTIVITĂȚII SISTEMELOR BIOLOGICE LA FACTORII DE IMPACT NATURALI ŞI ANTROPICI, ÎN VEDEREA IDENTIFICĂRII DE UTILIZĂRI BIOTEHNOLOGICE A BIORESURSELOR ŞI DE BIOINDICATORI PENTRU MONITORIZAREA ŞI PROTECŢIA MEDIULUI

16-190301” Investigarea biodiversităţii din Rezervația Biosferei Delta Dunării în vederea identificării de resurse biologice cu multiple valenţe biotehnologice şi a identificării/dezvoltării de modalităţi alternative (bioindicatori) de monitorizare a ecosistemelor şi evaluare a riscurilor”

Obiectiv IV: IDENTIFICAREA, CARACTERIZAREA, AUTENTIFICAREA UNOR FITOCOMPLECSI BIOACTIVI DIN PLANTE, INTEGRABILI IN FORMULE DE ALIMENTE FUNCTIONALE SI SUPLIMENTE ALIMENTARE CU UTILIZARI MULTIPLE

16-190401 „Obtinerea de substante bioactive prin evaluarea biologica si farmacognostica a speciilor vegetale indigene din zona Deltei Dunarii, utilizabile in noi suplimente alimentare si pentru dezvoltarea agriculturii locale durabile”

Pentru mai multe informatii accesati: link

Raport finalizare program nucleu

0936 – Identificarea, caracterizarea si utilizarea bioresurselor pentru obtinerea de substante utile in scopul valorificarii acestora si conservarii biodiversitatii” Acronim: BIODIV, perioada 2009-2015

Scurta descriere a rezultatelor majore in programul nucleu:
Un rezultat major al programului nucleu este faptul ca echipa INCDSB a fost implicata in proiectul DANUBIUS-RI, initiativa romaneasca de importanta strategica. INCDSB a participat la pregatirea si depunerea aplicatiei ESFRI, in urma careia proiectul a intrat pe road-map-ul ESFRI, devenind astfel singurul proiect de acest tip coordonat de Romania.

Aceasta activitate a fost partial finalizata de programul Nucleu (105, 109, 401). In plus, tot prin acest program, INCDSB a coordonat construirea primului modul al Supersite-ului Delta Dunarii care a fost inaugurat in 23 septembrie 2015.(http://www.incdsb.ro/proiecte/proiecte-majore/)

In ceea ce priveste diseminarea in cadrul programului nucleu al acestui proiect, INCDSB a organizat doua manifestari stiintifice “The Symposium “Modern approaches in sustainable development of Danube Delta”, si parte a „Inter-University Cooperation in the Black Sea Region Conference” in sediul primului modul, si, de asemenea, a participat activ la simpozionul international “Interdisciplinary Research Innovation Related to the EU Strategy for the Danube Region Symposium” organizat la Academia Romana. In plus, Institutul a participat la elaborarea “Strategiei de Dezvoltare a Romaniei in urmatorii 20 de ani”, strategie coordonata de dl. Acad. Ionel Vlad, presedintele Academiei Romane – www.danubius-ri.eu.

O alta directie concretizata prin rezultate notabile, finantata de programul nucleu si care se regaseste in strategia de dezvoltare a institutului, este cercetarea in domeniul regiunilor polare si posibilele corelatii cu schimbarile climaterice in ecosistemul Delta Dunarii (nucleu 109).

Pentru realizarea acestei directii s-a constituit o echipa multidisciplinara in domeniul mai sus mentionat. Trei dintre membrii echipei au primit finantare prin programul nucleu pentru a participa la “ Prima Expediţia Ştiinţifică Guvernamentală Românească în Antarctica –ROICE 2015, in baza unui parteneriat incheiat cu Institutul Corean de Cercetari Polare KOPRI, in februarie 2015 (continuare proiect 108). la Staţia King Sejong Insulele King George. (http://www.roice)

Printre rezultatele expeditiei este de mentionat identificarea unei noi secvente ADN care nu se regaseste in bazele de date de profil.
O sinteza a rezultatelor obtinute in Programul National Nucleu 0936: „Identificarea, caracterizarea si utilizarea bioresurselor pentru obtinerea de substante utile in scopul valorificarii acestora si conservarii biodiversitatii” este prezentata mai jos:
Rezultatele obtinute au fost publicate in:

  • articole reviste cu referenti de specialitate din tara – 144
  • articole reviste cu referenti de specialitate si strainatate – 133

Pe masura desfasurarii programului, calitatea si numarul lucrarilor a crescut, astfel ca in 2015 majoritatea articolelor publicate sunt la reviste de prestigiu cu factor de impact intre 1,4 si 2, 2 ceea ce constituie un rezultat bun pentru un program de tip cercetare precompetititiva.

  • carti/ capitole de carti la edituri din tara – 5
  • carti/ capitole de carti la edituri din strainatate – 5
  • brevete: – 4

Continuam cu descrierea rezultatelor pe larg in raportul de activitate 2009-2015 pe fiecare obiectiv in parte: link

Obiectivul 1:”Caracterizarea substantelor si procedeelor de baza ale sistemelor biologice si a interrelatiilor la nivel molecular si/sau celular in vederea controlarii si dirijarii proprietatilor lor” cod obiectiv: 09-360100,

09-360101 “Elaborarea de noi metode si tehnici bioanalitice cu caracteristici specifice si selective”
09-360102 “Caracterizarea fizico-chimica si biochimica a unor compusi biologic activi din extracte vegetale in vederea obtinerii de fitopreparate destinate medicinei regenerative”
09-360103 “Cercetari privind obtinerea de biomateriale reactive pe baza de colagen-enzime cu multiple utilizari”
09-360104 “Noi abordari in analiza si caracterizarea unor fenomene ale biotehnologiei vegetale si aplicatii ale acestora”
09-360105 “Studiul relatiilor celulare si intracelulare prin metode bioinformatice”
09-360106 “Dezvoltarea pentru aplicarea unor tehnici analitice performante in determinarea principiilor active din probe biologice”
09-360107 “Utilizarea proteinelor si glucidelor de origine animala in biocompatibilizarea polimerilor sintetici pentru aplicatii medicale”
09-360108 “Identificarea si caracterizarea fenomenului de apoptoza eritrocitara In biologia normala si patologica a eritrocitului in vederea elaborarii unor teste de depistare a transfuziei in sistem autolog la sportivi precum si a unor strategii terapeutice”
09-360109 “Dezvoltarea unui sistem versatil de sustinere a managementului ecosistemelor complexe din regiuni umede utilizand ca si model regiunea Dunare-Delta Dunarii-Marea Neagra”

Obiectivul 2: „Precizari taxonomice corologice si cenologice privind flora si fauna Romaniei, in scopul identificarii de noi bioresurse pentru conservarea genofondului natural periclitat si clarificarea unor procese fiziologice” cod obiectiv: 09-360200

09-360201 “Evaluarea biodiversitatii din habitate reprezentative pentru vestul României în scopul obtinerii de noi bioresurse şi pentru conservarea speciilor rare si vulnerabile”
09-360202 “Studii morfofiziologice, fitocenologice, biochimice, histochimice (histoenzimologice) asupra unor specii de plante oficinale bogate în principii active în scopul obţinerii unor biopreparate fitofarmaceutice”

Obiectivul 3: „Optimizarea proceselor de biotransformare(biosinteza, bioconversie, bioprocesare) a substantelor utile si protectia mediului prin modificarea reactivitatii sistemelor biologice implicate” cod obiectiv: 09-360300

09-360301 “Mecanisme de actiune la nivel individual, celular, subcelular și molecular a unor agenti biologic activi de natura fizico-chimica cu implicatii asupra starii de sanatate a organismelor vii si în protectia mediului inconjurator”
09-360302 “Evaluarea biodiversitatii si a vulnerabilitătii unor ecosisteme din Podisul Central Moldovenesc, în vederea managementului lor durabil.”

Obiectivul 4: „Obtinerea din surse vegetale de substante bioactive cu utilizari multiple” cod obiectiv: 09-360400

09-360401 “Valorificarea unor specii de plante medicinale si aromatice, pe baza unor compusi bioactivi cu proprietati de ‘scavenger’ si efecte stomahice, eupeptice, carminative si tonic digestive, utilizabile in formule de suplimente alimentare” continuare 2016-2017
09-360402 “Biodiversitatea speciilor de plante antidiabetice, in relatie cu diferite caracteristici ecologice ale biotopurilor din zona montana si submontana a judetului Neamt”

Stategia stiintifica a INCDSB se gaseste aici

Raport INCDSB 2009-2015 se gaseste aici