Obiectivele proiectului

Scopul proiectului: Cercetarile propuse au rol de cercetare fundamentala, cu un puternic caracter de inovare, fiind dedicate investigarii aspectelor celor mai avansate legate de: interactiunile din sistemele biologice supramoleculare; relevarea unor noi interactiuni; elucidarea mecanismelor prin care acestea pot declansa comportarea sistemelor biofizice; investigarea aprofundata a structurilor si proceselor hemodinamice, la nivel celular si molecular; dezvoltarea de noi concepte despre fenomenele de dielectroforeza si magnetoforeza, precum si aplicabilitatea acestora la realizarea unui LOAC pentru sortarea, manipularea si numararea biocelulelor.

Obiectivul 1. Identificarea unor metode computationale eficiente de calcul a starilor electronice in structuri biocelulare si moleculare.
    - Dezvoltarea unor metode specifice de studiu al bioparticulelor.
    - Studiu comparativ al metodelor bazate pe teoria matricelor de transfer si teoria ab-initio;
    - Studiul proprietatilor electrice si magnetice intrinseci ale particulelor din compozitia sangelui pentru a evidentia interactiile acestora cu campurile electrice si/sau magnetice variabile;
    - Investigarea mecanismelor implicate in magnetoforeza, electroforeza si dielectroforeza;
    - Studiul comparativ anatomo – imagistic al celulelor, globulelor, trombocitelor;
    - Studiul fenomenelor hemodinamice reale;
    - Studiul proprietatilelor dinamice ale biomoleculelor.

Obiectivul 2. Studii de dinamica moleculara asupra regimurilor de migrare electroforetic, dielectroforetic si magnetoforetic a biomoleculelor.
    - Modelarea raspunsului stratului dublu electric sau a susceptibilitatii magnetice la schimbarea intensitatii si frecventei campului.
    - Modelarea polarizabilitatii celulare in functie de morfologia sau structura arhitecturala a celulelor; (3) Modelarea microelectrozilor pentru maximizarea fortelor aplicate particulei, geometria electrozilor este foarte importanta.
    - Modelarea unor surse de camp magnetic cu gradienti controlati si modelarea dinamicii unor biomolecule marcate magnetic in scopul identificarii unor bioparticule de inters medical.
    - Modelarea unor nanotransportori magnetici pentru biocelule.
    - Modelarea proceselor chimice si biologice de adsorbtie sau desorbtie a unor molecule functie de posibitatea de a regla proprietatile fizico-chimice si de adsorbtie-desorbtie a proteinelor la suprafata particulelor magnetice prin intermediul pH-ului, temperaturii si salinitatii mediului.

Obiectivul 3. Modelare termo-electromagnetica si studii complexe de analiza structurala.
    - Studiul raspunsului dielectric sau magnetic folosind pachetele software dedicate simularilor de dinamica moleculara - DL_POLY si/sau CHARMM/Amber.
    - Modelarea, calculul si proiectarea geometriei microelectrozilor.
    - Modelarea, calculul si proiectarea microelectromagnetilor care sa permita manipularea si separarea microparticulelor magnetice, folosind tehnica surselor de camp magnetic in model conceptual hibrid.
    - Studii de analiza structurala comparativa a biomoleculelor prin tehnici ATR-FTIR, AFM, SEM si difractie de raze X.
    - Studii de modificare superficiala si modelare teoretica a interfetelor bazate pe masuratori AFM, care pot furniza informatii asupra interactiilor la nivel atomic si molecular si la nivel de forte adezive si elastice.
    - Studiul prin metode computationale a influentei conditiilor de frontiera

Obiectivul 4. Formularea de teorii self-consistent in descrierea nano-biosistemelor in interactiune cu campul electromagnetic.
    - Elaborarea unor algoritmi numerici pentru implementarea computerizata a ecuatiilor in termenii matricelor de transfer.
    - Dezvoltarea unor metode de tip pseudopotential, eficiente in modelarea dispozitivelor dielectroforetice.
    - Elaborarea unor algoritmi numerici pentru implementarea computerizata a ecuatiilor in termenii pseudopotentialelor.
    - Elaborarea unor algoritmi numerici ce descriu hemodinamica reala din vasele sangvine, tehnici de simulare numerica a fenomenelor hemodinamice reale.
    - Deducerea constantelor dielectrice sau susceptibilitatilor magnetice pentru fiecare celula functie de frecventa de pulsatie a campului aplicat prin simulari de dinamica moleculara.
    - Simulari micromagnetice (SimulMag, OOMMF) privind comportarea nanotransportorilor magnetici folosind softuri specializate: FemmLab, etc.

Obiectivul 5. Dezvoltarea conceptului avansat de lab-on-a-chip pentru separarea dielectroforetica si magnetoforetica a bioparticulelor.
    - Fundamentarea teoretica a dispozitivelor de separare dielectroforetica
    - Fundamentarea teoretica a dispozitivelor de separare magnetoforetica
    - Elaborarea de modele numerice si implementarea acestora in simulator
    - Optimizarea algoritmilor numerici in vederea diminuarii efortului computational
    - Validarea modelelor teoretice elaborate prin compararea cu datele simularilor

Obiective derivate: dezvoltarea cunoasterii prin cercetare fundamentala avansata, de frontiera, care presupune abordare interdisciplinara; extinderea bazei de cunostinte si cresterea capacitatii de cercetare, cu implicatii favorabile asupra competitivitatii internationale a cercetarii romanesti; incurajarea formarii cercetatorilor intr-un mediu de inalta calitate stiintifica; cresterea vizibilitatii cercetarii romanesti in plan international, in particular in cel european, prin cresterea calitatii si o mai buna valorificare a rezultatelor cercetarii. Activitatile de management, comunicare, diseminare sunt activitati care se deruleaza pe intreaga perioada de derulare a proiectului.