Unitatea executiva pentru finantarea invatamantului superior, a cercetarii, dezvoltarii  si inovarii (UEFISCDI): https://www.uefiscdi.ro/

UEFISCDI contract no. 71 ⁄ 2017; UEFISCDI Contract budget: 280,000.00 €

The Research Council of Norway (RCN): https://www.forskningsradet.no/en/The_Research_Council/1138785832539 

RCN: 395.000 €

Duration of project: 36 months (start date:1 April 2017)

After major efforts for hygienize the wastewaters, the presence of pathogenic bacteria is still detected in the water, soils and even crops, causing public and environmental hazards. This issue is of high concern as most pathogens responsible for waterborne diseases originate from faecal or food waste contamination caused by insufficient- or not treated wastewater. As a result, TANDEM project focuses on developing innovative and efficient bactericidal hybrid surfaces for Gram-negative and Gram-positive bacteria that can be transposed into special building blocks (i.e. smart tools) for creating more efficient bio-tanks and sustainable wastewater purification technologies with regard to pathogenic bacteria removal. The project consortium is well-balanced having aside two renowned RT&D entities from Romania and Norway that will guaranty the successful implementation of the project. In addition, one medium enterprise from Romania is entrusted with prototyping/testing the tandem bio-tank.

Layer-by-layer nano-assembled films and monodisperse clay-based microparticles (smart tools) will be developed to work in tandem for the retention and inactivation of Gram-negative bacteria (GNB) and Gram-positive bacteria (GPB), respectively.These new and competitive materials will benefit from new synthesis methodologies applied for the chemical grafting of the bactericidal hybrid surfaces. Subsequent design of the tandem bio-tank, having these smart tools as building blocks will respect the construction know-how proposed for improving of the Norwegian on-site wastewater treatment systems

(i) 5 publications in specific ISI journals; (ii) 2 national patent claims, 1 European patent claim; (iii) 6 communications at prestigious Symposia or Congresses ; (iv) Workshops and Invention Salons for Technology Transfer; (v) website of TANDEM project 

Project Partners would like to thank the EU and (UEFISCDI and RCN) for funding, in the frame of the collaborative international consortium (TANDEM) financed under the M-ERA-NET2 Cofund Call 2016. This M-ERA.NET is an EU funded network sustained by the FFG - Austrian Research Promotion Agency.  https://m-era.net/

Team Staff from INCDCP-ICECHIM

Team Staff from SC.EDAS-EXIM.SRL

Team Staff from NIBIO

Etapa I (Faza 1 (unica)/2017) 

Titlu: “Suprafete bactericide hibride impotriva bacteriilor patogene gram-negative si gram-pozitive: instrumente inteligente pentru purificarea apelor reziduale” - TANDEM

Perioada:14.07.2017-31.12.2017

Sumar etapa I:

Dup? eforturi majore de igienizare a apelor reziduale, prezen?a bacteriilor patogene este înc? detectat? în ap?, soluri ?i chiar culturi, provocând pericole pentru mediu ?i public. Aceast? problem? este îngrijor?toare deoarece majoritatea agen?ilor patogeni responsabili de bolile hidrice provin din fecale sau din de?euri alimentare contaminate, fapt ce se datoreaza apelor reziduale insuficiente tratate.

Luand in considerare literatura de specialitate prezentata in raportul de cercetare corespunzator etapei I/2017, proiectul TANDEM a propus sinteza preliminara a noilor suprafete bactericide pentru inactivarea bacteriilor din apele uzate. Acest obiectiv a fost realizat prin (i) prepararea preliminara a interfetei organosilanice neimprentate molecular NIP prin functionalizarea substratului de sticla cu (3-Mercaptopropil) trimetoxisilan (MPTES) urmand grefarea cu 3-(2-trimetoxisilil)-propilmetacrilat (MAPTES) a celui de-al doilea strat imprentat specific pentru lipopolizaharide LPS-MIP, prin tehnica sol-gel, cu obtinere de filme nano-asamblate strat-cu-strat de polimeri imprentati molecular cu lipopolizaharide (ii) preparea preliminara a argilelor tip „core-shell” sferice si monodisperse functionalizate cu grefe policationice, cu legaturi de saruri cuaternare de amoniu QAS, pe baza sistemelor de monomer functionali tetraetoxisilan (TEOS), viniltrietoxisilan (VTES, 99%), feniltrietoxisilan (PhTES) cu stabilizatorii bromura de cetiltrimetilamoniu (CTAB) ?i clorur? de vinilbenziltrimetilamoniu (VBTAC), prin interfete sol-gel (iii) caracterizarea bacteriologica initiala a probelor de apa uzata de la doua statii de epurare (Statia de apa uzata menajera ALE, Jud. Teleorman si Statia de apa uzata industriala si apa uzata menajera SW, Jud. Prahova) observandu-se atat depasirea parametrilor NTPA 002/2005 (MTS, CCO, CBO5, NH4, Ntotal, Ptotal) cat si prezenta unor bacterii patogene Gram pozitive si Gram negative (concentratii mari de E.faecalis, C. Perfringens, Salmonella, E. Coli si P); rezultatele au fost confirmate de analizele ADN realizate de partenerul NIBIO din Norvegia.

Etapa I a indeplinit urmatoarele obiective:

(i) Sinteza preliminara a filmelor de polimeri imprentati molecular cu lipopolizaharide (LPS-MIP) pentru inactivarea bacteriilor gram-negative (GNB) si caracterizarea fizico-chimica prin analiza Spectroscopiei Infraro?u cu Transformat? Fourier (FTIR), analiza microscopiei electronice de baleiaj (SEM) si analiza de microscopie de forta atomica (AFM).

(ii) Sinteza preliminara a unor particule de organosilan modificate cu grupari cuaternare de amoniu (QAS) pentru inactivarea bacteriilor gram-pozitive (GPB) si caracterizarea fizico-chimica prin analiza Spectroscopiei Infraro?u cu Transformat? Fourier (FTIR), analiza microscopiei electronice de baleiaj (SEM), analiza termogravimetrica (TGA), analiza de difuzie dinamic? a luminii (DLS) si masuratorile adsorbtie-desorbtie in N₂ (BET).

(iii) Caracterizare bacteriologica prin testarea activitatii Stafilococului Auriu (GPB) prin metoda de filtrare membranara in prezenta particulelor de organosilicat cu QAS.

Rezultate etapa I:

In planul de Realizare al proiectului 71/2017, pe Etapa I/2017, au fost estimate urmatoarele rezultate: organizarea unui WorkShop si kick-off meeting TANDEM, 2 Comunicari stiintifice in cadrul Conferintelor Internationale, site web al Proiectului TANDEM.  

In cadrul proiectului 71/2017, Etapa 1 a fost efectuata 1 deplasare in strainatate (a cercetatorilor Tanta-Verona IORDACHE, Andrei SARBU si Ana-Mihaela FLOREA) ce a avut ca scop diseminarea rezultatelor prin intemediul unei comunicari orale si activitati de networking (ce include si perspective de colaborare& noutati pentru proiect). In cadrul acestei conferinte s-a pus baza si unui nou proiect de cercetare, in directia Polimerilor Imprentati Molecular, cu Institutii din Finlanda (Dr.ing. Katri Laatikainen, Lappeenranta University of Technology, Finland) si Franta (Conf. Dr. Catherine Branger, MAPIEM, Univ. Toulon, Franta). S-au stabilit si colaborari bilaterala cu organizatii din Belgia (Hasselt University, Prof. Ronald Thoelen) si una din UK (University of Bath, Dr. Carmelo HERDES). Lucrarea prezentata de Dr.ing. Iordache Verona a fost foarte apreciata dupa cum este descris si pe site-ul Societati Internationale “The Molecular Imprinting Society” https://mipsoc.org/SMI/news.php?item=40. 

O deplasare in tara a fost efectuata in cadrul Conferintei anuale PRIOCHEM, organizata de catre INCDCP-ICECHIM pentru comunicarea rezultatelor cercetarilor sub forma unei comunicari tip Poster.

A fost organizat un WorkShop odata cu Kick-off meeting TANDEM, la care au fost prezenti Responsabilii de Proiect (si anume Dr. ing. Andreea OLARU; Prof. Dr. Adam PARUCH) din Organizatiile Partenere Nationale (EDAS-EXIM.SRL) si respectiv Internationale (NIBIO, Aas, Norvegia).

Rezumatul Etapei I este prezentat pe site-ul proiectului “TANDEM”: http://icechim-rezultate.ro/proiect.php?id=25, unde este specificat Contract 71/2017. Tot pe site-ul proiectului se regasesc si link-uri utile, descrierea proiectului, descrierea consortiului, obiective si rezultate estimate la nivel de consortiu international. 

Comunicari:

1. Priorities of Chemistry for a Sustainable Development – PRIOCHEM 13, 25-27 Octombrie 2017, Biblioteca Centrala a Universitatii Politehnica Bucuresti, Bucuresti, Romania

Prezentare Poster P06: “Preparation of 5-Fluorouracil loaded zeolite nanoparticles as drug delivery systems”. Autori: A. Zaharia, C-P. Spatarelu, A.-L. Radu, B. Cursaru, T.-V. Iordache, A.-M. Florea,

T. Sandu, S. Apostol, A. Sarbu,M. Teodorescu, F.-X. Perrin.

2. Bioinspired Materials 2017, 31 Aug.-1 Sept., Manchester Metropolitan University, Manchester, UK Prezentare Orala O15: “How molecular imprints affect the morphology and optics of thin films”. Autori: Tanta-Verona Iordache, Ana-Mihaela Florea, Andrei Sarbu.

Kick-off meeting si Work Shop:

1. Work Shop: Progress in bacterial decontamination of wastewaters In the frame of M-ERA.NET2 Cofunded Call 2017-TANDEM Project; Locatie: INCDCP- ICECHIM Bucuresti, Romania, 4 Septembrie 2017, INCDCP-ICECHIM, Bucuresti, Romania. In cadrul acestui WorkShop au fost prezentate 4 lucrari: “Prezentarea Institutului si Activitatilor ICECHIM” Dr. biochim. Mihaela DONI; “Smart Tools for Wastewater purification” Dr. Ing. Tanta-Verona IORDACHE; “Prezentarea Institutului si Activitatilor NIBIO” Prof.Dr. Adam Paruch;“Prezentarea Departamentului de Cercetare si Activitatea EDAS-EXIM.SRL” Dr.biochim. Andeea OLARU.

ETAPA II (FAZA UNICA/2018)

Titlu: Prepararea noilor suprafete hibride pentru inactivarea bacteriilor din appele uzate

Perioada: 01.01.2018-31.12.2018

Obiective propuse:

(I) Prepararea filmelor hibride stratificate de tip vinilsilan/LPS-MIP pentru inactivarea GNB.

(II) Prepararea particulelor de argila modificate cu grupari cuaternare de amoniu (QAS) pentru inactivarea bacteriilor gram-pozitive (GPB).

(III) Determinarea eficientei filmelor si a microparticulelor de argila in regim dinamic de laborator utilizand diverse debite si fluxuri de ape contaminate.

(IV) Comunicarea si diseminarea rezultatelor

Sumar:

In etapa II/2018 a fost efectuata prepararea si caracterizarea fizico-chimica a filmelor hibride nano-asamblate stratificate prin tehnica sol-gel, depuse pe substraturi de sticla in vederea inactivarii GNB, care a avut la baza doua etape de preparare si depunere: (i) prima etapa a constat in functionalizarea substratului de sticla cu vinilsilan in vederea obtinerii primei interfete organosilanice neimprentate molecular urmata de (ii) cea de-a doua etapa care a constat in grefarea celui de-al doilea strat imprentat specific pentru lipopolizaharide (LPS-MIP). Au fost obtinute cu succes filme nano-asamblate stratificate de polimeri imprentati molecular cu lipopolizaharide (LPS-MIP) prin tehnica sol-gel, depuse pe substraturi de sticla, pentru inactivarea GNB. Filmele hibride au fost caracterizate morfo-structural cu ajutorul analizelor FTIR, SEM si AFM.

De astfel, s-a avut in vedere  sinteza si caracterizarea de particule de argile functionalizate pe suprafata cu grupari QAS care a avut la baza doua etape de sinteza: prima etapa a constat in modificarea suprafetei caolinit (K) cu doua tipuri de organosilan in vederea grefarii pe suprafata de caolin de grupari vinil urmata de cea de-a doua etapa care a constat ingrefarea prin polimerizarea radicalica a unui monomer cu grupari quaternare de amoniu pe suprafata modificata a caolinului.

Noile structuri de particule functionalizate obtinute au fost caracterizate atat din punct de vedere fizic cat si fizico- chimic folosindu-se tehnici si echipamente adecvate, precum: FTIR, TG/DTG, XRD, XPS si RMN de solide.

Partenerul IMM a efectuat in etapa II/2018 caracterizarea bacteriologica prin metoda de filtrare membranara in prezenta particulelor de argila modificate cu grupari QAS, precum si testarea in apele contaminate a filmelor pe baza de vinilsilan/LPS-MIP si a particulelor functionale, utilizate separat si apoi in tandem. Au fost prelevate probe de apa uzata de la doua statii de epurare. EDAS a realizat caracterizarea fizico-chimica si bacteriologica a celor 2 tipuri de probe de apa uzata, pe care a utilizat-o ca mediu relevant. S-a concluzionat ca (i) indicatorii chimici care prezinta o scadere sunt: CCO, Azotati (NO3), Azot din azotati (NO3-N), Fosfor total (ii) toti indicatorii bacteriologici analizati prezinta o scadere semnificativa, in cazul ambelor filme si materiale folosite in tandem atat pentru GNB cat si pentru GPB. Prin urmare, se poate afirma ca filmele MIP si NIP si microparticulele de argila sintetizate de Coordonatorul ICECHIM si testate impreuna sunt eficiente si creeaza un efect bactericid in tandem a GNB si GPB.

Rezultate propuse si indeplinite:

In planul de Realizare al proiectului 71/2017, pe Etapa II/2018, au fost estimate si realizate urmatoarele rezultate: participarea in cadrul unui Workshop (Masa rotunda) TANDEM, 2 Comunicari stiintifice in cadrul Conferintelor Internationale, 1 lucrare stiintifica ISI publicata si 1 lucrare trimisa spre publicare.    

In cadrul acestei etape au efectuate 2 deplasari in strainatate ce au avut ca scop diseminarea rezultatelor prin intemediul comunicarilor (o comunicare tip poster si o prezentare orala) in cadrul conferintelor si activitati de networking (ce include si perspective de colaborare& noutati pentru proiect) prin intermediul unei vizite de lucru si a unei Mese Rotunde organizata de catre Partenerul de Proiect Partenerul Norvegian, la intitutia NIBIO, Oslo-Aas, Norvegia in perioada 13-16 Octombrie 2018. O deplasare in tara a fost efectuata in cadrul Conferintei Nationale BPC, organizata de catre Universitatea Politehnica din Bucuresti, pentru comunicarea rezultatelor cercetarilor sub forma unei comunicari orale a dnei Dr. Ing. Ana-Mihaela Florea (casat. Gavrila).

O deplasare in strainatate a avut ca obiectiv prezentarea rezultatelor privind “Lipopolysaccharide-Molecularly Imprinted Polymer Layers For Gram-Negative Bacteria Isolation” prezentata de catre Dr. ing. Anamaria Zaharia la conferinta EUPOC 2018-Biomimetic Polymers by Rational Design, Imprinting and Conjugation (Como-Italia), sub forma unui poster. In cadrul acestei conferinte au fost stabilite legaturi cu cercetatori recunoscuti in domeniul imprentarii moleculare cu bacterii.

In cadrul vizitei de lucru organizata la NIBIO au fost prezenti Responsabilii de Proiect, i.e. Dr. ing. Adam Paruch (NIBIO, Norvegia), Dr. ing. Tanta-Verona Iordache (ICECHIM) si Dr. ing. Andreea Olaru (EDAS-EXIM) si persoane cheie ale proiectului ing. Dan Cosasu (EDAS-EXIM), Dr. ing. Andrei Sarbu si Dr. ing. Anamaria Zaharia (ICECHIM) si Dr. ing. Lisa Paruch (NIBIO).  La masa rotunda s-au discutat rezultatele partiale obtinute de catre fiecare partener in parte si s-au validat activitatile parcurse. De altfel, s-au propus modele de prototip pentru biotancul tandem ce va fi realizat in anul urmator, 2019.

Parteneriatul INCDCP-ICECHIM si EDAS EXIM, in cadrul proiectului Bactericidal hybrid surfaces against Gram-negative and Gram-positive pathogenic bacteria: Smart Tools for Wastewater Purification (TANDEM) a fost comunicat unor companii care exploateaza la nivel municipal statii de apa uzata menajera de diferite capacitati, in principal pentru a putea avea acces pentru prelevarea de probe de apa uzata dar si pentru stabilirea unor directii de exploatare a statiilor, in functie de rezultatele obtinute in cadrul proiectului.

In cadrul etapei II/2018 pentru indeplinirea livrabilelor din planul de realizare si pentru prezentarea rezultatelor obtinute au fost realizate urmatoarele actiuni de diseminare 2 articole dintre care unul trimis spre publicare si unul publicat si de asemnea si comunicari orale sau comunicari tip poster in cadrul unor conferinte internationale:

1. Anamaria Zaharia, Tan?a-Verona Iordache, Ana-Mihaela Florea, Anita-Laura Radu, Bianca Georgescu, Steluta Apostol, Bogdan Cursaru, Adam Paruch, Andreea Olaru, Andrei Sarbu, “Lipopolysaccharide-Molecularly Imprinted Polymer Layers For Gram-Negative Bacteria Isolation”, EUPOC 2018, Como (Italy), 20-24 May 2018 (Poster)

2. Ana-Mihaela Florea, Tan?a-Verona Iordache, Bianca E. Georgescu, Anamaria Zaharia, Anita-Laura Radu, Steluta Apostol and Andrei Sârbu, “Novel Molecularly Imprinted Films: A Comparative Study For Ephedrine And Bisphenol A Recognition”, Bucharest Polymer Conference (BPC), 6-8 June 2018, Bucharest, Romania (Comunicare orala)

Articole publicate/ trimise spre publicare:

1. Elena Ionescu, Tanta-Verona Iordache, Carmen Elena Tebrencu_, Ruxandra Mihaela Cretu,Ana-Mihaela Florea, Anita-Laura Radu, Anamaria Zaharia, Andrei Sarbu, Evaluating the content of active principles from wild Hypricum perforatum L, in various harvesting seasons, Revista de chimie, accepted for publication in vol. 69, nr.7, 2018.

2. Georgescu Bianca Elena, Florea Ana-Mihaela, Branger Catherine, Brissete Hugues, Dyshlyuk Anton, Vitrik Oleg, Iovu Horia, Sarbu Andrei, Iordache Tanta-Verona, Evaluation Of Molecularly Imprinted Thin Films For Ephedrine Recognition, Journal Of Applied Polymer Science, in evaluare.

Faza 3: TRANSPUNEREA TEHNOLOGIILOR DE PREPARARE A SUPRAFETELOR HIBRIDE BACTERICIDE IN ELEMENTE COMPONENTE INTELIGENTE ALE BIO-TANCULUI TANDEM

BUGET FAZA: 424.061 RON

PERIOADA FAZA: 01.01.2019 - 31.12.2019

OBIECTIVE SPECIFICE ALE FAZEI 3

Activitatea 3.1 Reproductibilitatea sintezei si a caracteristicilor filmelor hibride LPS-MIP pentru elaborarea tehnologiilor de laborator.

Activitatea 3.2 Reproductibilitatea sintezei si caracteristicilor particulelor de argila modificate cu grupari QAS pentru elaborarea tehnologiilor de laborator

Activitatea 3.3 Transpunerea tehnologiilor de fabricatie a suprafetelor bactericide in elementele componente inteligente

Activitatea 3.4 Comunicarea si diseminarea rezultatelor

Rezumat faza 3

Activitatea 3.1. In etapa III/2019 a fost efectuata analiza reproductibilitatii proprietatilor filmelor hibride LPS-MIP, constand in reproductibilitatea sintezei si a caracteristicilor proprietatilor filmelor hibride nano-asamblate stratificate prin tehnica sol-gel, depuse pe substraturi de sticla in vederea inactivarii GNB. Prepararea filmelor a avut la baza doua etape de preparare si depunere: prima etapa a constat in functionalizarea substratului de sticla cu o interfeta organosilanica urmata de grefarea celui de-al doilea strat imprentat molecular specific pentru lipopolizaharide (LPS-MIP). In continuare a fost elaborata tehnologia de laborator de obtinere a filmelor hibride LPS-MIP, constand in descrierea procedurii de laborator, fluxul tehnologic si bilantul de materiale pe faze si global si caracterizari morfo-structurale corespunzatoare. Filmele hibride LPS-MIP si NIP sintetizate au fost caracterizate morfo-structural cu ajutorul analizelor FTIR, SEM/TEM si AFM. Analiza FTIR a confirmat prezenta moleculei templat LPS si a monomerilor silanici precum si mecanismul de interactie a LPS cu matricea polimerica. Rezultatele morfologice prin analiza TEM pentru templatul LPS dispersat in apa au aratat un aranjament foarte interesant, specific unui fosfolipid, cu structuri majoritar sferice sau tip micele organizate in agregate, cu diametre de la cativa micrometri la cateva sute de nanometri (forme care pot reprezenta polizaharidul O din LPS). Analizele morfologice SEM si AFM ale filmelor LPS-MIP au evidentiat o morfologie uniforma, cu suprafata omogena, compozitie care conduce la o organizare interesanta de ordin nanometric. S-au constatat diferente considerabile intre morfologiile NIP, LPS-MIP si MIP-extras, ceea ce explica atat fenomenul de auto-asamblare monomer-templat cat si formarea nanocavitatilor implicate in procesul de recunoastere moleculara dupa extractia templatului LPS. Analiza reproductibilitatii proprietatilor filmelor hibride LPS-MIP a condus cu success la elaborarea tehnologiei de laborator de obtinere a filmelor cu LPS.

S-au determinat valorile indicatorilor chimici si bacteriologici, valorile acestora fiind comparate cu cele obtinute pentru proba de control. Volumul de apa uzata utilizat a fost de 100 ml/proba; s-a utilizat cate 1 film pentru fiecare caz. Toate experimentele au fost efectuate la temperatura camerei, in regim static. Pentru toate probele analizate, s-a observat o scadere a indicatorilor chimici: CCO, azotati, azot din azotati, fosfor total. In ceea ce priveste continutul bacteriologic, are loc o scadere a GNB in procente de 62-74% pentru numarul de bacterii coliforme totale.

Activitatea 3.2Sinteza, caracterizarea si analiza reproductibilitatii proprietatilor particulelor de argila modificate cu grupari QAS pentru elaborarea tehnologiilor de laborator (ICECHIM) a fost efectuata prin urmatoarele : analiza reproductibilitatii proprietatilor particulelor de argila modificate cu grupari QAS, constand in reproductibilitatea sintezei si a caracteristicilor proprietatilor particulelor de argila functionalizate pe suprafata cu grupari QAS, in vederea inactivarii GPB si elaborarea tehnologiei de laborator de obtinere a particulelor de argila modificate cu grupari QAS, constand in descrierea procedurii de laborator, fluxul tehnologic si bilantul de materiale pe faze si global. Spectrele FTIR ale particulelor modificate cu QAS pe baza de argila functionalizata au prezentat benzi caracteristice argilei cat si benzi ale organosilanilor si ale monomerului cu grupari QAS. De asemenea, analizele TGA/DTG au confirmat prezenta atat a componentei anorganice cat si a componentelor organice grefate in structura finala a particulelor functionalizate sintetizate. Spectrele XPS au fost efectuate în scopul identific?rii elementelor de suprafat? ?i au prezentat peak-uri distincte ale Si, Al, O, C si N, elementele constitutive ale particulelor functinalizate cu grupari QAS sintetizate. Spectrele XRD confirma faptul ca intr-adevar moleculele de silan sunt grefate pe suprafata lamelelor de argila. Conform analizei TEM, cristalele de tip plachete ale argila au prezentat o morfologie distincta pseudo-hexagonala sau trigonala, cu unghiuri bine definite. Distantarea mai mare a stratului de argila modificata conduce la deplasarea peak-urilor de difractie catre unghiuri mai mici, astfel ca rezultatele sunt in concordanta cu spectrele XRD.

S-au determinat valorile indicatorilor chimici si bacteriologici, valorile acestora fiind comparate cu cele obtinute pentru proba de control. Volumul de apa uzata utilizat a fost de 100 ml/proba; s-a utilizat cate 0.5 mg de microparticule pentru fiecare caz. Toate experimentele au fost efectuate la temperatura camerei, in regim static. Pentru toate probele analizate, s-a observat o scadere a indicatorilor chimici: CCO, azotati, azot din azotati, fosfor total. In ceea ce priveste continutul bacteriologic, are loc o scadere a GPB in procente de 32-68% pentru C. perfringens.

Activitatea 3.3  Testarea filmelor si particulelor in “tandem” pe un mini-reactor de 500 mL a condus la (i) Scaderea continutului de bacterii coliforme totale de 58% in cazul MIP+VBTAC in regim static si 65% in cazul MIP+argila-QAS efectuate in regim dinamic (ii) scaderea continutului organic si a azotitilor (CCO, NO2, NO2-N) si a numarului de C. perfringens, cu 47% pentru MIP+ argila-QAS in regim static si 66% in cazul probelor MIP+VBTAC efectuate in regim dinamic. In baza acestor rezultate, se poate afirma ca elementele componente asamblabile si anume filmele MIP si particulele modificate cu grupari QAS sunt eficiente in “tandem”, atat in regim static cat si in regim dinamic, testate cu bio-tankul conceput. În urma testelor „tandem”, se poate concluziona c? (i) indicatorii chimici care arat? o sc?dere sunt: CCO, Azot (NO3), Nitrogen (NO3-N), Fosfor total (ii) toti indicatorii bacteriologici analizati au sc?dere semnificativ? atât a filmelor cât si a particulelor utilizate în tandem, atât pentru GNB (coliforme totale) cât si pentru GPB (C. Perfringens). Prin urmare, se poate afirma c? MIP si argila modificata cu grupari QAS sunt eficiente si creeaz? un efect bactericid în tandem asupra GNB si GPB. În concluzie, tehnologiile pentru prepararea filmelor hibride LPS-MIP si pentru prepararea particulelor de argil? modificate cu grupari QAS au fost transpuse (la scar?) pe elemente componente asamblate în blocuri speciale pentru un rezervor bio de 5 L proiectat de EDAS-EXIM SRL care va fi testat în 2020.

Activitatea 3.4.In cadrul etapei III/2019 pentru indeplinirea livrabilelor din planul de realizare si pentru prezentarea rezultatelor obtinute au fost realizate urmatoarele actiuni de diseminare: 2 cereri de brevet national, 1 articol trimis spre publicare si 1 articol acceptat spre publicare, 3 comunicari tip poster in cadrul unor conferinte internationale si 1 workshop (vizita de lucru).

DISEMINAREA REZULTATELOR

Cereri de Brevet National

1. Tanta Verona Iordache, Ana Mihaela Gavril?, Andrei Sârbu, Anita-Laura Chiriac, Ana Lorena Ciurlic?, Anamaria Zaharia, Elena Bianca Stoica, Andreea Olaru, Dan Cosasu, Teodor Sandu, „Filme multistratificate nanoasamblate antimicrobiene si procedeu de obtinere a acestora”, Cerere OSIM nr. A 2019 -00707/05.11.2019
2. Iordache Tanta – Verona, Zaharia Anamaria, Sârbu Andrei, Radu Anita Laura, Gavril? Ana-Mihaela, Sandu Teodor, Stoica Elena Bianca, Apostol Steluta, „Particule antimicrobiene hibride ?i procedeu de producere al acestora, Cerere OSIM A 2019 -00064/04.02.2019

Articole

1. E.B. Stoica, A.M. Gavrila, C. Branger, H. Brisset, A.V. Dyshlyuk, O.B. Vitrik, H. Iovu, A. Sarbu, T.V. Iordache, Evaluation of Molecularly Imprinted Thin Films for Ephedrine recognition – accepted for publication in Materiale Plastice, Registration number – 114 in no. 4/2019, ISI, IF-1.39.
2. Ana-Mihaela (Florea) Gavrila, Tanta-Verona Iordache, Catherine Branger, Hugues Brisset, Ana Lorena Ciurlica, Anamaria Zaharia, Anita-Laura Radu, Alina-Elena Coman, Simona Flor, Andrei Sarbu, „The effect of monomers on the recognition properties of molecularly imprinted beads for proto-hypericin and proto-pseudohypericin”, Revista de Materiale Plastice, sent for publication.

Conferinte

1. 1.     E.B. Stoica, A.M. Gavrila, T. Sandu, L. Ciurlica, H. Brisset, C. Branger, H. Iovu, A. Sârbu, A.L. Radu, A. Zaharia, T.V. Iordache, Molecularly imprinted polymers films doped with conductive substances for bacteria detection, 8th Graduate Student Symposium on Molecular Imprinting, 28-30 August, Berlin, Germania (Poster)
2. 2.     Tanta-Verona Iordache, Ana-Mihaela Gavrila, Andrei Sarbu, Anamaria Zaharia, Anita-Laura Radu, Steluta Apostol, Simona Flor, Adam Paruch, Andreea Olaru, „Preparation and characterization of lipopolysaccharide-imprinted sol-gel films for inactivating gram-negative bacteria”, World Congress on Functional Materials and Nanotechnology (WCFMN), 13-14 May 2019, Spain (Poster)
3. 3.     E.B. Stoica (Georgescu), H. Brisset, C. Branger, H. Iovu, A.M. Florea, A.-L. Radu,T. Sandu, A. Zaharia, A. Sârbu, T.V. Iordache, “Preparation of a new molecularly imprinted polymers via electropolymerization for ephedrine detection, 6th NANO TODAY CONFERENCE, 16-20 Iunie 2019, Lisabona, Portugalia.

Workshop

1. Tanta-Verona Iordache, Ana-Mihaela Gavrila, Andreea Olaru, Bogdan Tilimpea, “Bacterial Hybrid Surface Against Gram-negative and Gram-positive Bacteria: Smart Tools for Wastewater Purification”, 17.10.2019, EDAS-EXIM SRL, Bucuresti, Romania

Faza 4: Asamblarea bio-tankului prototip, demararea studiilor de validare a tehnologiilor de sinteza si demonstrarea eficientei in regim dinamic

BUGET FAZA: 119.283 RON din care 24.426 RON co-finantarea IMM

PERIOADA FAZA: 01.01.2020- 31.03.2020

OBIECTIVE SPECIFICE ALE FAZEI 4

Activitatea 4.1 Asamblarea bio-tankurilor prototip – Studiu Partial.

            Activitatea 4.1.1 Testarea design-urilor propuse pentru bio-tankul tandem, in conditii dinamice de laborator, pentru inactivarea bacteriilor din diverse fluxuri de ape contaminate (EDAS-EXIM SRL).

            Activitatea 4.1.2 Validarea metodologiei de reconditionarea/de eliminarea biofilmului la fata locului pentru cele doua elemente componente inteligente ale bio-tancului tandem (ICECHIM)

Activitatea 4.2 Comunicarea si diseminarea rezultatelor: D- Activitati suport (Diseminrae; Participare la manifestari tehnico-stiintifice; Participarea la cursuri; organizarea de cursuri; Vizite de lucru).

            Activitatea 4.2.1 Activitati de redactare lucrari stiintifice (ICECHIM).

            Activitatea 4.2.2 Organizare masa rotunda (EDAS-EXIM SRL).

Rezumat faza 4

Activitatea 4.1 Asamblarea bio-tankurilor prototip – Studiu Partial.

            Activitatea 4.1.1 Testarea design-urilor propuse pentru bio-tankul tandem, in conditii dinamice de laborator, pentru inactivarea bacteriilor din diverse fluxuri de ape contaminate (EDAS-EXIM SRL).

Partenerul EDAS-EXIM SRL a efectuat in etapa IV/2020 asamblarea bio-tankului de laborator prin testarea design-urilor propuse pentru bio-tancul tandem, in conditii dinamice de laborator, pentru inactivarea bacteriilor din diverse fluxuri de ape contaminate. Totodata, a fost validata reproductibilitatea rezultatelor din etapa trecuta a proiectului si testat bio-tancul final pe baza mecanismului in tandem.In etapa IV/2020 a fost efectuata asamblarea bio-tankului de laborator prin testarea design-urilor propuse pentru bio-tancul tandem, in conditii dinamice de laborator, pentru inactivarea bacteriilor din diverse fluxuri de ape contaminate. A fost definitivat si testat design-ul propus pentru bio-tankul/reactorul tandem de laborator de ~5 litri.

Rezultatele testarii bio-tankului pilot de 5 litri, atat inainte cat si dupa reconditionarea elementelor componente asamblabile, sunt similare celor obtinute in urma testarii bio-tankului de mica capacitate. Asadar, se poate observa ca in ambele testari, indicatorii chimici care prezinta o scadere sunt: CCO, Azotiti (NO2), Azot din azotiti (NO2-N). Scaderea continutului de bacterii coliforme totale este de 35% in cazul probelor tandem inainte de reconditionare si 34% in cazul probelor tandem reconditionate. Se observa si scaderea numarului de Clostridium perfringens, cu 51% pentru probele tandem inainte de reconditionare si doar 32% in cazul probelor tandem reconditionate. Asa cum era de asteptat, toti indicatorii bacteriologici analizati in cazul materialelor polimerice (filme si materiale folosite in tandem) inainte de procedurile de reconditionare prezinta o scadere considerabila comparativ cu materialele testate dupa reconditionare. Insa faptul ca probele reconditionate sunt inca eficiente in ceea priveste distrugerea bacteriilor denota o buna procedura de reconditionare. In baza acestor rezultate, se poate afirma ca elementele componente asamblabile si anume filmele hibride MIP si particulele modificate cu grupari QAS sunt eficiente in “tandem” si reproductibile, in regim dinamic, testate cu ambele design-uri propuse de reactoare pilot si anume bio-tankul de mica capacitate si cel de 5 litri. Ambele tipuri de bio-tankuri tandem concepute de partenerul EDAS au demonstrat eficacitatea noilor suprafete antibactericide, pentru inactivarea bacteriilor din diverse fluxuri de ape contaminate. Prin urmare, se poate concluziona ca obiectivul final al proiectului TANDEM cu privire la prototiparea si testarea bio-tancului pe baza mecanismului in tandem a fost indeplinit cu succes, generand solutii sustenabile pentru imbunatatirea tehnologiilor de purificare a apelor reziduale in ceea ce priveste bacteriile patogene.

            Activitatea 4.1.2 Validarea metodologiei de reconditionarea/de eliminarea biofilmului la fata locului pentru cele doua elemente componente inteligente ale bio-tancului tandem (ICECHIM)

            In etapa IV/2020 a proiectului TANDEM, ICECHIM Bucuresti descrie validarea metodologiei de reconditionare/de eliminarea biofilmului la fata locului pentru cele doua elemente componente inteligente ale bio-tancului tandem optimizate in etapa anterioara. Prin urmare, au fost preparate si caracterizate morfo-structural cele doua elemente componente („smart tools”) ale bio-tankului prototip, atat inainte cat si dupa metodologia de reconditionare, si anume (i) filme hibride nano-asamblate stratificate prin tehnica sol-gel, depuse pe substrat de sticla/plexiglass, in vederea inactivarii GNB si (ii) microparticule monodisperse pe baza de argila modificata cu grupari cuaternare de amoniu, in vederea inactivarii GPB. Filmele hibride nano-asamblate si particulele functionalizate grupari cuaternare au fost caracterizate morfo-structural cu ajutorul analizelor FTIR, SEM si UV-Vis, cu scopul de a confirma metodologia de reconditionare/de eliminarea biofilmului la fata locului pentru cele doua elemente componente inteligente ale bio-tancului tandem. Analiza spectroscopica FTIR a confirmat benzile caracteristice filmelor si particulelor modificate, atat inainte si dupa testarea in bio-tankul propus cat si dupa metodologiile de reconditionare. Filmele hibride reconditionate prezinta o morfologie omogena si uniforma, reproductibila cu morfologia filmelor obtinute in etapa trecuta ceea ce le face eficiente pentru inactivarea GNB (rezultate confirmate de partenerul EDAS-EXIM SRL). De altfel, pentru particulele modificate cu grupari cuaternare se observa o buna reproductibilitate morfologica. In plus, analizele UV-VIS au confirmat faptul ca metodologiile de reconditionare propuse pentru atat pentru filme cat si pentru particule au fost eficiente. Concluzionand, metodologia de reconditionare a biofilmului la fata locului a fost validata cu ajutorul analizelor FTIR, SEM si UV-VIS pentru cele doua elemente componente inteligente ale bio-tankului tandem.

            Activitatea 4.2 Comunicarea si diseminarea rezultatelor: D- Activitati suport (Diseminare; Participare la manifestari tehnico-stiintifice; Participarea la cursuri; organizarea de cursuri; Vizite de lucru).

DISEMINAREA REZULTATELOR

In cadrul etapei IV/2020 pentru indeplinirea livrabilelor din planul de realizare si pentru prezentarea rezultatelor obtinute au fost realizate urmatoarele actiuni de diseminare: 1 articol cotat ISI trimis spre publicare si un 1 articol cotat ISI acceptat spre publicare in luna martie/2020. Deoarece in etapa precedenta EDAS-EXIM a organizat o masa rotunda, am hotarat de comun acord ca rezultatele proiectului sa fie comunicate prin intermediul unui workshop organizat la ICECHIM.

Articole redactate in evaluare:

1. Ana-Mihaela Gavrila, Anamaria Zaharia, Lisa Paruch, Francois Xavier Perrin, Andrei Sarbu, Andreea Gabriela Olaru, Adam Paruch, Tanta-Verona Iordache, „HIGHLY EFFICIENT MATERIALS WORKING IN TANDEM AGAINST PATHOGENIC BACTERIA IN WASTEWATERS”, in evaluare, Journal of Hazardous Materials, 2020.

2. Un articol trimis spre publicare anul trecut la revista de Materiale Plastice a fost acceptat spre publicare in numarul 1/2020: „The effect of monomers on the recognition properties of molecularly imprinted beads for proto-hypericin and proto-pseudohypericin”, Revista de Materiale Plastice, 1/2020.

Workshop “Advanced Materials for Water and Soil Protection and Wastewater Purification”, 02.03.2020, sediul INCDCP-ICECHIM, Bucuresti, Romania. In cadrul acestui Workshop au participat cu comunicari orale, in calitate de invitati, Prof. Adam Paruch- Partenerul de Consortiu International al proiectului TANDEM de la Institutul Norvegian de Bioeconomie (NIBIO, Oslo, Norvegia), Prof. Xavier Perrin de la Univesitatea din Toulon (FRANTA) si Prof. Artur Valente de la Universitatea de Coimbra (PORTUGALIA).

Din cadrul Consortiului national TANDEM au fost prezentate urmatoarele lucrari orale:

1. Dr. Ana Mihaela GAVRILA “Synthesis and characterization of highly efficient materials with potential application in wastewater purification” (INCDCP-ICECHIM)

2. Dr. Andreea OLARU “Small Scale Laboratory Unit for Tandem Testing of Waste Water” (EDAS-EXIM.SRL)

De altfel, parteneriatul INCDCP-ICECHIM si EDAS EXIM din cadrul proiectului Bactericidal hybrid surfaces against Gram-negative and Gram-positive pathogenic bacteria: Smart Tools for Wastewater Purification (TANDEM) a fost comunicat unor companii care exploateaza la nivel municipal statii de apa uzata menajera, in principal pentru a putea avea acces pentru prelevarea de probe de apa uzata dar si pentru stabilirea unor directii de exploatare a statiilor, in functie de rezultatele obtinute in cadrul proiectului.

Faza 5: Finalizarea studiilor de validare a tehnologiilor de sinteza si demonstrarea eficientei in regim dinamic.

BUGET FAZA: faza nefinantata

PERIOADA FAZA: 01.04.2020-30.06.2020

OBIECTIVE SPECIFICE ALE FAZEI 5

Activitatea 5.1 Asamblarea bio-tankurilor prototip: Studiu final

            Activitatea 5.1.1 Stabilirea modelului optim, pentru elaborarea tennologiei de laborator de purificare bacteriologica a apelor contaminate (EDAS-EXIM SRL).

Activitatea 5.2 Comunicarea si diseminarea rezultatelor.

            Activitatea 5.2.1 Activitati de redactare lucrari stiintifice (ICECHIM).

Rezumat faza 5

Activitatea 5.1 Asamblarea bio-tankurilor prototip – Studiu final.

            Activitatea 5.1.1 Stabilirea modelului optim, pentru elaborarea tennologiei de laborator de purificare bacteriologica a apelor contaminate. (EDAS-EXIM SRL)

            In etapa V/2020 a fost finalizata testarea bio-tankului de laborator in conditii dinamice, urmarind evaluarea materialelor referinta in aceleasi conditii ca cele modificate (evaluate in etapa IV) pentru stabilirea tehnologiei de laborator de purificare bacteriologica a apelor contaminate. A fost testat design-ul propus pentru bio-tankul/reactorul tandem de laborator de ~5 litri, care poate fi folosit atat in laborator cat si pe teren. Rezultatele testarii bio-tankului pilot de 5 litri, sunt similare cele obtinute in urma testarii bio-tankului de mica capacitate. S-a observat o scadere a CCO atat pentru materialele modificate cat si pentru cele de referinta. Scaderea continutului de bacterii coliforme totale este de 35% in cazul materialelor modificate iar a celor de referinta este de 34%. O diferenta mai considerabila a fost observata in cazul numarului de Clostridium perfringens, cu 51% pentru materialele modificate si cu doar 37% pentu cele de referinta. Filmele MIP si particulele modificate si testate in etapa anterioara pe prototip TANDEM de 5 L au fost analizate prin intermediul microscopiei de catre coordonator (ICECHIM). Prin aceasta metoda a fost evidentiata retentia bacteriilor patogene si au fost definitivate si mecanismele de interactiune film-bacterie si particula-bacterie. Pe baza ultimelor rezultate din etapele IV si V, a fost elaborata si tehnologia de laborator de purificare a apelor uzate.

            Prin urmare, se poate afirma ca elementele componente asamblabile si anume filmele MIP si particulele modificate cu grupari QAS sunt eficiente in “tandem”, in regim dinamic, testate in reactorul pilot de 5 litri. In concluzie, obiectivul etapei 5 al proiectului TANDEM cu privire la finalizarea testarii bio-tancului pe baza mecanismului in tandem a fost indeplinit cu succes, generand solutii sustenabile pentru imbunatatirea tehnologiilor de purificare a apelor reziduale in ceea ce priveste bacteriile patogene.

            Activitatea 5.2 Comunicarea si diseminarea rezultatelor.

Activitatea 5.2.1 Activitati de redactare lucrari stiintifice (ICECHIM).

            Indicatorii realizati in cadrul acestei etape coincid cu cei propusi, adica 1 articol cotat ISI publicat si elaborarea Raportului Stiintific de etapa si cel Final.

DISEMINAREA REZULTATELOR

In cadrul etapei V/2020 pentru indeplinirea livrabilelor din planul de realizare si pentru prezentarea rezultatelor obtinute au fost realizate urmatoarele actiuni de diseminare: 1 articol cotat ISI a fost trimis spre publicare in luna martie/2020 si publicat on-line in luna Mai/2020.

Articol publicat:

1. Ana-Mihaela Gavrila, Anamaria Zaharia, Lisa Paruch, Francois Xavier Perrin, Andrei Sarbu, Andreea Gabriela Olaru, Adam Paruch, Tanta-Verona Iordache, „HIGHLY EFFICIENT MATERIALS WORKING IN TANDEM AGAINST PATHOGENIC BACTERIA IN WASTEWATERS”, Journal of Hazardous Materials, Volume 399, 15 November 2020, 123026. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123026.

In acest articol sunt prezentate metodele inovative de prepare si caracterizare pentru cele doua tipuri de materiale polimerice eficiente dezvoltate in prezentul proiect, si anume filme de organosilice imprentate molecular nanostratificate si microparticule de caolin modificate cu saruri cuaternare de amoniu, care pot crea un efect de recunoastere in tandem a bacteriilor Gram-negative (GNB) si Gram-pozitive (GPB) pentru imbunatatirea tehnologiilor de purificare a apelor reziduale.

Mid-Term Report 

Project acronym:TANDEM

Project number:4155

M-ERA.NET Call 2016

Period covered: 14/06/2017 to 01/11/2018

Project partners and contact persons

* PC: project coordinator, WPL: work package leader, P: participant

Project start: according to the signed contracts 14/06/2017

Project end: 31/03/2020 according to the plan valid at the time of reporting

Project website:http://icechim-rezultate.ro/proiect.php?id=25&lang=en

Summary of main results and conclusions (Months 1-17)

The results achieved within WP1

Relevant two-step preparation methods for the two types of bactericidal surfaces were tested. Sol-gel derived techniques were applied to produce new coupling surfaces, endowed with reactive vinyl/mercapto groups, on commercial clay microparticles (kaolin) or on commercial glass flat supports. Further on, these reactive groups served as grafting points for functional vinyl/silane polymer layers through a radical polymerization mechanism or polycondensation, respectively. Hence, the second step of the preparation methodology referred to using either functional monomers with QAS moieties, to create efficient bactericidal brushes or functional monomers/cross-linkers to tether a lipopolysaccharide-molecularly imprinted bactericidal layer (LPS-MIP). Subsequently, individual bactericidal effect of the new surfaces was studied in laboratory conditions to prove/validate each preparation concept.

1. Reports on synthesis of LPS-MIP films: Adhesion trials of functional mercaptosilanes on glass substrates deposited by spraying followed by a low-temperature sol-gel reaction; Tethering LPS-MIP layers with vinyl groups in situ using derived methodologies for polycondensation;

2. Reports on synthesis of QAS functionalized microparticles: Trials for creating the organosilane interface on commercial clay spherical particles (of e.g. zeolite, perlite, kaolin), using low-temperature sol-gel reactions; Grafting polycations bearing QAS, in-situ, onto the surface of organosilica using radical polymerisation;

3. Reports on physical, chemical and bacteriological testing of films and microparticles: SEM/TGA/XRD/XPS/Solid-NMR/FTIR/BET/AFM, UV-vis adsorption; Activity measurements and bactericidal effect using various Kits and standard procedures for GNB and GPB quantification, according to the feed-back, from two waste water samples before and after contact with the new surfaces – films and microparticles).

The results achieved within WP2

One of the core criteria for evaluation of the effectiveness of the treatment system is the robustness of pathogen clearance, which is set as the tasks focus of the Norwegian partner. The major progress achieved is summed up in the following aspects:

1. Establishment of genetic markers to detect the selected waterborne pathogens. Five pathogen markers have been developed to target three GNB, i.e. Salmonella typhimurium (S. typhimurium), Campylobacter jejuni (C. jejuni) and Legionella pneumophila (L. pneumophila); and two GPB, i.e. Enterococcus faecalis (E. faecalis) and Clostridium perfringens (C. perfringens). In addition, ipaH (used for Shiga spp.) and stx1, stx2 and eae (for Shiga toxin-producing Escherichia coli detection) were developed through stepwise molecular cloning.

2. Pilot pathogen diagnostic. The developed markers were applied in pilot tests to detect the pathogens in samples collected from the inlet to a nature-based treatment system in Norway. Two groups of representative materials were selected for testing, heavily contaminated (samples A) and moderate contaminated (samples B). The testing setup for the samples consisted of three pathogens (E. faecalis, S. typhimurium and C. jejuni). The results indicated that none of the targeted pathogens were found in material B, while material A carried E. faecalis and S. typhimurium, but no C. jejuni.

3. Pathogen screening. After primary testing and verifications of the Norwegian sampling materials, two group of samples collected by EDAS-EXIM from the municipal wastewater plants in Romania were tested by the Norwegian partner (NIBIO). The results indicated that the overall pathogen load in the first group/material was relatively larger than in the second, as reflected by harbouring one order magnitude higher of E. faecalis and two orders higher of S. typhimurium. Yet, latter had higher numbers of C. perfringens. Similar as revealed in the pilot diagnostic, C. jejuni was not detected in the samples.

Fulfilment of objectives

(O1) Conceptual developments derived from experimental models andaimingtowards functional models (TRL 3)

(O5) Project management structures, Awareness & Dissemination Strategies and Protection of Intellectual Property Rights. This objective was attained according to the work plan as follows: (i) administrative and scientific risks identified and overcome, and (ii) dissemination strategies of outcomes at national and international levels: 1 ISI publicationrelated to the natural antibacterial agent (phyto-extract from Hypericum perforatum L.) that was used as internal benchmarking together with various types of clays and 1 ISI paper sent for publication that presents the sol-gel technology for nano-layers deposited on glass supports; 2 Workshops (Round Table): one organized at ICECHIM, Bucharest, Romania together with the kick-off meeting in 4 September 2017 and one organized at NIBIO, Oslo-As, Norway the mid-term meeting in 15 October 2018; 4 communications at prestigious Symposia or Congresses; website of TANDEM project.

1. Elena Ionescu, Tanta Verona Iordache, Carmen Elena Tebrencu, Ruxandra Mihaela Cretu, Ana Mihaela Florea, Anita Laura Radu, Anamaria Zaharia, Andrei Sarbu, Evaluating the Content of Active Principles from Wild Hypericum perforatum L. in Various Harvesting Seasons, REV.CHIM.(Bucharest), 69, No. 7, 2018, 1892-1897.

2. Bianca E. Georgescu, Ana-M. Florea, Catherine Branger, Hugues Brisset, Anton V. Dyshlyuk, Oleg B. Vitrik, Horia Iovu, Andrei Sarbu, Tanta-V. Iordache, Evaluation Of Molecularly Imprinted Thin Films For Ephedrine Recognition TSF-D-18-01284.

3. Work Shop: Progress in bacterial decontamination of wastewaters, In the frame of M-ERA.NET2 Cofunded Call 2016 -TANDEM Project, Project Kick-off Meeting

4. Bactericidal hybrid surfaces against Gram-negative and Gram-positive pathogenic bacteria: Smart Tools for Wastewater Purification – TANDEM, Mid-term Project Meeting

5. A. Zaharia, C-P. Spatarelu, A.-L. Radu, B. Cursaru, T.-V. Iordache, A.-M. Florea, T. Sandu, S. Apostol, A. Sarbu,M. Teodorescu, F.-X. Perrin. Priorities of Chemistry for a Sustainable Development – PRIOCHEM 13, 2017, 25-27 October, Bucharest, Romania;

6. Tanta-Verona Iordache, Ana-Mihaela Florea, Andrei Sarbu, Bioinspired Materials 2017, 31 Aug.-1 Sept., Manchester Metropolitan University, Manchester, UK;

7. Anamaria Zaharia, Ana-Mihaela Florea, Anita-Laura Radu, Bianca Georgescu, Steluta Apostol, Bogdan Cursaru, Adam Paruch, Andreea Olaru, Andrei Sârbu, Tan?a-Verona Iordache, EUPOC 2018, 20-24 May, Como, Italy.

8. Ana-Mihaela Florea, Tan?a-Verona Iordache, Bianca E. Georgescu, Anamaria Zaharia, Anita-Laura Radu, Steluta Apostol and Andrei Sârbu, “Novel Molecularly Imprinted Films: A Comparative Study For Ephedrine And Bisphenol A Recognition”, Bucharest Polymer Conference (BPC), 6-8 June 2018, Bucharest, Romania.

Deliverables (Months 1-17)

Final Report

Project acronym:TANDEM

Project number:4155

M-ERA.NET Call 2016

Period covered: 14/06/2017 to 30/06/2020

*PC: project coordinator, WPL: work package leader, P: participant

* research organisation (RES), university (UNI), SME, large enterprise (LE), NGO, etc.

** Young researcher:  Young Researcher means researchers in the first 10 years (full-time equivalent) of their research activity, including the period of research training, since gaining a university (or equivalent institution of higher education) degree giving access to doctoral studies in the country in which the degree was obtained (the degree must entitle the holder to embark on doctoral studies, without having to acquire any further qualifications) and who have not yet obtained a doctoral degree.

Project start: according to the funding application 01/04/2018 and according to the signed contract 14/06/2017 for the Romanian Partners and 01/09/2017 for the Norwegian Partner

Project end 31/03/2020 according to the plan and 30/06/2020 according to Addendum no.1 valid at the time of reporting

Project website:http://icechim-rezultate.ro/proiect.php?id=25&lang=en

TRL:

at the beginning of the project:          TRL 3

at the end of the project:                     TRL

Layer-by-layer nano-assembled films (organosilica interfaces with tethered lipopoly-saccharide-molecularly imprinted bactericidal layers) and monodisperse clay-based microparticles (functionalized via organosilica interfaces with bactericidal polycationic brushes bearing quaternary ammonium salts) were developed to work in tandem for the retention and inactivation of Gram-negative bacteria (GNB) and Gram-positive bacteria (GPB), respectively. The innovative and competitive materials were synthesised using original methodologies for the chemical grafting of the bactericidal hybrid surfaces. In the first step, a 500 mL tandem bio-tank (TRL 4), having smart tools as building blocks was constructed followed by upscaling to a 5 L biotank (TRL 6).

TANDEM project promoted originality and innovativeness through the conceptual developments, feasible designs and novel implementations, which included original aspects concerning (i) the synthesis methods beyond the state of art for obtaining two new types of bactericidal surfaces (for GNB and GPB, respectively), (ii) the know-how solutions for reconditioning of proposed bactericidal surfaces, (iii) the new knowledge of the two bactericidal surfaces transposed into building blocks (named smart tools) for prototyping the bio-tank, and (iv) the maximized tandem effort of these smart tools for developing more efficient wastewater purification strategies. All these original approaches further conveyed to qualitative and quantitative results as follows: (i) two novel synthesis technologies for bactericidal hybrid surfaces (protected by two patent claims), (ii) know-how for designing and constructing the two tandem bio-tanks, and (iii) a sustainable purification technology, in dinamic conditions, for domestic wastewater and source-separated grey- water.

The specific output of the project led to several outcomes during project implementation (mid-term scenario: 5 publication in specific ISI journals - 2 publication in journals having Impact Factor over 3 and other 3 in journals with 1.5 Impact Factor, 2 RO patent claims registered at OSIM, 6 communications at prestigious Symposia, Congresses and 3 Workshops/Round Tables) and transferable knowledge to lead-users to fabricate the bio-tanks and new patented technologies to for preparing the two types of surfaces.

The nano-assembled hybrid films for GNB inactivation were prepared by sol-gel techniques and deposited on glass/plexiglass substrates. Hybrid films were characterized morpho-structurally with the use of FTIR, TG / DTA, Cryo-TEM/SEM and AFM analysis. Clay particles  functionalized with QAS groups were prepared and characterized physico-chemically using appropriate techniques and equipment, such as: FTIR, TG / DTG, XRD, XPS and solid state C-NMR / Si-NMR. Bacterilogical test were performed using real water samples collected from water basins. The methods employed for determining the bactericidal efficiency of materials refered to conventional Agar plates and PCR.

The pilot laboratory reactor of small capacity (V = 500 ml) was initially designed and tested in the laboratory in static and dynamic operation mode. The "tandem" tests led to (i) a decrease in the total coliform bacteria content by 58% in static regime and 65% in dynamic regime (ii) decrease in organic content and nitrites (CCO, NO2, NO2-N) and the number of C. perfringens, with 47% in static regime and 66% in dynamic regime. Thereafter, ultimate design of bio-tank with a capacity of ~ 5 liters and a detachable lid was constructed to be used both in the laboratory and in the field. The results of testing the 5 L pilot bio-tank, before and after reconditioning the assembled components, were similar to those obtained after testing the small capacity bio-tank. All bacteriological indicators analyzed when using the films and particles before the reconditioning procedures showed a considerable decrease compared to the materials tested after reconditioning. Both types of tandem bio-tanks, having layer-by-layer nano-assembled films and monodisperse clay-based microparticles, have demonstrated effectiveness for inactivating bacteria in various contaminated water streams.

1. a.      Overview of publications and communications

Overall number of publications and communications activities that have resulted from the project.

List the peer review articles (in preparation (P) / under review (R) / accepted (A)) that resulted from the funded project, underlining the name of the beneficiaries.

List the communications at scientific conferences, congresses, workshop, etc. in proceedings that resulted from the funded project, underlining the name of the beneficiaries.

List the scientific degrees (PhD theses, diploma theses) that resulted from the funded project, underlining the name of the beneficiaries.

List the other publications/dissemination products (e.g. websites, interviews, short videos/movies, material for webinars, etc.) that resulted from the funded project, underlining the name of the beneficiaries.

b.             Economic output

The overall economic effects and innovation orientated results (e.g. new methods, techniques, tools, prototypes, pilots, products, services) that resulted from the funded project.

TANDEM project promoted originality and innovativeness through the conceptual developments, feasible designs and novel implementations, which included original aspects concerning (i) the synthesis methods beyond the state of art for obtaining two new types of bactericidal surfaces, (ii) the know-how solutions for reconditioning of proposed bactericidal surfaces, (iii) the new knowledge of the two bactericidal surfaces transposed into building blocks (named smart tools) for prototyping the bio-tank, and (iv) the maximized tandem effort of these smart tools for developing more efficient wastewater purification strategies. All these original approaches further conveyed to qualitative and quantitative results as follows: (i) two novel synthesis technologies for bactericidal hybrid surfaces (protected by two patent applications), (ii) know-how for designing and constructing the two tandem bio-tanks of 500 mL and of 5 L, and (iii) a sustainable purification technology, in dinamic conditions, for domestic wastewater and source-separated grey-water.

List all patents and licences that have resulted from the project, underlining the name of the beneficiaries.