Centrul de Cercetare pentru sisteme fizice complexe este una dintre cele 20 de unități de cercetare de tip institut, centru sau grup de cercetare ce activează la nivelul Universității ”Lucian Blaga” din Sibiu (ULBS).
Toate unitățile de cercetare grupează personalități științifice ale comunității academice și tineri cercetători. Ele oferă cadrul de desfășurare a cercetării științifice și de formare a resurselor umane în domenii avansate ale științei. În Centrul de Cercetare pentru sisteme fizice complexe se studiază nanoparticule, nanostructuri sau împrăștierea dinamică a luminii.
Sibiu 100% își propune să afle principalele direcții de cercetare din orașul nostru precum și modul în care acestea ajută comunitatea sibiană. Vom discuta, pe rând, fără a avea o ordine prestabilită, cu cadrele universitare implicate în activitatea de cercetare din fiecare centru în parte.
Centrul de Cercetare pentru sisteme fizice complexe (CCFSC) a fost înfiinţat în anul 2012, în cadrul Facultăţii de Ştiinţe a ULBS. Despre domeniile de cercetare abordate aici am discutat cu directorul Centrului, Prof.Univ.Dr. Dan Chicea:
Lucrurile evoluează destul de repede în cercetarea sistemelor fizice complexe
Care sunt principalele direcții și teme pe care le cercetați în cadrul Centrului?
Denumirea centrului este foarte largă pentru că lucrurile evoluează destul de repede şi vrem ca denumirea să se potrivească, să fie în acord cu ceea ce facem. De aceea i-am spus Centrul de Cercetare pentru sisteme fizice complexe. Asta înseamnă practic că avem mai multe subdomenii pe care le vom încadra aici. În primul rând ne ocupăm de un domeniu care este de actualitate, sinteza, caracterizarea de nanostructuri şi nanoparticule. Acestea au aplicaţii în foarte multe domenii dar mai ales aplicaţii în biologie şi aplicaţii biomedicale.
Altă direcţie ar fi caracterizarea acestor nanostructuri, nu prin echipamente foarte scumpe, cum sunt cele tipice, ci prin dezvoltarea, perfecţionarea unor echipamente simple dar eficiente. Le fabricăm din componente relativ standard, care se găsesc la preț accesibil, pentru că sunt produse pe scară largă. Dar le adăugăm un soft pe care îl scriem noi, care compensează şi îmbunătăţeşte dispozitivul.
Împrăștierea dinamică a luminii
De pildă, am realizat ceea ce se cheamă împrăştierea dinamică a luminii, greu de tradus în limba română, în engleză este Dynamic Light Scattering. Am făcut lucrul acesta cu un dispozitiv simplu şi cu prelucrarea seriilor temporale prin soft de inteligenţă artificială, reţele neuronale artificiale. Cu mult soft și cu mai puțin experiment, cu costuri mai reduse pe partea experimentală. Dar, ne-a ieșit foarte bine.
Un alt domeniu este fizica computațională, simulările numerice. Lucrăm pe difuzia luminii, pe nanostructuri și nanoparticule, simularea mișcării browniene și împrăștierea luminii pe sisteme browniene. Simulăm foarte realist partea teoretică de dynamic light scattering, astfel încât datele produse din simulare să fie date de training pentru rețelele neuronale artificiale.
Nanoparticule microscopice utilizate pentru transportul unor substanțe către celule
Tot în cadrul Centrului, folosim un microscop de forță atomică, pentru caracterizarea morfologică și dimensională a nanostructurtilor precum și un spectrometru în infraroșu cu transformată Fourier. Astfel evidenţiem legăturile ce se stabilesc între nanostructuri și substanțele cu care se funcționalizează nanostructurile. Aceasta, fie pentru a deveni biocompatibile, fie pentru a putea transporta de pildă medicamente în interiorul celulei sau în organism, la anumite organe.
Practic cercetați sau creați niște particule, nanoparticule, ce pot să fie un fel de vehicule de transport a informației sau a unei substanțe în celulă?
A unei substanțe către celule, sau către anumite organe. Acesta este domeniul în care cercetăm. Noi ne concentrăm pe partea bio-medicală.
Sunt folosite în cercetare și nanoparticule de argint, ce au proprietăți anti-bacteriene
Ce compoziție au nanoparticulele?
Oxid de fier, este destul de des folosit. Este destul de promițător, pentru că nu este toxic în organism, se metabolizează ușor. De asemenea, nanoparticule de argint, care sunt cunoscute pentru proprietățile anti-bacteriene. Încă din vremea epidemiei de ciumă din Europa, cei care beau apă din vasele de argint de la biserică aveau șanse mult mai mici să fie infectați. Evident, nu se cunoștea atunci despre nanoparticule.
Noi acum încercăm să le fabricăm sub formă de nanoparticule. Le fabricăm, le caracterizăm, ne convingem că sunt nanoparticule de dimensiunea pe care o dorim. Apoi le punem un înveliș din substanțe, se numesc surfactanți, substanțe care funcționalizează suprafața, pe care putem adăuga apoi diferite alte substanțe. Testăm prin mijloace de microbiologie specifice efectele lor asupra unor bacterii.
Există medicamente sau produse destinate medicinei dentare, ce au în compoziție nanoparticule
Pe viitor, ne putem aștepta ca nanoparticulele cercetate de dumneavoastră să fie în medicamente existente pe piață?
Da, există deja, sunt medicamente, sunt produse care folosesc nanoparticulele. Nu cele produse de noi, întrucât producem în cantități mici, pentru analize de laborator, nu cantități pentru industria farmaceutică. De pildă, sunt unguente cu oxid de zinc, care sunt folosite la protecția împotriva ultravioletelor.
Altele sunt folosite în medicina dentară, în compozite, nanostructuri incluse în matricea polimerică, folosite pentru tratarea cariilor. Există și multe medicamente care utilizează nanostructuri, pentru că, dacă ar fi în stare microscopică, ar sedimenta. În stare de nanostructuri, formează substanțe coloidale, care pot fi stabile și pot fi transportate în organism.
De la nanoparticule la produse ce pot fi distribuite pe piață există un drum de parcurs
Rezultatele cercetării dumneavoastră ajung să influențeze comunitatea locală?
Nu sunt chiar așa, cu aplicații directe, la modul în care, avem produsul și începe o firmă din Sibiu să îl producă. Pentru a folosi orice substanță care este încadrată în categoria medicament, există multe stadii intermediare de testare. Inclusiv testele de fază clinică, de diferite niveluri, care trebuie derulate până la omologarea și desfacerea produsului pe piață. Nu putem spune că ceea ce facem noi aici merge direct la o firmă farmaceutică și începe producția în serie.
Dar, cercetarea pe care o facem, este publicată. Până acum am reușit să publicăm în reviste foarte bune. În ultimii ani, aș zice ultimii 7 ani, am publicat numai în reviste din primul etalon valoric (Q1). Cei care se ocupă de aplicarea acestor rezultate mai aproape de etapele de producție sunt cei care citesc aceste articole și apoi le folosesc. Au fost publicate în regim de open-access, deci, de pe site-ul revistei oricine poate descărca articolul, să îl citească, să îl folosească, fără a avea pretenții de drepturi de autor, într-un fel sau altul.
Cercetarea sistemelor fizice complexe este mai aproape de cea fundamentală, nu de cea aplicativă
Acesta este un mod de valorificare a rezultatelor cercetărilor noastre, mai aproape de cercetarea fundamentală, nu de cea aplicativă. Cei care fac cercetare aplicativă, pe lângă faptul că publică, au și activitatea aceasta de a obține brevete și patente. Acestea pot fi apoi transferate unei entități economice care să le poată produce, să le distribuie, să le pună într-o formă accesibilă utilizatorului obișnuit.
Alți colegi din ULBS se ocupă de așa ceva. Toate acestea merg printr-un centru de transfer tehnologic, pe care îl are Universitatea Lucian Blaga. Acesta se ocupă cu transferul cunoașterii, care e adusă la etapa de a o aplica, către agenții economici. Noi, la Facultatea de Științe, ne ocupăm strict de cercetarea fundamentală.
”Rețelele neuronale artificiale create de noi rezolvă problema de câteva sute de ori mai rapid decât mijloacele tradiționale de a procesa datele obținute.” – Dan Chicea
Există un rezultat de care să fiți foarte mândru?
Da, aș zice că am scris primele articole, în 2017, despre acest subcapitol, cel al împrăştierii dinamice a luminii, în care seriile temporale sunt tratate și procesate cu o rețea neuronală artificială, totul fabricat în ULBS, fără o colaborare cu alte centre, cu alte entități mai dotate tehnic. Rețelele neuronale artificiale create de noi rezolvă problema de câteva sute de ori mai rapid decât mijloacele tradiționale de a procesa datele obținute.
Implicați și studenții în procesul de cercetare?
Implicăm studenții, doctoranzii pe care îi avem. Mai demult am avut un program de fizică-chimie și atunci implicam studenții care își făceau studiile de licență. În laboratorul Centrului sunt acum studenți la biologie, ecologie, care își fac masteratul sau lucrarea de licență, precum și doctoranzi.
Banii cu care România contribuie la fondurile Uniunii Europene sunt mai mulți decât cei care se întorc înapoi pentru cercetare
Care este situația fondurilor pe care le aveți disponibile? De unde finanțați cercetarea?
Sunt puține instituții care finanțează cercetarea în România. De când România a intrat în Uniunea Europeană, plătește procent din PIB, la Fondul de Cercetare UE. Noi concurăm pentru proiecte cu nemții, francezii, cu italienii, cu alții, pe aceiași bani. Rata de absorbție înapoi este, din păcate, mai mică decât banii care pleacă spre Uniunea Europeană.
Mai avem UEFISCDI, Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării. Este unul dintre foarte puținele organisme naționale, guvernamentale, la care se poate aplica pentru fonduri de cercetare. Concurența este extremă. Sunt în jur de 1200 de aplicații și poate sunt finanțate în jur de 50 la nivelul țării.
Ani de zile am avut granturi cu Institutul Unificat de Cercetări Nucleare, de la Dubna, din Rusia. Dubna este echivalentul CERN-ului din Uniunea Europeană. România a cotizat ani de zile la acest centru de cercetare, în timp ce făcea parte din lagărul comunist. După căderea comunismului, cineva a reușit să repună în legătură România cu acel centru, iar fondurile s-au obținut prin aplicații comune cu partenerii ruși. Banii obținuți de la acest centru, finanțări mai mici, i-am folosit exclusiv pentru achiziția de echipamente. Așa am mai dotat centrul cu lucruri necesare.
Mai sunt și granturi interne ULBS, câștigate tot în urma unei competiții, precum și granturi de excelență finanțate de ULBS, cu evaluare internațională, aceiași specialiști care evaluează și pentru UEFISCDI. Și din acestea achiziționăm echipamente sau susținem publicarea de articole științifice.
