Enhancement of bone defect repair by mussel-inspired TiO2-based nanostructures functionalized with bioactive phytomolecules

Project leader:

Prof. Dr. Habil. Anisoara Cimpean
Phone number: 021.318.15.75/int 106
Fax: 021.318.15.75/int 102

University of Bucharest

Faculty of Biology, Department of Biochemistry and Molecular Biology

Partners involved in the project:
P1 –   Polytechnic University of Bucharest

Contractual authority: UEFISCDI

Project code: PN-III-P2-2.1-PED-2016-1372

Project type and number: PED-149/2017

Project title: Enhancement of bone defect repair by mussel-inspired TiO2-based nanostructures functionalized with bioactive phytomolecules


Duration: 18 months

Budget: 600.000 lei

Research team:

Despite the vast development and clinical use experienced by the metal implants, such as titanium (Ti), these are far from optimal. The scientific knowledge about tissue-implant interactions, as well as recent advances in regenerative medicine raises a new concept of biomaterials. The use of bioactive coatings is one of the most promising strategies to promote appropriate surface-cell interactions at the implantation sites. In this context, the project scope is to immobilize bioactive phytomolecules of Herba Epimedii (EpFs) with osteoprotective effect on Ti surfaces nanostructured with TiO2 nanofibers and nanotubes via polydopamine (PDA) and nitrodopamine (NDA) films as intermediate layers, and to investigate how such surface functionalization would affect the MC3T3-E1 osteoblasts behavior and inflammation responses of RAW264.7 cells. This mussel inspired surface functionalization strategy is extremely useful for biomaterial applications because it does not require the time-consuming synthesis of complex linkers and the process is solvent free and non-toxic. Finally, in vivobiological performance of the developed coatings will be assessed.

Our belief is that this technology provides an easy, economic, and specific approach for the future rational design of implantable medical devices with desired tissue reactivity and, hopefully, wound healing capability. According to our knowledge, at national level, there are no other research groups involved in modifying metallic surfaces with PDA or NDA as bio adhesives. The novelty of the project reveals especially in combining the nanostructure of Ti substrate by deposition of TNF and TNT with PDA and NDA coatings functionalized with EpF representatives and in demonstration of the feasibility of this technological approach by surface characterization and in vitro and in vivo studies.

Project coordinator (CO) will be involved in the validation of the technology of PDA and NDA coatings and immobilization of EpFs by in vitro and in vivo studies. The research team has qualification and relevant experience in cellular biology for investigation of the cell response to the presence of implantable biomaterials including biomaterials with modified surface as results from certain publications in cooperation with Partner 1 (P1).

The main objective of the proposed project is the grafting of Epimedium derived flavonoids (EpFs) on TNF and TNT via intermediate PDA and NDA layers in order to induce a favorable osseointegration.

The specific objectives of this project are:

  • Obtaining of nanostructured Ti surfaces, deposition of PDA- and NDA- based films and EpF immobilization;
  • Characterization of PDA, NDA and PDA-EpF, NDA-EpF films deposited on Ti surfaces nanostructured with TNF and TNT;
  • Evaluation of in vitro biological performance of the elaborated un-functionalized and EpF- functionalized PDA- and NDA- based films;
  • Obtaining of the demonstrator product (EpF functionalized PDA- / NDA- coated Ti/TiO2 pins);
  • Development of an in vivo experimental model for osseointegration of the demonstrator product.

Thus, our starting point is a TRL 2 which represents a concept – DA is a bioadhesive. We have already verified this concept using a well-established procedure and now we take the advantages of this property for bonding EpFs and to test a related bioadhesive (NDA) from the same class. After implementation of the starting concept, this will be developed and validated from next points of view: physico-chemical surface properties and biological performance in order to prove the bioactivity and feasibility of the coating and functionalization technologies which correlates with a TRL 3.

Expected results of the project are:

  • Obtaining the demonstrator product – EpF-functionalized PDA-/ NDA- coated Ti/TiO2 pins – its bioperformance will be proved by advanced in vitro and in vivo biological assays;
  • Elaboration and validation of technologies related to surface coating and functionalization procedures;
  • Dissemination of the project results through a web page, by which stakeholders will be informed about project progress;
  •  Elaboration of 2 Master theses.


Participation to international scientific reunions

Popescu, S., Pirvu, C., Dumitriu, C., Cimpean, A. Bioinspired functionalization of Ti surface with natural active agents. International Conference on Mechanical, System and Control Engineering (ICMSC 2017), 19-21 May 2017, St. Petersburg, Rusia (oral presentation). Conference Abstracts, p. 18.

Pirvu, C., Popescu, S.,  Dumitriu, C., Titanium  surface modification by mussel-inspired adhesion of antioxidants, International Conference on Mechanical, System and Control Engineering (ICMSC 2017), 19-21 May 2017, St. Petersburg, Rusia, Conference Abstracts, (oral presentation).

Ion, R., Mitran, V., Polipciuc, W., Neacsu, P., Popescu, S., Necula, M.G., Pirvu, C., Cimpean, A. In vitro assessment of cellular response to icariin-functionalized TiO2 nanotubes designed to promote bone regeneration, RICCCE 20 – 20th Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering, Poiana Brasov, Romania, 6-9 September 2017 (oral presentation).

Polipciuc, W., Popescu, S., Dumitriu, C., Ion, R., Mitran, V., Albu, A.-M., Prodana, M., Cimpean, A., Pirvu, C. Functionalization of Ti surfaces with bioactive phytomolecules of Herba Epimedii with osteoprotective effect, RICCCE 20 – 20th Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering, Poiana Brasov, Romania, 6-9 September, 2017 (poster presentation).

Participation to national scientific reunions

Necula, M.G., Ion, R., Drăghicescu, W.M., Mitran, V., Popescu, S., Câmpean, A.  Inflammatory response evoked by TiOnanostructures functionalized with icariin, The 36th Annual Scientific Session of the Romanian Society for Cell Biology and the 10th National Congress with international participation, Craiova, România, 6-9 June, (poster presentation).


M. Albu, W. Polipciuc, T. Munteanu, R. Ion, V. Mitran, A. Câmpean, S. Popescu, C. Pirvu. Nitrodopamine vs. dopamine as an intermediate layer for bone regeneration applications, original article submitted to Journal of Materials Chemistry B.

Ion, M.G. Necula, V. Mitran, P. Neacşu, A. Câmpean. Drug delivery systems based on titania nanotubes and active agents for enhanced osseointegration of bone implants, review article submitted to Current Medicinal Chemistry. Status: under review.

PhD/Master/Bachelor Theses on project’s topics

PhD Thesis:

Wanda Polipciuc (Draghicescu) (Politehnica University of Bucharest)Bioactive coatings based on TiO2nanostructures functionalized with phytomolecules (2018-2021).

Disertation (Master) Thesis:

Negrescu Andreea Mariana (University of Bucharest): The cellular response to icarrin-functionalized nanostructured TiO2 surfaces (2018).

Bachelor Thesis:

Maria Zarif (Politehnica University of Bucharest): Hybrid nanostructured coatings for modification of the implantable titanium surfaces (2018).

Abstract phase 1
Abstract phase 2

Acest site folosește cookie-uri pentru o mai bună experiență de vizitare. Prin continuarea navigării, ești de acord cu modul de utilizare a acestor informații.

Privacy Settings saved!
Privacy Settings

When you visit any web site, it may store or retrieve information on your browser, mostly in the form of cookies. Control your personal Cookie Services here.

Cine suntem
Site-ul este deținut și administrat de Universitatea din București cu sediul în Bulevardul Mihail Kogălniceanu 36-46, București. Pentru a urmări mai ușor informațiile, trebuie să știţi că ne putem referi la instituția noastră folosind termenii „Universitatea din București”, „nouă”, „nostru” etc, iar la tine, ca utilizator și vizitator al site-ului, folosind termenii „utilizator”, „dumneavoastră”, etc. Această politică descrie informațiile pe care le colectăm atunci când vizitați Prin utilizarea acestui site web, sunteți de acord cu colectarea și utilizarea informațiilor dumneavoastră personale (în cazul în care acestea sunt furnizate) în conformitate cu această politică. Site-ul poate conține legături către și de pe site-uri web. Dacă urmați un link către oricare dintre aceste site-uri web, rețineți că acestea au propriile politici de confidențialitate. Universitatea București nu are nicio responsabilitate sau răspundere pentru aceste politici sau modul în care aceste site-uri web își gestionează datele. Verificați aceste politici înainte de a trimite orice informații personale acestor site-uri.
Informațiile colectate şi durata de stocare
În cazul în care utilizați site-ul nostru, vom colecta și procesa următoarele date personale despre dumneavoastră:
  • Informații pe care ni le oferiți atunci când completați un formular web sau solicitați trimiterea newsletter-ului. Informațiile pe care ni le furnizați pot include numele, adresa de e-mail, numărul de telefon, etc.
  • Informatiile pe care ni le oferiti in formularul de solicitare de informatii publice (ex. nume, prenume, e-mail) sunt colectate conform Legii nr. 544/2001
  • Informații pe care le colectăm despre dumneavoastră, prin intermediul fişierelor cookie pe care le folosim, în momentul în care accesați site-ul nostru. Pentru detalii suplimentare, consultați informarea privind cookie-urile.
Stocarea datelor de natură personală se realizează pe servere situate în România, atâta timp cât avem consimțămȃntul dumneavoastră.
Cum utilizăm datele personale pe care le furnizați sau le colectăm
Folosim datele personale despre dumneavoastră în următoarele moduri:
  • datele personale furnizate de dumneavoastră prin formularele noastre web vor fi folosite în scopul procesării cererilor dumneavoastră. Prin trimiterea solicitării sunteți de acord cu prelucrarea datelor dumneavoastră de către Universitatea din București.
  • în cazul în care sunteți de acord cu primirea de informații prin newsletter, vă vom trimite noutǎți despre următoarele subiecte:
  • informații despre evenimentele şi activităţile organizate în cadrul Universităţii din Bucureşti
  • informațiile tehnice pe care le colectăm prin utilizarea cookie-urilor vor fi utilizate în scopurile stabilite în “Informarea privind cookie-urile”.
Transferuri internaționale
În vederea oferirii serviciului de newsletter, datele dumneavoastră de identificare și contact sunt transmise către MailerLite, cu sediul în Lituania. Detalii privind măsurile de protectie a datelor adoptate de către MailerLite se găsesc la adresa  şi pe site-ul Site-ul nostru web utilizează Google Analytics, un serviciu pentru analiza web, precum şi Google Adwords, furnizate de Google. Google Analytics utilizează fișiere de tip cookie pentru a ajuta un anumit site web să analizeze modul în care utilizați respectivul site web. Informațiile generate de fișierele de tip cookie cu privire la utilizarea de către dumneavoastră a site-ului web vor fi transmise și stocate de Google pe servere care pot fi localizate în UE, SEE şi/sau Statele Unite. Google va utiliza aceste informații în scopul evaluării utilizării de către dumneavoastră a site-ului web, elaborând rapoarte cu privire la activitatea site-ului web și furnizând alte servicii referitoare la activitatea site-ului web și la utilizarea internetului. De asemenea, Google poate transfera aceste informații către terți în cazul în care are această obligaţie conform legii sau în cazul în care acești terți prelucrează informațiile în numele Google. Google nu va asocia adresa dumneavoastră IP cu alte date deținute de Google. Informații detaliate cu privire la Google și protecția datelor cu caracter personal (inclusiv modul în care puteți controla informațiile trimise către Google) pot fi găsite la: Din site-ul nostru web puteţi să distribuiţi un articol utilizând un buton de distribuire în reţelele de socializare (de exemplu: Facebook, Twitter, Youtube). Informații detaliate cu privire la protecția datelor cu caracter personal oferită de aceste organizatii pot fi gasite la adresele:
Accesați datele dumneavoastră personale
Aveți dreptul să cereți o copie a informațiilor deținute de noi  prin formularea unei solicitări de acces. Pentru a solicita o copie a datelor deținute despre dumneavoastră sau pentru a vă actualiza informațiile, contactați Universitatea din București la adresa de e-mail Datele de natură personală deținute de către Universitatea din București sunt supuse condițiilor din Regulamentul UE 679/2016 care oferă persoanelor vizate dreptul de acces la toate tipurile de informații înregistrate, deținute de operatorul de date, sub rezerva anumitor limitări.
Drepturile persoanei vizate
Conform Regulamentului 679/2016 - GDPR, aveţi dreptul de a solicita Universitaţii din București, în calitate de operator de date de natură personală, rectificarea, ştergerea sau restricţionarea prelucrării datelor personale referitoare la dumneavoastră. De asemenea, aveţi dreptului de a vă retrage consimţământul în orice moment, fără a afecta legalitatea prelucrării efectuate pe baza acestuia, înainte de retragere. Dacă nu mai doriți să primiți newsletter-ul, vă puteţi dezabona prin trimiterea unui e-mail la adresa sau prin folosirea linkului de dezabonare din cadrul newsletter-ului.
Dreptul de a depune o plângere în faţa Autorităţii de supraveghere
Conform Regulamentului 679 /2016 - GDPR, aveți dreptul de a depune o plângere la Autoritatea Naţională de Supraveghere a Prelucrării Datelor cu Caracter Personal. Mai multe detalii se pot obține accesȃnd adresa
  • _ga
  • _gid
  • _gat

Decline all Services
Accept all Services