Development of polymer nano- and biocomposites of designed stability and controlled technology for their production  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
76346
Type K
Principal investigator Marosi, György
Title in Hungarian Kontrollált stabilitású polimer nano- és biokompozitok kifejlesztése és ellenőrzött gyártástechnológiája
Title in English Development of polymer nano- and biocomposites of designed stability and controlled technology for their production
Keywords in Hungarian polimer, nanokompozit, nanomedicina, biokompozit, égésgátlás, fázishatárréteg, stabilizálás, felületvizsgálat, folyamatirányítás
Keywords in English polymer, nanocomposite, nanomedicine, biocomposite, fire retardancy, interface, stabilization, surcace analysis, process control
Discipline
Macromolecular Chemistry and Material Sciences (organic chemistry) (Council of Physical Sciences)70 %
Ortelius classification: Macromolecular chemistry
Material Science and Technology (engineering and metallurgy) (Council of Physical Sciences)30 %
Ortelius classification: Nanotechnology (Materials technology)
Panel Chemistry 2
Department or equivalent Department of Organic Chemistry and Technology (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Anna, Péter
Bertalan, György
Csontos, István
Igricz, Tamás
Marosfői, Béla Botond
Toldy, Andrea
Starting date 2009-01-01
Closing date 2012-07-31
Funding (in million HUF) 23.500
FTE (full time equivalent) 7.72
state closed project
Summary in Hungarian
A projekt olyan kontrollált stabilitású nanokompozitok kifejlesztését célozza, amelyek a gyógyszerkészítmények és égésgátolt polimer rendszerek területén előrelépést hoznak. A nanokompozitok ipari elterjedése elmaradt a várakozástól nemcsak a még jelenleg is magas ár/teljesítmény viszony, hanem egyes típusok kontrollálatlan degradációja miatt is. A stabilitás kontrollálásának kulcsszerepe lehet égésgátlási és gyógyszerkibocsájtási jellemzők optimális kialakításában. Nanokompozitok ipari alkalmazásában új, speciális előnyök felmutatása jelenthet áttörést olyan területeken (pl. gyógyszeripar), ahol a funkcionális előnyök érdekében átmeneti költségnövekedés is tolerálható. A jelen pályázat célja, hogy elméleti, alkalmazástechnikai és gyártástechnológiai kutatással, azaz a i) fázisszerkezet-stabilitás összefüggések jobb megértésével, ii) a stabilitás szabályozását szolgáló határréteg módosítással iii) ipari szinten is realizálható alkalmazástechnikai előnyök felderítésével és iv) a szabályozott gyártás feltételeinek megteremtésével járuljon hozzá a nanokompozitok előnyeinek realizálásához. A pályázat szorosan kapcsolódik a “Multihybrids” EU6 projekthez, s annak eredményit kívánja továbbfejleszteni és adaptálni a magyarországi technológiai adottságokhoz. A konkrét alkamazástechnikai célok a polimer gyógyszerhordozók és az égésgátolt polimer rendszerek technológiáihoz kapcsolódnak. (A két – egymástól látszólag távol eső - terület fejlődése valójában konvergenciát mutat.)
Summary
The project aims at development of nanocomposites of controlled stability establishing advancement at formulation of pharmaceuticals and fire retarded systems. The industrial importance of nanocomposites is lower than forecasted earlier not only due to the still high price/performance ratio but also to the uncontrolled degradation of certain types. Control of the stability is a key way to render outstanding fire retardancy and drug release features. Breakthrough in the industrial use of nanocomposites is expected from finding new advantages for special sectors (e.g. pharmaceutical industry), where temporary increase of the costs is tolerable for achieving functional advantages. The current project aims at contributing to the realization of nano-advantages through theoretical; application-oriented and production-engineering research, such as i) better understanding of the phase-structure and performance relationship; ii) modification of the interfaces in order to control (heat; phys.-chem.) stability; iii) discovering advantages for industrial application; iv) establishment of process control. This project is in close relationship with the “Multihybrids” EU6 project and intends to extend and adapt its results to the technological environment in Hungary. Concrete application-oriented aims relate to the technologies of polymeric drug carrier systems and fire retarded polymer systems. (The development route of these areas, being apparently far from each other, is in fact convergent.)




 

Final report

  
Results in Hungarian
A projekt megvalósítása során új nano- és biostruktúrákat (nano-antacid, bio/szénnanoszál) állítottunk elő, melyek hatóanyag-hordozóként, segédanyagként alkalmazhatók. Hatóanyagok morfológiáját (pl. amorfizálás) segédanyagok jelenlétében szabályoztuk. Korszerű (részben újonnan kifejlesztett) analitikai és matematikai (kemometria, kvantumkémiai) módszerekkel segítettük elő a fáziskölcsönhatások/felületmódosítások hatásának megértését. Így optimális technológiákat és receptúrákat választhattunk ki égésgátló hatású (pl. foszforszármazékok, nanorészecskék) és gyógyszer (pl. antacid, diuretikum, béta-blokkoló és Alzhimer-kór ellenes) hatóanyagok formulálására. Szabályozott mini/szuperkritikus-extrúzióval terjesztettük ki ezeket az eredményeket (a jól biohasznosuló) amorf gyógyszer-készítmények stabilitásának biztosítására. Kontrollált electrospinning technikával előállított nanoszálakal egy évet meghaladó stabilitást bizonyítottuk. Nanostruktúrált nedvességzáró bevonatok kifejlesztésével hidrolízis-érzékeny hatóanyagok stabilitását sikerült megőrizni. Az alkalmazástechnikai lehetőségek biogyógyszerészeti és égésgátlási irányba is bővültek (pl. probiotikum nanoformulálása, önkioltó PP és TP-PUR előállítása). Az ipari léptékű kontrollált gyártás előkészítésére in-line analitikai módszerek, szabályozott reaktor és extrúder alkalmazásával megnövelt léptékű kísérletekre került sor. Az eredményeket 51 közlemény, 2 szabadalom, PhD, OTDK, TDK dolgozatok formájában dokumentáltuk.
Results in English
The realization of the project resulted in preparation of new nano/biostructures (nano-antacide, bio/carbonfiber), which can be applied as drug delivery and auxiliary additives. The morphology of active ingredients (amorpization) was controlled in presence of excipients. We promoted the understanding of the influences of interfacial interactions and surface modifications by modern/new analytical and mathematical (chemometry, quantum chemistry) methods. Thus optimal technologies and recipes could be chosen for formulation of active flame retardant (phosphorous derivatives, nanoparticles) and pharmaceutical (antacid, diuretic, beta-blocker and anti-Alzhimer- disease) ingredients. We extended these results to the stabilization of amorphous pharmaceuticals of good bioavailability by controlled mini/supercritical extrusion. In the case of nanofibers prepared by controlled electrospinning more than one year stability could be proven. The stability of hydrolysis-sensitive actives could be preserved by developing nanostructured humidity-barrier coating. The applicability of the results could be extended to biopharmacy and fire safety (nanoformulation of probiotics, preparation of self-extinguishing PP and TP-PUR) direction. In order to prepare the industrial scale production we applied in-line analytical methods, controlled reactor and extruder at larger scale experiments. We documented the results in 51 scientific papers, 2 patent claims, PhD theses, OTDK, TDK reports.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=76346
Decision
Yes





 

List of publications

  
Pataki H., Vajna B., Nagy Zs. K., Marosi Gy.: Investigation of crystallization processes using in-line raman spectroscopy, European Journal of Pharmaceutical Sciences 44S, 116, 2011
Pataki H., Palásti K., Vajna B., Csontos I., Marosi Gy.:: Gyógyszerhatóanyag-kristályosodás valós idejű vizsgálata és módosítása segédanyaggal, Acta Pharmaceutica Hungarica, 81 (3), 109-124, 2011
Marosi Gy.: Interfaces in Multiphase Polymer Systems, Handbook of Multiphase Polymer Systems (ed A. Boudenne, L. Ibos, Y Candau, S Thomas), Wiley 2011 pp 81-122, 2011
Marosi Gy, Menyhárd A., Regdon G., Varga J.: Thermal Analysis of Multiphase Polymer Systems, Handbook of Multiphase Polymer Systems(ed A. Boudenne, L. Ibos, Y Candau, S Thomas), Wiley 2011 pp 359-386, 2011
Fekete P., Nagy Zs., Greskovits D., Marosi Gy.: Új filmbevonó kompozicíó, Magyar találmányi bejelentés P 1100541, EU PCT találmányi bejelentés HU 1100095, 2011
Vajna B., Farkas I., Farkas A., Pataki H., Nagy Zs., Madarász J., Marosi Gy.: Characterization of drug-cyclodextrin formulations using Raman mapping and multivariate curve resolution, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 56, 38-44, 2011
Nagy Zs. K. , Balogh A., Wagner I. , Sóti P., Pataki H., Molnár K., Marosi Gy.: Nanofibrous drug delivery systems for enhanced dissolution prepared by electrospinning, European Journal of Pharmaceutical Sciences 44S, 152-153, 2011
Wagner I. , Pataki H. , Balogh A. , Nagy Zs. K. , Harasztos A. H. , Suhajda Á. , Marosi Gy.: Electrospun nanofibers for topical drug delivery, European Journal of Pharmaceutical Sciences 44S (2011) 148, 2011
Vajna B. , Patyi G. , Nagy Zs. , Bódis A. , Farkas A. , Marosi Gy.: Comparison of chemometric methods in the analysis of pharmaceuticals with hyperspectral Raman imaging, Journal of Raman Spectroscopy, 2, 1977-1986, 2011
Vajna B. , Pataki H. , Nagy Zs. , Farkas I. , Marosi Gy.: Characterization of melt extruded and conventional Isoptin formulations using Raman chemical imaging and chemometrics, International Journal of Pharmaceutics, 419, 107-113, 2011
Nagy, Zs. K. , Patyi G. , Bodzay B. , Vajna B. , Marosi G.: Prüfungen und Herstellungsverfahren von Composites bis zu Nanomedikamenten, Gummi Fasern Kunststoffe 64, 100-104., 2011
Nagy Zs. K., Balogh A. , Vajna B. , Farkas A. , Patyi G. , Kramarics Á. , Marosi Gy.: Comparison of electrospun and extruded soluplus®-based solid dosage forms of improved dissolution, Journal of pharmaceutical sciences 101, 322-332, 2012
Vajna B., Farkas A., Pataki H., Zsigmond Z., Igricz T., and Marosi Gy.: Testing the performance of pure spectrum resolution from Raman hyperspectral images of differently manufactured pharmaceutical tablets, Analytica Chimica Acta 712, 45-55, 2012
Nagy Zs.K. , Sauceau M., Nyúl K. , Rodier E. , Vajna B. , Marosi Gy. , Fages J.: Use of supercritical CO2-aided and conventional melt extrusion for enhancing the dissolution rate of an active pharmaceutical ingredient, Polymers for Advanced Technologies 23(2012) 909-918., 2012
Patyi G. , Nagy Zs. K. , Vajna B. , Anna P., Marosi Gy.: Interfaces in Multiphase Polymers and Nanomedicines, Materials Science Forum 714:211-215., 2012
Bodzay B.: Műanyaghulladék spektrometriai módszerekkel támogatott újrahasznosítása, BME, 2011
Toldy A., Harakály Gy., Szolnoki B., Zimonyi E., Marosi Gy.: Flame retardancy of thermoplastics polyurethanes, Polymer Degradation and Stability, in press, 2012
Unsalan O., Szolnoki B., Toldy A., Marosi Gy.: FT-IR spectral, DFT studies and detailed vibrational assignment on N,N’,N”-tris(2-aminoethyl)-phosphoric acid triamide, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, in press, 2012
Billes F., Pataki H., Unsalan O., Mikosch H., Vajna B., Marosi Gy.: Solvent effect on the vibrational spectra of Carvedilol, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 95, 148–164., 2012
Pataki H., Csontos I., Nagy Zs. K., Vajna B., Molnár M., Katona L., Marosi Gy.: Implementation of Raman Signal Feedback to Perform Controlled Crystallization of Carvedilol, Organic Process Research and Development, in press, 2013
Marosi Gy.: Pharmaceuticals prepared by continuous polymer technologies, Express Polym Letters 6 (5) 345-345, 2012
Vajna B, Bodzay B., Toldy A., Farkas I., Igricz T. Marosi Gy.: Analysis of car shredder polymer waste with Raman mapping and chemometrics, Express Polym Letters 6 (2), 107-119, 2012
Sinkó B., Garrigues T. M., Balogh G. T., Nagy Zs. K., Tsinman O., Avdeef A., Takács-Novák K.: Skin–PAMPA: A new method for fast prediction of skin penetration, European Journal of Pharmaceutical Sciences, 45, 698-707, 2012
Kostakova E., Gregr J., Meszaros L., Chotebor M., Nagy Zs. K., Pokorny P., Lukas D.: Laboratory synthesis of carbon nanostructured materials using natural gas, Materials Letters 79, 35-38, 2012
Szebényi G., Romhány G., Vajna B., Czvikovszky T.: EB treatment of carbon nanotube-reinforced polymer composites, Radiation Physics and Chemistry, 81, 1383-1388, 2012
Marosi Gy., Szolnoki B., Bocz K., Toldy A.: Reactive and additive phosphorus-based flame retardants of reduced environmental impact, Polymer Green Flame Retardants. A Comprehensive Guide to Additives and their Applications (1st edition), Editor: C. D. Papaspyrides, Elsevier (In Press), 2012
Marosi Gy.,: Gyógyszer-, Környezet- és Biztonságtechnológiai Anyagok…, Műanyag és Gumi 46 (12) 449, 2009
Nagy Zs., Patyi G., Bodzai B., Vajna B., Marosi Gy.,: A kompozitoktól a nano-gyógyszerekig, Műanyag és Gumi 46 (12) 450, 2009
Patyi G., Marosi Gy., Antal I., Bódis A.: Hatóanyagok oldékonyságának elősegítése extrúziós technológiával, Acta Pharmaceutica Hungarica 79 (3) 134, 2009
Marosi Gy., Marosfői B.B., Bodzay B., Pataki H., Anna P.,: Interfaces in Polyolefin Based Fire Retarded Nanocomposites, Recent Advances in Flame Retardancy of Polymeric Materials Vol. 20 (ed.: Lewin M.) BCC. Inc.,, 2009
Marosi Gy., Marosfői B. B., Bodzay B., Igricz T., Bertalan Gy.,: Design of Interlayers for Fire-Retarded Polymeric Systems., Fire Retardancy of Polymeric Materials, (ed.: Ch. A. Wilkie, A. B. Morgan), CRC Press, 2009 329-347, 2009
Vajna B., Nagy Zs., Patyi G., Zsigmond Zs., Antal I., Marosi Gy.,: A kémiai térképezés alkalmazási lehetőségei a gyógyszertechnológiában,, Acta Pharmaceutica Hungarica 79 (3) 104, 2009
Anna P., Matkó Sz., Répási I., Bertalan Gy., Marosi Gy.,: Up-Cycling of Rubber-Plastic Waste to Fire-Retardant Systems, Fire and Polymers V Materials and Concepts for Fire Retardancy (eds Ch. A Wilkie, A. B. Morgan, G. L. Nelson) American Chemical Society 2009, 18, 298-310, 2009
Bodzay B., Marosfoi B.B., Igricz T., Bocz K., Marosi G.,: Polymer degradation studies using laser pyrolysis-FTIR microanalysis, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2009 85, 1-2, 313-320, 2009
Marosfői B. B.: Nanoadalék-tartalmú égésgátolt poliolefin rendszerek fejlesztése, BME, 2009
Toldy A.: Chemically modified flame retardant polymers, eXPRESS Polymer Letters, 3 (5) 267, 2009
Berkesi M., Hidas K., Guzmics T., Dubessy J., Bodnar R.J., Szabó Cs., Vajna B., Tsunogae T.: Detection of small amounts of H2O in CO2-rich fluid inclusions using Raman spectroscopy, Journal of Raman Spectroscopy, 40, 1461-1463, 2009
Toldy A., Bodzay B., Tierean M.: Recycling of mixed polyolefin waste, Environmental Engineering and Management Journal, ISSN 1582-9596, 8 (4), 967-971, 2009
Vajna B., Farkas I., Szabó A., Zsigmond Zs., Marosi Gy.,: Raman microscopic evaluation of technology dependent structural differences in tablets containing imipramine model drug, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2010, 51, (1), 30-38, 2010
Billes F., Szabo A., Studenyak Y.: Vibrational spectroscopic study on 2-[2-(4-dipropylamino-phenyl)-vinyl]-1,3,3,-trimethyl-3H-indolium chloride, Spectrochimica Acta A doi:10.1016/j.saa.2010.12.007, 2010
Szabo A., Molnar-Gabor D., Bokotey S.: Csatornahidrát típusú gyógyszerhatóanyagok jellemzése, Magyar Kémikusok lapja, LXV 285-287, 2010
Bodzay B., Bocz K., Bárkai Zs., Marosi Gy.: Influence of Rheological Additives on Char Formation and Fire Resistance of Intumescent Coatings, Polymer Degradation and Stability, doi:10.1016/j.polymdegradstab.2010.03.022, 2010
Toldy A., Szolnoki B., Marosi Gy.: Flame retardancy of fibre-reinforced epoxy resin composites for aerospace applications, Polymer Degradation and Stability, 2010, http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2010.03.021, 2010
Robák B., Szabadits P., Bognár E., Puskás Zs., Toldy A.: Analysis of the polymer coatings of coronary stents from the aspect of drug absorbing and eluting, Materials Science Forum, 659, 245-250, 2010
Patyi G., Bódis A., Antal I., Vajna B., Nagy Zs., Marosi G.: Thermal and spectroscopic analysis of inclusion complex of spironolactone prepared by evaporation and hot melt methods, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,102, 349-355, 2010
Vajna B., Szepesváry P., Keglevich Gy., Marosi Gy.: Kémiai térképek felvételi módszerei és elemzése kemometriai módszerekkel, Magyar Kémiai Folyóirat, 116, 77-85, 2010
Vajna B., Bódis A., Marosi Gy.: Többváltozós adatelemzési módszerek a kémiai térképezésben, Magyar Kémikusok Lapja, LXV, 10, 313-319, 2010
Vajna B., Palásti K., Bodzay B., Toldy A., Patachia S., Buican R., Catalin C., Tierean M.: Complex analysis of car shredder light fraction, Open Waste Management Journal, 3, 46-55 http://dx.doi.org/10.2174/18764002301003010046, 2010
Ronkay F., Bodzay B., Dogossy G.: Műanyag alkatrész előállítása vegyes műanyaghulladékból, Műanyag és Gumi, 47, 9, 2010
Nagy Zs. K., Nyul K., Wagner I., Molnar K., Marosi Gy.: Electrospun water soluble polymer mat for ultrafast release of Donepezil HCl, Express Polymer Letters, 4(12), 763-772, 2010
Marosi Gy.: Electrospinning a feasible nanotechnology, Express Polymer Letters, 4(5), 263-263, 2010
H. Pataki, B. Vajna, Zs. K. Nagy, Gy. Marosi: Investigation of crystallization processes using in-line raman spectroscopy, European Journal of Pharmaceutical Sciences 44S, 116, 2011
Pataki Hajnalka, Palásti Katalin, Vajna Balázs, Csontos István, Marosi György: Gyógyszerhatóanyag-kristályosodás valós idejű vizsgálata és módosítása segédanyaggal, Acta Pharmaceutica Hungarica, 81.3. szám 109-124, 2011
György J. Marosi: Interfaces in Multiphase Polymer Systems, Handbook of Multiphase Polymer Systems, Volume 1 (ed:A. Boudenne, L. Ibos, Y. Candau, S. Thomas), John Wiley & Sons Ltd., 2011
Fekete P, Nagy Zs. Greskovits D. Marosi Gy: Új filmbevonó kompozicíó, Magyar találmányi bejelentés P 1100541, EU PCT találmányi bejelentés HU 1100095, 2011
B. Vajna, I. Farkas, A. Farkas, H. Pataki, Zs. Nagy, J. Madarász, Gy. Marosi: Characterization of drug-cyclodextrin formulations using Raman mapping and multivariate curve resolution, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 56, 38-44, 2011
Z. K. Nagy, A. Balogh, I. Wagner, P. Sóti, H. Pataki, K. Molnár, G. Marosi: Nanofibrous drug delivery systems for enhanced dissolution prepared by electrospinning, European Journal of Pharmaceutical Sciences 44S 152-153, 2011
I. Wagner, H. Pataki, A. Balogh, Zs. K. Nagy, A. H. Harasztos, Á. Suhajda, Gy. Marosi: Electrospun nanofibers for topical drug delivery, European Journal of Pharmaceutical Sciences, 44S 148, 2011
B. Vajna, G. Patyi, Zs. Nagy, A. Bódis, A. Farkas, Gy. Marosi: Comparison of chemometric methods in the analysis of pharmaceuticals with hyperspectral Raman imaging, Journal of Raman Spectroscopy, megjelenés alatt (online elérhető), DOI: 10.1002/jrs.2943, 2011
Zs. Nagy, A. Balogh, B. Vajna, A. Farkas, G. Patyi, Gy. Marosi: Comparison of electrospun and extruded, Soluplus® based solid dosage forms of improved dissolution, Journal of Pharmaceutical Sciences, megjelenés alatt (online elérhető), DOI: 10.1002/jps.22731, 2011
B. Vajna, H. Pataki, Zs. Nagy, I. Farkas, Gy. Marosi: Characterization of melt extruded and conventional Isoptin formulations using Raman chemical imaging and chemometrics, International Journal of Pharmaceutics, 419, 107-113, 2011
Balázs Vajna, Attila Farkas, Hajnalka Pataki, Zsolt Zsigmond, Tamás Igricz, György Marosi: Testing the performance of pure spectrum resolution from Raman hyperspectral images of differently manufactured pharmaceutical tablets, Analytica Chimica Acta 712, 45-55, 2012
Zs. Nagy, M. Sauceau, E. Rodier, B. Vajna, K. Nyúl, Gy. Marosi, J. Fages: Use of Supercritical CO2 aided and Conventional Melt Extrusion for Enhancing the Dissolution Rate of an Active Pharmaceutical Ingredient, Polymers for Advanced Technologies, megjelenés alatt (online elérhető), DOI: 10.1002/pat.1991, 2011
I. Wagner, Zs. K. Nagy, G. Drávavölgyi, A. H. Harasztos, Á. Suhajda, G. Marosi: Electrospun biohybrid nanofibers for drug delivery, 4th European Conference on Chemistry for Life Sciences, Budapest, 2011, 2011
I. Wagner, Zs. K. Nagy, A. Balogh, G. Drávavölgyi, Gy. Marosi: Embedding biodrugs into polymer nanofibers for drug delivery, International Summer School on Polymers, Smolenice 2011, 2011
I. Wagner, H. Pataki, A. Balogh, Zs. K. Nagy, A. H. Harasztos, Á. Suhajda, Gy. Marosi: Electrospun nanofibers for topical drug delivery, 4th BBBB –Bled International Conference on Pharmaceutical Sciences, Bled, 2011, 2011
G. Patyi, Zs. Nagy, B. Vajna, P. Anna, Gy. Marosi: Micro Spectrometry of Multiphase Polymers and Nanomedicines, Nanocomposite 2011 Conference Párizs 2011 június 7-10, 2011




 

Events of the project

  
2011-03-10 10:03:06
Résztvevők változása



Back »