Tecnologie

La tecnologia, sviluppata dal CNR-ICB, si basa un bioprocesso innovativo chiamato “Caphnophilic (CO2-requiring) Lactic Fermentation (CLF)”, sviluppato nel batterio ipertermofilo Thermotoga neapolitana (EP patent: EP2948556B1), che permette la produzione di idrogeno “verde” e la cattura e valorizzazione della CO2 in acido L-lattico (98% e.e.).

I dispositivi di rilevazione della presenza di molecole d’interesse (analiti) hanno goduto di un rinnovato slancio per l’introduzione di elementi biologici (biosensori). La loro elevata specificità è utilizzata in svariati campi, dal monitoraggio ambientale e la bio-medicina fino alla tutela e la promozione dei prodotti agroalimentari. Tuttavia, l’alto costo di produzione e la poca compatibilità a campionamenti di massa (high-throughput) talvolta ne limitano l’utilizzo.

Metodo per estrarre, con resa elevata, le ficobiliproteine da biomasse cianobatteriche e/o algali, ottenendo estratti in acqua o soluzioni acquose caratterizzati da elevata concentrazione di pigmenti (4-5 mg/mL) e da purezza pari o superiore al grado alimentare/cosmetico (P ≥ 2).

Negli ultimi anni, la coltivazione del luppolo si è ampiamente diffusa sul territorio nazionale ed è diventato stringente, per gli agricoltori, individuare una soluzione per lo smaltimento della biomassa vegetale, dopo la raccolta dei coni, usati nel processo produttivo della birra. La pianta del luppolo contiene, in tutte le sue parti, coni, germogli, foglie e radici, composti dalle comprovate ed importanti proprietà antivirali, antibatteriche ed antiossidanti.

La realizzazione di strati porosi su superfici estese trova applicazione in vari settori. A seconda della natura/composizione e spessore del deposito, ed in funzione di materiali con cui si interfaccia, un ricoprimento poroso può offrire trasparenza, flessibilità, alta reattività e capacità di intermixing con altri materiali solidi liquidi o gassosi.

Oggetto della tecnologia è lo sviluppo di una metodologia trasferibile dalla scala di laboratorio alla scala pilota da validare in sede industriale per il trattamento di scarti a base di polimeri naturali di provenienza agro-alimentare o dell’industria manifatturiera con metodologie fisiche, chimiche o una loro combinazione per l’ottenimento di macromolecole naturali da utilizzare nella preparazione di anche di miscele e/o compositi, materiali “green” che possono rappresentare la materia prima seconda da trasformare mediante processi di lavorazione tipici dei materia

In ottica di bioeconomia, l’innovazione prevede lo sviluppo di una piattaforma green di conversione di materie prime di origine biologica, come la frazione organica dei rifiuti, in molecole bio-based di valore, non trascurando la produzione di biometano. La logica è quella dei processi “a cascata” con l’integrazione di un pretrattamento termico innovativo seguito da una separazione di fase e da processi di conversione biologica.

Il procedimento consiste nel fabbricare membrane composite formate da una matrice polimerica che ingloba una carica di cristalli bidimensionali esfoliati secondo la tecnica avanzata wet-jet milling. Un materiale stratificato è micronizzato per mezzo di getti liquidi a pressione controllata. Materiali bidimensionali con spessore e dimensione laterale nanometrici sono dispersi in un fluido e veicolati all’interno di una matrice polimerica porosa con specifica morfologia.

Il prototipo utilizza sensori di umidità del suolo che attraverso una misura della permittività dielettrica stimano il contenuto d’acqua nel profilo del terreno sulla base del quale è avviata l‘ irrigazione attraverso elettrovalvola comandate da relè. Il sistema è stato sviluppato utilizzando tecnologie OpenSource. Nello specifico per le componenti hardware si è utilizzato un single-board computer Raspberry PI 3B+ insieme a un 4G LTE Wi-Fi router e un convertitore modbus rs485/USB.

Il nostro Istituto sviluppa sensori a basso costo su substrato plastico per la rilevazione di gas e composti organici volatili (VOCs). I dispositivi in questione rappresentano il prodotto della combinazione di molteplici tecniche di fabbricazione, facilmente scalabili, con materiali attivi, quali ossidi metallici nanostrutturati e miscele di nanostrutture decorate con nanoparticelle metalliche, che assicurano un’elevatissima sensibilità agli analiti in esame (nell’ordine delle centinaia di ppb).

La tecnologia proposta consiste in un dispositivo portatile per il monitoraggio della freschezza di pesce fresco in base all’odore di quest’ultimo. Il dispositivo è basato su un sensore di gas ed un software di pattern recognition per correlare il segnale del sensore alla freschezza dell’alimento. La tecnologia è pensata per la sua integrazione in frigoriferi di tipo domestico o industriale.

Proponiamo un sistema di spettroscopia innovativo compatto operante nell’ UV. L’ attuale versione, per gas, presenta una camera ottica tubolare in alluminio (lunghezza regolabile, attualmente pari a 20 cm), un LED UV economico commerciale; un rivelatore UV in SiC progettato e prodotto presso il CNR-IMM. Il team ha sviluppato la catena elettronica per la lettura remota wireless in tempo reale in grado di leggere correnti al pA, pur utilizzando componenti e tecnologie costruttive economiche.

La Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare allo Stato Solido (SSNMR) è oggi una delle tecniche più potenti per la caratterizzazione di materiali e sistemi solidi, ma anche di materiali cosiddetti “soffici”. Questa spettroscopia permette di caratterizzare in dettaglio le proprietà strutturali e dinamiche su ampie scale spaziali (0.1-100 nm) e temporali (10²-10^-11 s). Conoscere queste proprietà significa ottenere una conoscenza profonda di un materiale e orientarne il design e l’ottimizzazione.

Gli studi genetici negli ultimi anni sono stati strategici nell’individuazione di bersagli terapeutici per patologie complesse. Questi studi hanno identificato migliaia di varianti genetiche che contribuiscono all’insorgenza di malattie e/o alla modifica di parametri misurabili (fenotipi) aventi un impatto importante sullo stato di salute. Il meccanismo di azione di molte delle varianti  e quindi le molecole target, sono tuttavia ancora poco noti.

Nel campo della medicina di precisione e rigenerativa, nelle terapie mirate (ad es. terapie antitumorali e antimicrobiche), e nelle applicazioni nei settori cosmetico e nutraceutico è importante disporre di sistemi di nano-delivery sempre più sicuri, efficienti e specifici.