Tecnologie

La vinaccia, sottoprodotto della vinificazione, è ricca di polifenoli, metalli, acidi organici e può diventare ingrediente funzionale di alimenti e bevande. E’ stata ottimizzata la stabilizzazione delle vinacce, che consente di conservare le proprietà antinfiammatorie e antiossidanti delle molecole contenute. Le bucce isolate sono state riutilizzate in purezza o in blend con altre componenti vegetali come base per: 1) tisane, 2) bevande funzionali pronte, 3) liofilizzati.

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.).

E' stato messo a punto un biosensore basato su microsfere magnetiche funzionalizzate con un DNA-aptamero per il biomonitoraggio specifico di contaminanti biologici (micotossine) nelle urine.

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.

Abbiamo identificato composti che mostrano un’azione neuroprotettiva in vivo, in modelli di malattie neurodegenerative (es. SMA, Parkinson, Alzheimer, Huntington) ottenuti nell’organismo modello C. elegans. Questi composti consistono in: miscele di estratti naturali (in numero di 22), molecole naturali (15) e molecole sintetiche (11).

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.

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 sistema simula, con elevata riproducibilità, le condizioni che si verificano nei diversi compartimenti del tratto gastrointestinale e permette di imitare accuratamente il processo digestivo, con la possibilità di valutare bioaccessibilità e biodisponibilità.  Il sistema, inoltre, consente di studiare le sinergie e le interazioni tra i composti bioattivi caratteristici degli alimenti e il microbiota intestinale.

Le antocianine sono pigmenti polifenolici antiossidanti prodotti dalle piante che vengono usati largamente nell’industria alimentare, cosmetica e farmaceutica. La tecnologia permette di ottenere in breve tempo linee cellulari di patata nelle quali è aumentata la produzione di antocianine altamente acetilate e altamente complesse oltre ad altri composti antiossidanti del gruppo dei polifenoli.

Le piante possono competere con i sistemi di espressione tradizionali (cellule di mammifero, lieviti o batteri) per produrre proteine/peptidi ricombinanti di interesse farmaceutico/industriale/alimentare. Questa tecnologia è denominata “Plant Molecular Farming”. Il team di ricerca CNR-IBBA offre lo studio di nuove strategie per l'espressione e l'ottimizzazione di proteine/peptidi ricombinanti in sistemi vegetali (tessuti vegetali, piante transgeniche, cellule vegetali in coltura). La nostra pipeline è basata sui seguenti moduli:

La celiachia e la sensibilità al glutine non celiaca interessano una quota importante della popolazione mondiale. Inoltre, è in continuo aumento la percentuale di persone che accedono alla dieta gluten free perché percepita più salutare. In precedenza abbiamo sviluppato una procedura enzimatica food grade (transamidazione) per la farina di grano in grado di rendere il glutine incapace di indurre la risposta infiammatoria nell’intestino dei pazienti intolleranti a questa proteina.

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 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.