Tecnologie

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.

Presso IFN-CNR, in collaborazione con Politecnico di Milano-dipartimento di Fisica, abbiamo sviluppato approcci di microscopia Raman compatibili con lo studio e la caratterizzazione di campioni di interesse biologico e industriale. In dettaglio la nostra struttura ospita un microscopio Raman spontaneo confocale autocostruito e con le seguenti caratteristiche: due laser di eccitazione (660nm e 785nm), microscopio invertito (Olympus IX-73) e accoppiato a spettrometro/CCD Princeton.

Lo studio delle proteine è tipicamente limitato a nozioni, a volte con l'ausilio di modelli ottenuti da programmi di visualizzazione. Una conoscenza di questo tipo é utile, ma limita la capacità di acquisire una conoscenza più diretta, quasi mai porta alla consapevolezza delle dimensioni, e risulta particolarmente difficile per chi non ha una forte capacità di immaginazione tridimensionale.

La messa a punto e lo sviluppo di una innovativa piattaforma di screening di estratti naturali marini guidati da saggi biologici rappresenta uno dei principali prodotti sviluppati all’interno del progetto Antitumor Drugs and Vaccines from the SEa (ADViSE) che si propone di fornire una nuova visione nei processi di Drug Discovery. Tale piattaforma mira all'individuazione rapida ed efficiente di molecole naturali utili come lead farmaceutici per la lotta alle patologie oncologiche con la finalità di sviluppare nuovi immunoterapici, immunomodulatori

Mettiamo a disposizione di aziende del campo dell’alimentazione, nutraceutica e sviluppo/riposizionamento di farmaci, le competenze e strumentazione all’avanguardia dei nostri laboratori per il monitoraggio di parametri biologici quali: vitalità, benessere, attività metabolica, ma anche sofferenza, stress, tossicità cellulari. L’utilizzo di metodiche di imaging con sonde fluorescenti/bioluminescenti di ultima generazione, e la possibilità di acquisizioni in time-lapse, garantiscono l’analisi di tali parametri nel tempo.

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 sistema proposto è basato su un elettrocardiografo ad alta risoluzione dove gli elettrodi vengono posizionati sull’addome della madre. I segnali elettrocardiografici acquisiti sono elaborati con un software completamente non-supervisionato per l’estrazione dell’ECG fetale, che combina separazione delle componenti indipendenti, la cancellazione dell’ECG materno e l’ottimizzazione di un indice di qualità.

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).