Tecnologie

Presso IBPM è operativa una piattaforma di microscopia, centro di Riferimento Nikon ( www.imagingplatformibpmcnr.it ), per imaging cellulare ad alta risoluzione su campioni fissati e cellule vive (time-lapse video recording in modalità wide field e convocare spinning disk). Sono possibili acquisizioni multimodali (fluorescenza e luce trasmessa) e multidimensionali (in x,y,z, 4 lunghezze d’onda, nel tempo).

Il docking dinamico virtuale, effettuato nel lab MOLBD3 dellʼIstituto di Biofisica, consente lʼidentificazione di nuovi farmaci attraverso le informazioni strutturali che derivano dallo studio di proteine bersaglio, responsabili di alcune patologie umane. In particolare, effettuiamo screening di farmaci o piccole molecole (librerie commerciali/proprie) contro siti proteici noti, cavità superficiali, superfici di interazioni proteina-proteina (fixed/rigid hotspots) o stati di transizione strutturale (dynamic hotspots).

La tecnologia INCIPIT ha consentito l’implementazione di un prodotto terapeutico multifunzionale micro-strutturato ed elettro-conduttivo per il trattamento di pazienti affetti da infarto del miocardio, la principale causa di morte per malattie cardiovascolari. Le terapie attuali (farmaci, bypass e angioplastica) non sono in grado di ripristinare la completa funzionalità del tessuto danneggiato.

Le strategie terapeutiche contro il cancro aventi come target il ciclo cellulare hanno generalmente fallito nella clinica in quanto prive dell’indice terapeutico necessario a produrre una risposta importante contro le cellule tumorali senza avere al contempo effetti citotossici sulle cellule sane. La chinasi NEK6, implicata nel controllo del ciclo-cellulare, è emersa recentemente come un interessante target per lo sviluppo di nuovi farmaci antitumorali ad elevato indice terapeutico.

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.

Questa invenzione consiste in un metodo di interrogazione e lettura differenziale per sensori chimici basati su Risonanze Plasmoniche di Superficie (SPR). Il punto di partenza per l’applicazione del metodo è l’integrazione dell’unità sensibile SPR (chip) come elemento riflettente intermedio di un risonatore ottico Fabry Perot (FP).

Presso il laboratorio VisLab di IMM è presente un micro-spettroscopio Raman di ultima generazione in grado di effettuare misure vibrazionali ad alta risoluzione spaziale e spettrale, a temperatura controllata e in fast-imaging, per raccogliere informazioni e mappature chimico-fisiche sui campioni senza necessità di preparazione e alterazione degli stessi, dunque per studi non distruttivi e in condizioni di operatività dei sistemi.

Il team di ricerca si pone come obiettivo la creazione di modelli 3D (micro-organi/organoidi) costruiti mediante l’uso di campioni ottenuti da pazienti, sia campioni bioptici che campioni raccolti con tecniche non invasive (condensato dell’aria esalata, l’espettorato indotto, campioni di sangue).

Con l'avvento di agenti senolitici in grado di rimuovere selettivamente le cellule senescenti nei tessuti “invecchiati”, la percezione delle malattie associate all'età è cambiata dall'essere un fenomeno inevitabile a un fenomeno prevenibile della vita umana. La presente invenzione si inserisce in questa tematica di ricerca con la identificazione di molecole a potenziale attività pro-apoptotica, ovvero ad attività senolitica. L’approccio computazionale prescelto si basa sulla integrazione di approcci di virtual screening ligand-based e structure-based.

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

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.

La tecnologia che si sta sviluppando aggiungerà capacità polarimetriche a camere ad immagine nel visibile e vicino ultravioletto, fornendo un dispositivo in grado di misurare simultaneamente i diversi stati di polarizzazione della luce incidente, senza bisogno di polarizzatori esterni. Ciò verrà realizzato aggiungendo degli strati sottili di materiali organici nanostrutturati in grado di assorbire luce con diversi stati di polarizzazione e di convertirli in diversi colori.

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:

L’ottimizzazione dei processi metallurgici risulta oggi cruciale per la progettazione e sviluppo di materiali avanzati in grado di operare e resistere in condizioni estremamente aggressive quali quelle di impianti di produzione di energia, fonti rinnovabili, reattori nucleari di nuova generazione, elettronica avanzata, trasporto a terra, avionica e aerospazio, catalisi, biomedicali, ecc.

Lo sviluppo dei polimeri si sta avvicinando ad una nuova fase di avanzamento in cui le nuove funzionalità, soprattutto in combinazione con polimeri conduttivi e nanomateriali, sono più efficaci. In tale contesto, lo studio dei nuovi composti è la chiave per consentire lo sviluppo di tecnologie dirompenti come l’additive manufacturing. L'aumento della conduttività elettrica apre la strada a una nuova classe di oggetti da prototipare a basso costo con un elevato livello di personalizzazione.