Tecnologie

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.

La drammatica emergenza sanitaria mondiale per la pandemia dovuta al SARS-CoV-2 richiede nuovi dispositivi diagnostici, in grado di identificare la presenza del virus nei campioni biologici dei pazienti. In tale direzione, lo sviluppo di un test innovativo a basso costo, che fornisca l’esito entro pochi minuti, riproducibile e che possa rivelare la presenza diretta anche di poche particelle virali, sarebbe di fondamentale importanza per il monitoraggio e il contenimento della pandemia.

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).

Il conteggio di fotone singolo correlato nel tempo (TCSPC) è considerato il metodo "gold-standard" per le misure di vita media di fluorescenza. Tuttavia, TCSPC richiede l'utilizzo di rivelatori altamente sensibili, non adatti a misurazioni in condizioni di luce ambiente intensa, impedendone così l’utilizzo nelle applicazioni cliniche. L'invenzione qui descritta risolve questo problema sincronizzando la rivelazione della fluorescenza con una sorgente di luce esterna, in modo che i fotoni di fluorescenza e della luce di illuminazione siano temporalmente separati.

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).

L’elettrocromismo è una caratteristica optoelettronica di particolare interesse perché può essere sfruttato nella realizzazione di tecnologie come le finestre intelligenti (Smart Windows) per promuovere l’efficienza energetica, automotive, dispositivi sensoristici o di visualizzazione. I materiali elettrocromici cambiano le loro caratteristiche optoelettroniche, mostrando diverse colorazioni in funzione del campo elettrico applicato.

I modelli 3D organotipici di carcinoma ovarico sono mimo-tumori multicellulari contenenti matrici extracellulari definite, come collagene e fibronectina, cellule tumorali ovariche con caratteristiche genetiche/molecolari specifiche e uno o più tipi di cellule stromali associate al cancro (fibroblasti, cellule mesoteliali, cellule endoteliali) per mimare specifiche nicchie metastatiche (omento, peritoneo, stroma interstiziale) e le complesse interazioni all'interno dei tessuti tumorali.

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).

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:

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).

Recentemente, è stato dimostrato che la spettroscopia Raman può svolgere un ruolo fondamentale per coadiuvare il lavoro dell’anatomopatologo permettendo di effettuare classificazione di campioni oncologici con accuratezza praticamente del 100% nella diagnosi oncologica.

Si tratta di una tecnologia utile alla produzione di molecole bioattive a partire da cellule o da tessuti vegetali. Tali molecole, a seconda della classe di appartenenza, possono trovare utilizzo nei settori alimentare, cosmetico, farmaceutico. In particolare, la tecnologia sviluppata è indirizzata all’ottimizzazione della produzione di molecole bioattive in colture in vitro di cellule o tessuti di specie vegetali che posseggono la via biosintetica dei composti di interesse.

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.