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.

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.

EXPO è un software finalizzato alla determinazione della struttura atomica di materiali di varia natura (organici, metallorganici, inorganici), disponibili nella forma di polveri microcristalline, per risalire alle relazioni struttura-proprietà. EXPO richiede la formula molecolare del materiale, i dati sperimentali di diffrazione X e, in alcuni casi, la geometria molecolare attesa.

QUALX è un software per l’analisi qualitativa e semi-quantitativa di materiali (organici, metallorganici, inorganici), disponibili in forma di polveri microcristalline. Esso è dotato di un database distribuito insieme al software. QUALX identifica la fase chimica cristallina, una o più di una, presente in un materiale e determina approssimativamente le percentuali in peso di ciascuna fase presente in una miscela. QUALX necessita solo di dati sperimentali di diffrazione X.

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).

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.

Le forme più severe di asma e Broncopatia Cronica Ostruttiva (BPCO) sono associate ad una scarsa risposta ai farmaci steroidei che ne rende necessario un impiego ad alto dosaggio con aumentata insorgenza di effetti collaterali. L’impiego delle nanotecnologie può costituire un approccio terapeutico innovativo per il trattamento di asma e BPCO. Lo sviluppo di nuove formulazioni inalatorie tramite l’utilizzo di nanomateriali e nanotecnologie innovative offre numerosi vantaggi rispetto alle formulazioni farmacologiche tradizionali.

Ai processi enzimatici di prima generazione, secondo il principio "singola reazione–singolo enzima", si preferiscono combinazioni di più enzimi in una catena produttiva, per la sintesi di composti ad alto valore aggiunto partendo da substrati semplici ed economici. Un requisito importante per ottenere il controllo nelle “reazioni enzimatiche a cascata” è la capacità di trasportare da un biocatalizzatore a quello successivo i vari intermedi, limitando al più possibile la diffusione di questi ultimi nel solvente.

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.

La leishmaniosi è una zoonosi causata dal protozoo del genere Leishmania che, attraverso un flebòtomo, colpisce sia gli esseri umani che gli animali. Dopo la malaria e la filariosi linfatica, la leishmaniosi è la terza malattia più incidente a scala globale. Leishmania infantum è la specie diffusa nel continente Europeo e nel bacino Mediterraneo. In Italia, dalle zone costiere collinari e isole maggiori l'infezione si è espansa in molte aree prealpine e del nord Italia.

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.

Volis è una piattaforma online per la somministrazione di test di valutazione della comprensione della LIS (Lingua dei Segni Italiana), rivolti a bambini che usano la LIS, in età prescolare e scolare. Le conseguenze legate ad alcune difficoltà come la sordità, le disabilità intellettive, i disturbi dello spettro autistico possono limitare gli apprendimenti scolastici, le relazioni sociali e, più in generale, la comunicazione. La LIS può essere un’opportunità per i bambini che hanno difficoltà nella comprensione e nell’utilizzo di una lingua parlata.

Le tecniche di imaging a raggi X possono funzionare in i) "modalità full-field" in cui l'oggetto da studiare (o parte di esso) è completamente illuminato dal fascio di raggi X; ii) "modalità a scansione" in cui un fascio di raggi X, focalizzato attraverso un'ottica opportuna, illumina in successione aree contigue del campione in esame e l'onda trasmessa viene misurata da un rivelatore posto ad una distanza adeguata da esso.