Tecnologie

Il Proof of Concept A.L.I.C.E. o “Actuators based on Light sensitive CompositE” mira allo sviluppo di materiali innovativi attraverso processi di stampa 3D/4D e li utilizza come attuatori nell'ambito del fotovoltaico, del solare a concentrazione, del solare termodinamico ed in altre applicazioni come deflettori ottici, microvalvole ottiche e switch ottici.

La tecnologia riguarda la realizzazione di antenne ottiche planari composte da film sottili in metallo e materiali dielettrici per l’efficiente direzionamento della luce emessa da sorgenti luminose, quali molecole fluorescenti e bio-marcatori. Si compongono di uno strato riflettore, adiacente al substrato, ed uno direttore, semiriflettente, tra i quali è posizionato l’emettitore, integrato in uno strato omogeneo dielettrico.

Gli aptameri, oligonucleotidi a singolo filamento che si legano ad alta affinità ad una proteina bersaglio, sono selezionati da ampie librerie mediante cicli ripetuti di incubazione della libreria con il bersaglio, recupero e amplificazione degli oligonucleotidi legati (tecnologia SELEX, Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment). La SELEX può essere applicata per la generazione di aptameri contro una proteina di interesse o per l’identificazione di biomarcatori che caratterizzano uno specifico fenotipo cellulare.

B-ME ha sviluppato il primo elettrodo composito termoplastico, a base di poliesteri bio-derivati e bio-degradabili e nanofibre di carbonio. È metal-free, elettricamente conduttivo e con buone proprietà termo-meccaniche, una sfidante combinazione di tre caratteristiche in un singolo prodotto. Al meglio della nostra conoscenza, analoghi elettrodi-film bioderivati termoplastici non sono stati prodotti o resi disponibili in commercio fino ad ora.

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.

L’invenzione consiste in un metodo e un apparato per l'erogazione a bassa pressione (uguale o minore di 10^-7 Torr) di fluoro monoatomico per la reazione con superfici in un ambiente ultra pulito. Grazie ai bassi valori di pressione coinvolti nel metodo proposto, i rischi connessi all’uso del fluoro sono ridotti al minimo.

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.

I nanofili di silicio (SiNWs) sono strutture con diametri che possono variare da qualche decina a qualche centinaia di nanometri, e lunghezze che vanno da poche centinaia di nanometri a millimetri. I SiNWs sono realizzati presso i laboratori dell'IMM-CNR, sezione di Roma, con tecnologie di tipo bottom-up, come la deposizione PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition), a temperature di crescita sufficientemente basse (≤350°C) da essere compatibili con substrati plastici o vetrosi.

Lo sviluppo della tecnologia risale a circa 25 anni fa, implementando negli anni innovazioni su singoli componenti. Il metodo di indagine fornisce un set di immagini acustiche 2D risolte in frequenza, per la rilevazione del danno strutturale (distacchi, delaminazioni, indebolimento strutturale) in strutture multistrato e manufatti artistici (dipinti murali, affreschi, pannelli ceramici, dipinti su tavola). Recentemente, interessanti risultati sono stati ottenuti studiando il degrado relativo alla presenza di umidità nelle murature antiche.

CNR-ISTEC sviluppa compositi geopolimerici per applicazioni termo-strutturali, quali: intercapedini autoportanti; isolanti termici e acustici; barriere termiche e taglia-fuoco; rivestimenti per alta temperatura e damping; stampi e anime per la fonderia; schiume e rivestimenti refrattari. I geopolimeri sono materiali consolidati per via chimica a T<300 °C. Essendo polimeri inorganici senza acqua in struttura tollerano le alte temperature: sono incombustibili, non sviluppano gas o fumi e non esplodono.

La tecnologia proposta offre un metodo innovativo e versatile per rilevare cricche e difetti nei materiali isolanti di dispositivi polarizzati elettricamente, ad esempio rivestimenti e depositi dielettrici su metalli, specialmente in ambienti con gas a bassa pressione. Utilizza un plasma ionizzato che interagisce uniformemente con la superficie isolante, permettendo di rilevare difetti invisibili a occhio nudo. Il rilevamento avviene in un singolo test senza modificare le condizioni ambientali e senza rischiare scariche elettriche dannose.

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.

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.

La realizzazione di strati porosi su superfici estese trova applicazione in vari settori. A seconda della natura/composizione e spessore del deposito, ed in funzione di materiali con cui si interfaccia, un ricoprimento poroso può offrire trasparenza, flessibilità, alta reattività e capacità di intermixing con altri materiali solidi liquidi o gassosi.