Tecnologie

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.

La Biocrystal Facility, un laboratorio multidisciplinare nato nell’Istituto di Biologia e Patologia Molecolari del CNR in collaborazione con il Dipartimento di Scienze Biochimiche dell’Università Sapienza, ha come obiettivo quello di supportare i ricercatori italiani e le aziende nella progettazione di nuovi farmaci e vaccini attraverso lo “structure-based drug design”.

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 batteriofagi filamentosi per dimensione, biodistribuzione in vivo e facilità di ingegnerizzazione, sono considerati nanoparticelle naturali. La tecnologia sviluppata permette la costruzione di fagi veicolanti antigeni proteici e lipidi immunomodulanti. Grazie all’alto contenuto di residui idrofobici, le proteine del capside fagico hanno alta affinità di legame ai lipidi, permettendo la coniugazione di lipidi immunostimolatori.

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.

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.

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.

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.

Recentemente, le vescicole si sono dimostrate uno strumento prezioso e innovativo contro le malattie neurodegenerative. In particolare, nel settore Biotech ci si aspetta una sempre più profonda penetrazione di nuovi modelli di cura e farmaci biologici basati su terapie cellulari, subcellulari e vescicole

Il brevetto si basa sulla produzione di nanovescicole a base di mielina (MyVes) prodotte mediante microfluidica a partire dalla mielina estratta da tessuto cerebrale. Tali vescicole trovano due grandi campi di applicazioni come potenziali farmaci o come integratori/nutraceutici.

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.

NANOINCICLO è una tecnologia basata sull’utilizzo di ciclodestrine (CD) nanostrutturate per il biotrasporto mirato di farmaci quali antitumorali, farmaci  fotodinamici, antiinfiammatori, antivirali, antibatterici, nutraceutici e metalli con proprietà terapeutiche e diagnostiche. Le CDs di successo per la tecnologia proposta sono FDA-approved o in fase sperimentale pre-clinica avanzata e comprendono CDs monomeriche naturali e funzionalizzate, polimeriche e anfifiliche.

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.

L'inserimento di programmi eseguibili all'interno di QR code è una nuova tecnologia, abilitante per molti contesti applicativi della vita di tutti i giorni. In tutte le condizioni in cui l'accesso a Internet risulti non disponibile, l'utilizzo di un QR code è limitato alla lettura dei dati in esso contenuti, senza nessuna possibilità di interazione.

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).

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.