Tecnologie

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 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.

Lo studio delle proteine è tipicamente limitato a nozioni, a volte con l'ausilio di modelli ottenuti da programmi di visualizzazione. Una conoscenza di questo tipo é utile, ma limita la capacità di acquisire una conoscenza più diretta, quasi mai porta alla consapevolezza delle dimensioni, e risulta particolarmente difficile per chi non ha una forte capacità di immaginazione tridimensionale.

L’infrastruttura NanoMicroFab consente di supportare le aziende operanti nell’ambito della micro e nanoelettronica attraverso la fornitura di materiali, lo sviluppo di processi e dispositivi, la progettazione e la caratterizzazione di materiali e dispositivi.

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.

Al giorno d’oggi nell’ambiente e nei prodotti alimentari è presente una quantità di composti, sia naturali che di sintesi, il cui ruolo a livello dell’organismo non è ancora determinato né indagato.

Le antocianine sono pigmenti polifenolici antiossidanti prodotti dalle piante che vengono usati largamente nell’industria alimentare, cosmetica e farmaceutica. La tecnologia permette di ottenere in breve tempo linee cellulari di patata nelle quali è aumentata la produzione di antocianine altamente acetilate e altamente complesse oltre ad altri composti antiossidanti del gruppo dei polifenoli.

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.

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).

Presentiamo una tecnologia per l’isolamento multiscala (analitica-di laboratorio-di produzione) di Vescicole Extracellulari (VE), che supera le limitazioni dei metodi attualmente disponibili.

La tecnologia si riferisce allo sviluppo di un’innovativa sorgente di plasma (gas ionizzato) operante a pressione atmosferica e a bassi livelli di potenza elettrica. Mediante tale sorgente è prodotto un plasma freddo, caratterizzato da una temperatura ionica molto inferiore a quella elettronica. La parziale ionizzazione di un flusso di elio è ottenuta grazie all’applicazione di una tensione variabile (radiofrequenza) tra due griglie parallele poste in direzione perpendicolare a quella del flusso stesso.

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.