Tecnologie

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.

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.

La tecnologia da noi sviluppata, chiamata "Zinc-Finger Artificial Transcription Factors (ZF-ATFs)", permette di progettare, costruire e selezionare geni artificiali codificanti per proteine in grado di riconoscere e legare "potenzialmente" qualsiasi sequenza di DNA.

Abbiamo utilizzato la tecnologia ZF-ATF per riprogrammare l’espressione di geni "benefici" in grado di contrastare efficientemente l'effetto negativo di geni mutati correlati a patologie rare.

La piattaforma HistoPlat  prevede lo sviluppo e validazione di un algoritmo matematico, potenzialmente abbinabile ad un software di analisi di immagine, che, mediante un approccio multiparametrico comprendente l’analisi immunoistochimica di espressione e di localizzazione di più marcatori, consenta all’istopatologo o all’oncologo di ottimizzare la diagnosi e la prognosi, e di prevedere la risposta clinica a terapie mirate verso target molecolari validati e/o innovativi, tenendo conto anche della variabilità individuale di ciascun paziente.

Oggetto della tecnologia è lo sviluppo di una piattaforma di idrogeli iniettabili per applicazioni nel rilascio localizzato di farmaci e nella medicina rigenerativa. Caratteristica che accomuna tutti i sistemi che rientrano nell’ambito della tecnologia è l’impiego di poli(eteri uretani) (PEU) ingegnerizzati ad-hoc come polimeri costituenti gli idrogeli.

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.

Le strategie terapeutiche contro il cancro aventi come target il ciclo cellulare hanno generalmente fallito nella clinica in quanto prive dell’indice terapeutico necessario a produrre una risposta importante contro le cellule tumorali senza avere al contempo effetti citotossici sulle cellule sane. La chinasi NEK6, implicata nel controllo del ciclo-cellulare, è emersa recentemente come un interessante target per lo sviluppo di nuovi farmaci antitumorali ad elevato indice terapeutico.

L'omica integrativa ha aperto nuove sfide nella moderna medicina di precisione in ambito oncologico, tra cui l'identificazione i) di nuovi marcatori tumorali per diagnosi precoci, precise e poco invasive e ii) di innovativi bersagli molecolari per applicazioni terapeutiche. I nostri studi sul medulloblastoma, un tumore infantile altamente maligno, hanno contribuito all'individuazione di molecole di RNA che soddisfano tali requisiti.

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.

Un approccio innovativo per la cura delle ulcere diabetiche e venose, caratterizzate da un difficile processo di guarigione e pertanto a rischio potenziale di infezione e quindi di ospedalizzazione e amputazione dell’arto, è rappresentato dalla somministrazione locale di fattori "bioattivi" attraverso l'uso di matrici sintetiche e/o biologiche che consentono un rilascio graduale e controllato in modo da ottenere così una guarigione migliore e in tempi più rapidi.

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.

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).