Tecnologie

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.

In ottica di bioeconomia, l’innovazione prevede lo sviluppo di una piattaforma green di conversione di materie prime di origine biologica, come la frazione organica dei rifiuti, in molecole bio-based di valore, non trascurando la produzione di biometano. La logica è quella dei processi “a cascata” con l’integrazione di un pretrattamento termico innovativo seguito da una separazione di fase e da processi di conversione biologica.

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.

La sostituzione di monomeri di derivazione fossile nei materiali termoindurenti è fondamentale per far fronte ai problemi di impatto ambientale legati all’uso delle resine tradizionali. Il gruppo di ricerca ha sviluppato un protocollo di preparazione di resine termoindurenti a partire da oli vegetali con differente composizione, in sostituzione dei tradizionali monomeri. I materiali ottenuti hanno un contenuto di carbonio di origine naturale che supera l’80%.

Il sistema proposto è basato su un elettrocardiografo ad alta risoluzione dove gli elettrodi vengono posizionati sull’addome della madre. I segnali elettrocardiografici acquisiti sono elaborati con un software completamente non-supervisionato per l’estrazione dell’ECG fetale, che combina separazione delle componenti indipendenti, la cancellazione dell’ECG materno e l’ottimizzazione di un indice di qualità.

La proposta consiste in un sensore quantistico basato su un risonatore superconduttore. Il principio di funzionamento del sensore sfrutta la crescita esponenziale della suscettibilità in prossimità di una transizione di fase critica, attraverso la quale il sistema passa rapidamente da uno stato di equilibrio ad uno di forte emissione, in risposta a deboli segnali elettromagnetici. Il sensore permette quindi di rilevare la presenza di segnali nelle microonde o nelle frequenze radio, con una sensibilità che raggiunge il limite di detezione di singolo fotone.

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).

La tecnologia proposta si basa sul concetto di Power-Over-Fibre (PoF), che prevede la trasmissione di dati e potenza su una fibra ottica. Questa tecnologia è adatta per le applicazioni in cui il tradizionale cablaggio in rame è poco pratico o indesiderabile. Questo è il caso dei pantografi, dove esiste una grande differenza di potenziale tra la catenaria e la terra, e quindi qualsiasi contatto elettrico deve essere evitato per motivi di sicurezza. Inoltre, i pantografi operano in un ambiente con interferenze elettromagnetiche (EMI) molto elevate.

Il TNBC colpisce ogni anno circa 170.000 pazienti in tutto il mondo e rappresenta il 15-20% dei tumori al seno; rispetto agli altri tipi di tumore al seno, il TNBC è più aggressivo e precoce. La sua diagnosi, resa difficile dall’esistenza di sottotipi con caratteristiche differenti, è fondamentale per stabilire la prognosi e la terapia personalizzata.

La contaminazione ambientale è un tema di primaria importanza. Nelle aree dove l’esposizione a contaminanti quali metalli pesanti (MP) o gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) è maggiore, si osserva un’aumentata incidenza di patologie cronico-degenerative come quelle oncologiche. Evidenze scientifiche riportano che alcuni fitochimici, sono in grado di interagire con MP ed IPA interferendo con il loro metabolismo cellulare, contribuendo a ridurne le concentrazioni tissutali oppure inibendo i meccanismi citotossici da essi innescati.

Gli specchi per applicazioni spaziali, oltre ad offrire le necessarie caratteristiche ottiche, devono essere leggeri, resistenti alle sollecitazioni meccaniche del viaggio, ed insensibili alle escursioni termiche legate ai cicli luce-ombra. I materiali ottici standard soddisfano facilmente i requisiti ottici e termici, ma sono fragili, e necessitano di alti spessori (normalmente 1/6 del diametro).

Lo strumento in via di sviluppo consiste in uno spettrometro Raman portatile non convenzionale. Gli spettrometri Raman rilevano la composizione molecolare della superficie dei materiali, essenziale per la loro identificazione. La peculiarità dello strumento in oggetto consiste nell’acquisizione simultanea di spettri Raman a fuoco sulla superficie del materiale e a diverse distanze (offset) micrometriche dal punto di focalizzazione del fascio laser.

Recentemente, è stato dimostrato che la spettroscopia Raman può svolgere un ruolo fondamentale per coadiuvare il lavoro dell’anatomopatologo permettendo di effettuare classificazione di campioni oncologici con accuratezza praticamente del 100% nella diagnosi oncologica.

Si tratta di una tecnologia utile alla produzione di molecole bioattive a partire da cellule o da tessuti vegetali. Tali molecole, a seconda della classe di appartenenza, possono trovare utilizzo nei settori alimentare, cosmetico, farmaceutico. In particolare, la tecnologia sviluppata è indirizzata all’ottimizzazione della produzione di molecole bioattive in colture in vitro di cellule o tessuti di specie vegetali che posseggono la via biosintetica dei composti di interesse.