Tecnologie

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.

Dispositivi biomedicali inerti con funzione portante modulabile dotati di una peculiare microstruttura composita multi-dominio. Il sistema compositivo di riferimento è Zirconia-Allumina con composizione complessiva prevalente di zirconia o allumina customizzabile.

Abbiamo identificato composti che mostrano un’azione neuroprotettiva in vivo, in modelli di malattie neurodegenerative (es. SMA, Parkinson, Alzheimer, Huntington) ottenuti nell’organismo modello C. elegans. Questi composti consistono in: miscele di estratti naturali (in numero di 22), molecole naturali (15) e molecole sintetiche (11).

La presente tecnologia ha come oggetto la fabbricazione mediante manifattura additiva di gioielli in lega a memoria di forma (SMA). Nei laboratori di Lecco dell’istituto ICMATE, sono stati realizzati dei prototipi di anello in lega NiTi a memoria di forma per mezzo di un processo additivo a letto di polvere (selective laser melting).

Presso IBPM è operativa una piattaforma di microscopia, centro di Riferimento Nikon ( www.imagingplatformibpmcnr.it ), per imaging cellulare ad alta risoluzione su campioni fissati e cellule vive (time-lapse video recording in modalità wide field e convocare spinning disk). Sono possibili acquisizioni multimodali (fluorescenza e luce trasmessa) e multidimensionali (in x,y,z, 4 lunghezze d’onda, nel tempo).

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).

La tecnologia INCIPIT ha consentito l’implementazione di un prodotto terapeutico multifunzionale micro-strutturato ed elettro-conduttivo per il trattamento di pazienti affetti da infarto del miocardio, la principale causa di morte per malattie cardiovascolari. Le terapie attuali (farmaci, bypass e angioplastica) non sono in grado di ripristinare la completa funzionalità del tessuto danneggiato.

Il mobile antisismico Lifeshell è un riparo sicuro in caso di sisma a forma di armadio, tavolo, scrivania o letto. Costruito con pannelli di legno a strati incrociati ad altissima resistenza, Lifeshell utilizza la naturale elasticità del legno e un sistema di connessioni metalliche già collaudato per edifici antisismici per assorbire le imponenti energie dei crolli da sisma.

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.

I modelli 3D organotipici di carcinoma ovarico sono mimo-tumori multicellulari contenenti matrici extracellulari definite, come collagene e fibronectina, cellule tumorali ovariche con caratteristiche genetiche/molecolari specifiche e uno o più tipi di cellule stromali associate al cancro (fibroblasti, cellule mesoteliali, cellule endoteliali) per mimare specifiche nicchie metastatiche (omento, peritoneo, stroma interstiziale) e le complesse interazioni all'interno dei tessuti tumorali.

Il sistema simula, con elevata riproducibilità, le condizioni che si verificano nei diversi compartimenti del tratto gastrointestinale e permette di imitare accuratamente il processo digestivo, con la possibilità di valutare bioaccessibilità e biodisponibilità.  Il sistema, inoltre, consente di studiare le sinergie e le interazioni tra i composti bioattivi caratteristici degli alimenti e il microbiota intestinale.

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.

La tecnologia proposta prevede la messa a punto di substrati SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) attivi concepiti per diagnostica di beni culturali. I substrati vengono preparati a partire da comuni fogli commerciali di ‘polishing film’, usati per la lappatura delle fibre ottiche, la cui rugosità intrinseca (compresa tra 48 e 1000 nm) favorisce l’effetto SERS.  Su questi film vengono depositate tramite Pulsed Laser Deposition (PLD) nanoparticelle di argento o di oro.

Le piante possono competere con i sistemi di espressione tradizionali (cellule di mammifero, lieviti o batteri) per produrre proteine/peptidi ricombinanti di interesse farmaceutico/industriale/alimentare. Questa tecnologia è denominata “Plant Molecular Farming”. Il team di ricerca CNR-IBBA offre lo studio di nuove strategie per l'espressione e l'ottimizzazione di proteine/peptidi ricombinanti in sistemi vegetali (tessuti vegetali, piante transgeniche, cellule vegetali in coltura). La nostra pipeline è basata sui seguenti moduli: