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.

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.

Il dispositivo descritto riguarda un sistema di imaging, programmabile e autonomo per l'acquisizione e l'elaborazione di immagini di soggetti con dimensioni superiori ad un 1 cm (es. Zooplancton gelatinoso, pesci, rifiuti, manufatti), presenti sul fondale marino oppure lungo la colonna d'acqua, in acque profonde oppure costiere. Il dispositivo è in grado di riconoscere e classificare il contenuto dell'immagine acquisite attraverso algoritmi di riconoscimento e classificazione di immagini.

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).

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 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.

Lo sviluppo degli strumenti per il genome editing ha rivoluzionato il modo in cui pensiamo e affrontiamo la genetica. L’utilizzo di Cas9 o delle sue varianti permette di agire su siti specifici del genoma umano inducendo delezioni ed inserzioni in maniera più o meno controllata. Negli ultimi anni è emersa una nuova classe di strumenti per il genome editing: i base editor (BE), frutto della fusione tra una Cas9 modificata, che serve per indirizzare il BE sul bersaglio, e una deaminasi attiva sul DNA, che media l’editing C>T o A>G.

La piattaforma permette l’utilizzo di una rete di sensori con nodi sparsi su campi coltivati o nell’ambiente per il monitoraggio di parametri della pianta e/o di fattori ambientali vari. L'architettura prevede dei nodi LoRa per la comunicazione a medio raggio interfacciati con un centro stella NB-IoT per la comunicazione a lungo raggio. La piattaforma include un server web e un database MySQL per la memorizzazione e la consultazione dei dati. L'architettura della rete è scalabile, consentendo di adattarsi alla dimensione del territorio da monitorare.

La piattaforma permette l’acquisizione di dati da sensori commerciali e/o realizzati ad hoc. Attualmente il sistema è integrato in un dispositivo indossabile da polso (bracciale) nel quale sono stati implementati dei sensori di deformazione basati su elastomeri conduttivi per la rilevazione dei movimenti di mano/braccio/polso. La piattaforma integra al suo interno sensori inerziali che permettono di acquisire informazioni sui movimenti del soggetto. Un algoritmo di sensor-fusion permette la rivelazione avanzata dei movimenti (gesture, orientamento 3D).

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.

L’ottimizzazione dei processi metallurgici risulta oggi cruciale per la progettazione e sviluppo di materiali avanzati in grado di operare e resistere in condizioni estremamente aggressive quali quelle di impianti di produzione di energia, fonti rinnovabili, reattori nucleari di nuova generazione, elettronica avanzata, trasporto a terra, avionica e aerospazio, catalisi, biomedicali, ecc.

Tecniche deposizione da soluzione chimica di precursori metal-organici hanno permesso la ricerca e lo sviluppo di strati sottili ossidi semplici e composti come Pb(Zr,Ti)O3, e Al2O3, fino all’applicazione industriale in dispositivi piroelettrici o capacitori. Le tecniche di deposizione usano spin-on o dip-coating. I vantaggi di queste tecniche sono:

(i) bassi costi di apparecchiatura e di reattivi

(ii) deposizione su larghe aree

(iii) basse temperature di cristallizzazione

Le strutture di rete che necessitano l'utilizzo di una banca dati comune risentono del rischio insito nel trattamento di dati identificativi che sono necessari per consentire la condivisione delle informazioni e l'aggiornamento e trattamento dei dati con pari livello di accesso tra i nodi della rete. Questa condivisione però potrebbe comportare rischi di vulnerabilità nel momento in cui i dati identificativi sono scambiati tra i nodi della rete.