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.

Il principio di funzionamento della giunzione VTTJ è estremamente semplice. Due parti (almeno una di forma tubolare) sono avvitate una nell’altra con una certa interenza meccanica che crea una guarnizione metallica. Una parte presenta una cava cilindrica, la seconda presenta un anello conico, il cui diametro è leggermente maggiore di quello della cava cilindrica. Quando le due parti sono avvitate insieme, c’è una deformazione plastica nella regione di interferenza meccanica.

L’idea è quella di migliorare le tecniche di tracciabilità/rintracciabilità dei prodotti della pesca  attraverso l’applicazione di “tecnologie omiche” nello studio della microbiota.

EXPO è un software finalizzato alla determinazione della struttura atomica di materiali di varia natura (organici, metallorganici, inorganici), disponibili nella forma di polveri microcristalline, per risalire alle relazioni struttura-proprietà. EXPO richiede la formula molecolare del materiale, i dati sperimentali di diffrazione X e, in alcuni casi, la geometria molecolare attesa.

QUALX è un software per l’analisi qualitativa e semi-quantitativa di materiali (organici, metallorganici, inorganici), disponibili in forma di polveri microcristalline. Esso è dotato di un database distribuito insieme al software. QUALX identifica la fase chimica cristallina, una o più di una, presente in un materiale e determina approssimativamente le percentuali in peso di ciascuna fase presente in una miscela. QUALX necessita solo di dati sperimentali di diffrazione X.

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).

Quantificazione diretta della percentuale di arabica in miscele di caffè tostato e macinato arabica/robusta mediante l’impiego combinato di spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) in soluzione ed analisi statistica multivariata. In particolare viene analizzato il contenuto dei metaboliti presenti in estratti acquosi di caffè e confrontato con i dati presenti nel database in nostro possesso.

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.

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.

L'Open Chemistry Database, OChemDb, è un portale web per la ricerca e l’analisi di informazioni cristallochimiche relative a composti organici, inorganici, metallorganici, e fornisce informazioni statistiche su distanze di legame, angoli di legame, angoli di torsione, tipi di atomi e gruppi spaziali. Per ottenere le precedenti informazioni, OChemDb include e interroga un database, appropriatamente disegnato, e contenente strutture cristalline già risolte.

Applicazione di spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) ad alto campo in soluzione ed analisi statistica multivariata per la differenziazione geografica di pomodoro concentrato italiano e cinese. In particolare viene analizzato il contenuto di metaboliti presenti in estratti acquosi di pomodoro concentrato.

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.

E' stato messo a punto un procedimento con lo scopo di trattare contemporaneamente migliaia di organismi modello C.elegans, dall'uovo all'adulto invecchiato, in liquido in piastre da 96 o 384 pozzetti. Questa procedura può essere utilizzata per eseguire screening farmacologici e tossicologici di milioni di composti, in volumi molto piccoli e su milioni di animali. Grazie alla facile manipolazione si possono effettuare analisi semiautomatiche utilizzando lettori di piastre o strumenti di High Content Screening.