Tecnologie

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.

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.

Presentiamo un dispositivo ultra-compatto, configurabile ed impiantabile per realizzare un’interfaccia uomo-macchina. Il sistema può essere applicato per monitorare e stimolare, con un’accuratezza spaziale e temporale elevata, l’attività cerebrale. Inoltre permette l’implementazione di protocolli di tipo closed-loop per una comunicazione bidirezionale a bassa latenza. Il sistema può essere applicato anche per sistemi in vitro per indurre e monitorare la crescita di cellule o per applicazioni esterne come la stimolazione transcranica.

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:

L'inserimento di programmi eseguibili all'interno di QR code è una nuova tecnologia, abilitante per molti contesti applicativi della vita di tutti i giorni. In tutte le condizioni in cui l'accesso a Internet risulti non disponibile, l'utilizzo di un QR code è limitato alla lettura dei dati in esso contenuti, senza nessuna possibilità di interazione.

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

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%.

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).

Le tecnologie di flusso per la sintesi di intermedi chimici hanno grandi potenzialità a livello industriale e la sintesi di nanoparticelle (NPs) può velocizzare lo sviluppo di nuovi prodotti. In questo contesto si inserisce la tecnologia per la sintesi di NPs. Nello specifico, le NPs (Au, Ag, o Pt) vengono sintetizzate in un singolo passaggio e sono funzionalizzate con stabilizzanti polimerici (come PVP, PVA, PEG o altri) o con frammenti tio-glicosidici.

Sintesi su larga scala di nanoeterostrutture colloidali inorganiche di TiO2@WO3-x basate su eterogiunzioni multicomponente semiconduttore (TiO2)-plasmonico (WO3-x).

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.