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.

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.

Al giorno d’oggi nell’ambiente e nei prodotti alimentari è presente una quantità di composti, sia naturali che di sintesi, il cui ruolo a livello dell’organismo non è ancora determinato né indagato.

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.

Il prototipo utilizza sensori di umidità del suolo che attraverso una misura della permittività dielettrica stimano il contenuto d’acqua nel profilo del terreno sulla base del quale è avviata l‘ irrigazione attraverso elettrovalvola comandate da relè. Il sistema è stato sviluppato utilizzando tecnologie OpenSource. Nello specifico per le componenti hardware si è utilizzato un single-board computer Raspberry PI 3B+ insieme a un 4G LTE Wi-Fi router e un convertitore modbus rs485/USB.

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.

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).

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 software è basato su modelli matematici in grado di simulare l’andamento nel tempo dei diversi stadi di una popolazione di insetti infestanti a partire da dati ambientali raccolti da capannine meteo poste in una zona di interesse e a informazioni riguardanti lo stadio di sviluppo della pianta ospite. I modelli sono di due tipi: fenologico, che fornisce informazioni sulla suddivisione della popolazione in stadi in funzione del tempo e demografico che permette di conoscere anche l’abbondanza in ogni stadio in cui è suddivisa la specie.

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.