Tecnologie

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.

Progettiamo e analizziamo neoproteine con valore nutrizionale ottimizzato a seconda delle necessità, evitandone la degradazione - mantenendo quindi un’elevata resa di produzione - e l’aggregazione (che potrebbe renderle indigeribili). Le neoproteine vengono prodotte e caratterizzate in sistemi vegetali come bioreattori. Abbiamo già creato zeolina, formata dalla fusione di una proteina dei semi di fagiolo con una porzione di una dei semi di mais.

Con l'avvento di agenti senolitici in grado di rimuovere selettivamente le cellule senescenti nei tessuti “invecchiati”, la percezione delle malattie associate all'età è cambiata dall'essere un fenomeno inevitabile a un fenomeno prevenibile della vita umana. La presente invenzione si inserisce in questa tematica di ricerca con la identificazione di molecole a potenziale attività pro-apoptotica, ovvero ad attività senolitica. L’approccio computazionale prescelto si basa sulla integrazione di approcci di virtual screening ligand-based e structure-based.

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.

Abbiamo individuato la presenza del poco caratterizzato precursore proNGF-A in tessuti umani, depositato la sua sequenza nucleotidica codificante (GenBank MH358394) e dimostrato in vitro e in vivo la sua attività neuroprotettiva e neurotrofica. Abbiamo inserito nella molecola nativa delle mutazioni, identificate attraverso analisi computazionale, che ne permettono la produzione da parte di sistemi di espressione eucariotici, attraverso una metodica validata attualmente su scala di laboratorio.

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.

Il procedimento consiste nel fabbricare membrane composite formate da una matrice polimerica che ingloba una carica di cristalli bidimensionali esfoliati secondo la tecnica avanzata wet-jet milling. Un materiale stratificato è micronizzato per mezzo di getti liquidi a pressione controllata. Materiali bidimensionali con spessore e dimensione laterale nanometrici sono dispersi in un fluido e veicolati all’interno di una matrice polimerica porosa con specifica morfologia.

L’invenzione è un metodo di sintesi colloidale di nanomateriali di semiconduttori V-VI-VII non contenenti elementi tossici. Questo è il primo metodo in assoluto che consente di sintetizzare nanomateriali di semiconduttori ad anioni misti senza elementi tossici, tra i quali i nanocristalli di calcoalogenuri di bismuto, considerati fra i più promettenti candidati alle future tecniche di conversione dell’energia luminosa.

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:

La celiachia e la sensibilità al glutine non celiaca interessano una quota importante della popolazione mondiale. Inoltre, è in continuo aumento la percentuale di persone che accedono alla dieta gluten free perché percepita più salutare. In precedenza abbiamo sviluppato una procedura enzimatica food grade (transamidazione) per la farina di grano in grado di rendere il glutine incapace di indurre la risposta infiammatoria nell’intestino dei pazienti intolleranti a questa proteina.

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.