Tecnologie

La Biocrystal Facility, un laboratorio multidisciplinare nato nell’Istituto di Biologia e Patologia Molecolari del CNR in collaborazione con il Dipartimento di Scienze Biochimiche dell’Università Sapienza, ha come obiettivo quello di supportare i ricercatori italiani e le aziende nella progettazione di nuovi farmaci e vaccini attraverso lo “structure-based drug design”.

La tecnologia, sviluppata dal CNR-ICB, si basa un bioprocesso innovativo chiamato “Caphnophilic (CO2-requiring) Lactic Fermentation (CLF)”, sviluppato nel batterio ipertermofilo Thermotoga neapolitana (EP patent: EP2948556B1), che permette la produzione di idrogeno “verde” e la cattura e valorizzazione della CO2 in acido L-lattico (98% e.e.).

La presente tecnologia permette di ottenere nuovi materiali polimerici macroporosi e superassorbenti in grado di rimuovere contaminanti tossici dall'acqua e dal suolo. In particolare il nostro sistema possiede ottime proprietà sequestranti nei confronti di ioni arseniato As(V), cromato Cr (VI), and borate (III). I materiali sono realizzati mediante criopolimerizzazione radicalica del monomero 4’-vinil-benzil-N-metil-D-glucammina e/o di sue miscele con idrossietil-metacrilato (HEMA).

CNR-ISTEC sviluppa compositi geopolimerici per applicazioni termo-strutturali, quali: intercapedini autoportanti; isolanti termici e acustici; barriere termiche e taglia-fuoco; rivestimenti per alta temperatura e damping; stampi e anime per la fonderia; schiume e rivestimenti refrattari. I geopolimeri sono materiali consolidati per via chimica a T<300 °C. Essendo polimeri inorganici senza acqua in struttura tollerano le alte temperature: sono incombustibili, non sviluppano gas o fumi e non esplodono.

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.

Oggetto della tecnologia è lo sviluppo di una piattaforma di idrogeli iniettabili per applicazioni nel rilascio localizzato di farmaci e nella medicina rigenerativa. Caratteristica che accomuna tutti i sistemi che rientrano nell’ambito della tecnologia è l’impiego di poli(eteri uretani) (PEU) ingegnerizzati ad-hoc come polimeri costituenti gli idrogeli.

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.

La realizzazione di strati porosi su superfici estese trova applicazione in vari settori. A seconda della natura/composizione e spessore del deposito, ed in funzione di materiali con cui si interfaccia, un ricoprimento poroso può offrire trasparenza, flessibilità, alta reattività e capacità di intermixing con altri materiali solidi liquidi o gassosi.

Un approccio innovativo per la cura delle ulcere diabetiche e venose, caratterizzate da un difficile processo di guarigione e pertanto a rischio potenziale di infezione e quindi di ospedalizzazione e amputazione dell’arto, è rappresentato dalla somministrazione locale di fattori "bioattivi" attraverso l'uso di matrici sintetiche e/o biologiche che consentono un rilascio graduale e controllato in modo da ottenere così una guarigione migliore e in tempi più rapidi.

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.

La Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare allo Stato Solido (SSNMR) è oggi una delle tecniche più potenti per la caratterizzazione di materiali e sistemi solidi, ma anche di materiali cosiddetti “soffici”. Questa spettroscopia permette di caratterizzare in dettaglio le proprietà strutturali e dinamiche su ampie scale spaziali (0.1-100 nm) e temporali (10²-10^-11 s). Conoscere queste proprietà significa ottenere una conoscenza profonda di un materiale e orientarne il design e l’ottimizzazione.

Gli studi genetici negli ultimi anni sono stati strategici nell’individuazione di bersagli terapeutici per patologie complesse. Questi studi hanno identificato migliaia di varianti genetiche che contribuiscono all’insorgenza di malattie e/o alla modifica di parametri misurabili (fenotipi) aventi un impatto importante sullo stato di salute. Il meccanismo di azione di molte delle varianti  e quindi le molecole target, sono tuttavia ancora poco noti.

I geopolimeri appartengono alla classe delle ceramiche consolidate per via chimica: sono sintetizzati a bassa temperatura e sono eco-sostenibili, poiché oltre alla bassa temperatura di consolidamento richiesta dal processo possono essere prodotti anche a partire da materie prime seconde e scarti industriali di varia natura, riducendo così la richiesta energetica e l’impatto ambientale dell’intero ciclo produttivo.

Nel campo della medicina di precisione e rigenerativa, nelle terapie mirate (ad es. terapie antitumorali e antimicrobiche), e nelle applicazioni nei settori cosmetico e nutraceutico è importante disporre di sistemi di nano-delivery sempre più sicuri, efficienti e specifici.