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”.

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.

Le piante hanno un enorme potenziale per contribuire alla soluzione di un gran numero di problemi che il mondo moderno deve affrontare, che vanno da una scarsa resa dei raccolti a problemi causati dai cambiamenti climatici globali. Il nostro team è in prima linea nell’applicazione e promozione delle biotecnologie vegetali (dalle PCR all’ NGS) per lo studio delle risposte delle piante agli stress biotico e abiotico.

Il dispositivo portatile ha lo scopo di valutare l’esposizione ai campi elettromagnetici prodotti da una apparecchiatura di risonanza magnetica. Il dispositivo (dosimetro) permette di approfondire l’analisi e lo studio dei problemi relativi all’esposizione degli operatori, a partire dagli aspetti tecnico-scientifici correlati all’esposizione, consentendo di realizzare un manuale di buone pratiche (best pratices) nonché di migliorare la formazione professionale degli operatori.

Questa tecnologia riguarda lo sviluppo di nuovi filtri fisici/minerali UV eco-sostenibili aventi per obiettivo quello di offrire importanti innovazioni al settore cosmetico, che incoraggiato dalle iniziative Europee nell’ambito Green-Deal, è alla costante ricerca di nuove componenti per una maggiore tutela della salute dell’uomo e dell’ambiente.

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.

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).

La proposta innovativa ruota attorno a un laboratorio didattico di robotica educativa, frutto di una ricerca sperimentale che mira a coniugare gli approcci educativi più tradizionali con l’uso della robotica. In particolare, si fa uso del robot educativo Thymio, progettato dall’EPFL, come mediatore del processo di apprendimento nel favorire il potenziamento della School Readiness.

L’invenzione riguarda un apparato per la misura della superficie tri-dimensionale (3-D) del mare da piattaforme in movimento (galleggianti). In particolare, l’invenzione è costituita da due o più videocamere digitali sincronizzate che inquadrano, da punti di vista distinti e in remoto, una porzione comune della superficie mare. Un processo di triangolazione permette di ottenere da queste immagini la ricostruzione tri-dimensionale della superficie del mare. L’invenzione si presta particolarmente alla misura delle onde di mare.

Consente uno sviluppo sistemico ed evolutivo delle persone, delle organizzazioni e dei territori superando le criticità degli approcci tradizionali, che si bloccano a causa di riduzioni razionalistiche della complessità, oltre che per la scarsa motivazione. Si risponde così alle esigenze di sostenibilità sociale evidenziate dalla agenda 2030 dell’ONU. La metodologia si basa su 3 pilastri:

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.

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.