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.

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.

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).

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.

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.

WSense fornisce strumenti di monitoraggio in situ, bidirezionali, in tempo reale, customizzabili e modulari, in grado di inviare allarmi in tempo reale. Consentono di monitorare l’intera colonna d’acqua ovvero su superfici scalabili da poche decine di metri quadrati a centinaia o migliaia di metri quadrati in funzione del numero di nodi dispiegati in base alle necessità. Il sistema di monitoraggio è realizzato mediante nodi di comunicazione wireless sottomarina (W-Node) integrati con sonde per monitorare vari parametri.