SCIENZE DELLA VITA (work in progress)

Il gruppo di ricerca interdisciplinare di ISIS@IRMACO, che opera per ricerca e sviluppo nel settore della salute, si avvale di chimici, fisici e medici con riconosciute competenze a livello internazione sia nel campo dei sensori fisici che chimici. Le attività di ricerca comprendono:

  • “Self-grafting carbon nanotubes on polymers for stretchable electronics”- Progettazione e realizzazione di microfabbricazione di matrici di elettrodi elastici a base di composito polietilene-nanotubi di carbonio che, sulla base delle specifiche fornite dai partner Neuromed (Pozzilli), vengono ingegnerizzate in punti di rilevamento del segnale elettrico dall’encefalo, distribuiti con precisione micrometrica su una membrana polimerica che fa le funzioni di meninge. Una prima serie di dispositivi è stata testata con successo in vivo ottenendo un elettrocorticogramma a sei canali per la durata di 11 settimane su un ratto libero di muoversi e in piena salute. I risultati dei test sono riportati nell’articolo “Self-grafting carbon nanotubes on polymers for stretchable electronics”, P. Morales et al., Eur. Phys. J. Plus (2018) 133, 214 [3] e una descrizione tecnica e filmati disponibili al link in ref [4]. I nanotubi di carbonio, naturalmente organizzati in grovigli a seguito della crescita, dotano il composito delle sue proprietà di conduzione elettrica, mentre il polietilene, ottimo isolante elettrico e dotato di proprietà meccaniche particolarmente adeguate, costituisce il film che svolge la funzione di barriera emato-encefalica. Entrambi i materiali sono elastici e plastici, e sono completamente inerti e di per sé biocompatibili. La ricerca, tutta italiana, ha dunque l’obiettivo di realizzare dispositivi innovativi da impiantare nel cervello per registrare i segnali nervosi; “ sensori che potranno dare un notevole contributo per la diagnosi, il controllo e il monitoraggio di patologie neurologiche, e soprattutto nelle applicazioni di brain computer interface (BCI), e permetteranno di collegare direttamente il cervello con apparecchiature elettroniche, ad esempio nel caso di persone con problemi motori o cognitivi in seguito a ictus, traumi o patologie degenerative, epilessia” [5].
  • sviluppo di dispositivo ad alto contenuto innovativo che coniuga l’integrazione e la miniaturizzazione di sensori per la misura di parametri sia fisici (i.e. deformazione tridimensionale) che chimici (i.e. pH)..
  • realizzazione di sensori fisici con soluzioni tecnologiche sviluppate permettano la realizzazione di elettrodi flessibili e biocompatibili per la misurazione di deformazioni meccaniche e di registrazione di segnali elettrici. La soluzione si basa su conduttori elettrici flessibili ed estensibili che hanno l’obiettivo di sostituire i tradizionali elettrodi metallici. I circuiti realizzati sono bidimensionali a base di nanostrutture di carbonio auto-assemblati su substrati polimerici, con caratteristiche resistive testate in funzione dei cicli di deformazione, e dopo una opportuna calibrazione, sono stati già utilizzati in ambito biomedico per la registrazione di attività elettrica in ambito neurologico [Morales, P. et al. (2018) Eur. Phys. J. Plus 133, 214].
  • sviluppo di un dispositivo stampato combinato contenente sensori chimici e fisici miniaturizzati e biocompatibili finalizzato ad un’applicazione duale e customizzata in campo neurologico ed ortopedico; un dispositivo versatile e con applicabilità in campo accademico nel settore biomedicale, concepito in modo da essere integrabile con la tecnologia wireless (IoT) per la gestione dei dati da remoto.
  • realizzazione di dispositivi/sensori per applicazioni ambiente (sensoristica ambientale), medico (medicina riabilitativa e protesica, cure innovative per epilessia), elettronica su film e tessuti, moda (materiali materiali per abiti con disegni e colori programmbili e modificabili), fotovoltaico (su vele e tendaggi).

E’ prevista la fornitura di accesso con peer review alle facilities di ISIS@MACH ad utenti pubblici e privati per:

  • caratterizzazione e ingnerizzazione di materiali polimerici
  • caratterizzazione e ingegnerizzazione di materiali
  • caratterizzazione di materiali di interesse storico artistico

[1]  P. Morales, Liqian Wang, A. Krissanaprasit, C. Dalmastri, M. Caruso, M. De Stefano, L. Mosiello,   B. Rapone, A. Rinaldi, S. Vespucci, J. Vinther, S. Retterer, and K. V. Gothelf
Suspending DNA Origami Between Four Gold Nanodots”,  Small 12, No. 2, 169–173, (2016), DOI: 10.1002/smll.201501782

[2]  Liqian Wang, C. Dalmastri, A. Krissanaprasit and K. V.Gothelf
“Coupling DNA nano-breaboards to solid state conductors”, EAI Energia, Ambiente e Innovazione 3/2015

[3]  P. Morales, S. Moyanova, L. Pavone, L. Fazi, D. Mirabile Gattia, B. Rapone, A. Gaglione, and R. Senesi “Self-grafting carbon nanotubes on polymers for stretchable electronics”, Eur. Phys. J. Plus 133: 214, (2018), DOI 10.1140/epjp/i2018-12040-0

[4]  http://centronast.uniroma2.it/res-highlights/neuro-conte-towards-clinical-applications/

[5]  ADNKronos, http://www.adnkronos.com/salute/2018/07/13/nanotubi-carbonio-per-monitorare-cervello_pS2rQaraBOtbV3VdhNlMSK.html?refresh_ce