Industrial BioEngineering
Biologia sintetica
La biologia sintetica mira a costruire nuovi circuiti biologici, chiamate reti geniche sintetiche, in grado di alterare il comportamento delle cellule eseguendo funzioni utili agli esseri umani in biotecnologia e biomedicina. Il mercato della biologia sintetica è stato stimato a raggiungere 40 miliardi di dollari entro il 2020, con l'Europa che occupa la quota più grande del mercato globale. Le applicazioni commerciali basate sulla biologia sintetica sono state recentemente introdotte nel mercato con prodotti chimici, farmaceutici, energetici e agricoli. La ricerca svolta in questo ambito si concentra sullo sviluppo di dispositivi microfluidici controllati automaticamente dal computer per regolare il funzionante di circuiti sintetici nelle cellule in tempo reale. Un dispositivo microfluidico (o chip) è costituito da vetrino su cui un polimero (PDMS) è legato irreversibilmente. Il polimero è trasparente ed elastico ed, utilizzando tecniche di litografia, consente di stampare canali e camere micrometrici nel chip, permettendo alle cellule di crescere e proliferare usando solo microlitri di reagente. Ciò consente alle cellule di essere esposte a concentrazioni tempo-varianti di un composto e al tempo stesso di monitorarne il comportamento in tempo reale. La ricerca al momento e' focalizzata alla applicazione di questa tecnologia alla medicina rigenerativa ed allo studio dei fenomeni di aggregazione proteica nei disturbi neurogenerativi.
LAB-ON-CHIP / LAB-ON-DROP
I fluidi biologici sono una "miniera d'oro" di informazioni per definire lo stato fisiologico o le patologie di un individuo. Il successo di una diagnosi precoce e corretta si basa sull'effettivo reperimento di questi elementi di informazioni dal fluido. Purtroppo, la concentrazione di molecole bersaglio specifiche per le patologie critiche è di solito inferiore al limite di rilevazione di apparati convenzionali. Inoltre, alcuni liquidi sono disponibili solo in piccoli volumi. Inoltre le tecnologie Lab-on-a-Chip (LOC) possono rivoluzionare il funzionamento dei dispositivi diagnostici di nuova generazione. LOC si riferisce a una serie di tecnologie che consentono di eseguire operazioni che normalmente richiedono un intero laboratorio, su una scala miniaturizzata, all'interno di un dispositivo portatile o palmare. LOC offre enormi vantaggi nella diagnostica, nella biologia cellulare, nella microbiologia e nella biochimica, in quanto richiede di elaborare volumi molto piccoli dell'analita e piccole quantità di sostanze chimiche e reagenti. In particolare i dispositivi LOC relativi al mercato diagnostico in vitro (IVD) raggiungono 45,7 miliardi di dollari di vendite globali nel 2012, con una proiezione che raggiungerà i 65 miliardi di dollari nel 2017. Lo sviluppo della tecnologia LOC richiede l'integrazione di microfluidici, fenomeni di trasporto, funzionalizzazione della superficie e reazioni multifase. Le attività svolte nel laboratorio si concentrano sugli aspetti tecnologici legati alle applicazioni.
Progetti
- FET-OPEN EU Horizon 2020 2017-2020 "Control Engineering of Biological Systems for Reliable Synthetic Biology Applications" - Diego di Bernardo
- Fondazione Italiana Fibrosi Cistica 2017-2019 "A novel Full Thickness Cystic Fibrosis model on a microfluidic chip to study pathogenic mechanisms and evaluate therapeutic strategies" - Paolo Netti
