Tecnologie Applicate alle Scienze Biomediche (DSB.AD008)

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The quality

La ricerca biomedica moderna, in tutti i campi, e l'innovazione tecnologica stanno caratterizzando e trasformando profondamente gli approcci terapeutici e la qualità dei servizi sanitari. La ricerca scientifica in tale settore è alla base dei progressi della medicina e della pratica clinica. Le innovazioni tecnologiche nel settore biomedico costituiscono una delle aree tematiche di maggiore interesse, non solo nel panorama della ricerca applicata. L'area progettuale "Tecnologie Applicate alle Scienze Biomediche" si rivolge sia alla ricerca di base in campo biomedico che alla medicina clinica. Per quanto riguarda la ricerca di base, le nuove tecnologie hanno portato a straordinari miglioramenti nella comprensione dei fenomeni biologici mediante l'uso di strumenti che permettono lo studio dinamico delle funzioni cellulari in vivo, l'analisi su larga scala del patrimonio genetico e delle sue variazioni individuali, la generazione e caratterizzazione fenotipica di modelli murini di malattie umane, le indagini strutturali delle proteine e l'identificazione di motivi strutturali per la sintesi mirata di farmaci ad azione altamente selettiva, lo sviluppo di modelli matematici per lo studio dei "big data" e di situazioni patologiche complesse. Nel campo clinico, le tecnologie applicate alla gestione della salute hanno un ruolo fondamentale nelle fasi di diagnosi, cura e riabilitazione, ma possono anche contribuire alla comprensione dei fenomeni biologici attraverso metodi di studio propri delle scienze fisiche e matematiche. Nuovi metodi di organizzazione, gestione ed erogazione dei servizi socio-sanitari anche a distanza (telemedicina) permettono affrontare con costi sostenibili l'aumento di domanda di prestazioni al fine di venire incontro alle esigenze di salute della popolazione dettate dal suo invecchiamento e dalla cronicità di alcune malattie. Quest'area progettuale rappresenta un'opportunità per la creazione di ricerche accademico-industriale a forte trasversalità.

Goals

Quest'area progettuale è focalizzata da una parte sullo sviluppo di strumentazione e approcci tesi a migliorare la nostra comprensione dei fenomeni cellulari, tissutali e di organi complessi, dall'altra su alcuni obiettivi a breve e lungo termine tipicamente orientati agli studi clinici. In particolare:
a) applicazione di procedure di sequenzialmente massivo allo studio di DNA e RNA nelle malattie dell'uomo e nei microrganismi patogeni;
b) applicazione di metodi di spettrometria di massa allo studio dei sistemi proteici complessi e della composizione e distribuzione dei lipidi in cellule, tessuti e liquidi biologici;
c) sviluppo di microscopia innovativa, come ad esempio la microscopia raman e a super-risoluzione per la definizione dei processi biologici in cellule vive, incluso lo sviluppo di nuove sonde per lo studio dinamico di complessi proteici;
d) sviluppo di algoritmi per l'analisi genomica e trascrittomica e di tecnologie di calcolo avanzato;
e) sviluppo di metodi e tecnologie a supporto della diagnostica clinica e delle strategie terapeutiche innovative;
f) sviluppo e validazione di tecnologie ICT per la medicina;
g) studio di nuovi materiali e dispositivi per la sensoristica nel settore della tecnologie applicate (biotecnologie, imaging cellulare e medico, dispositivi medicali, ecc.);
h) studi volti alla rigenerazione e l'ingegnerizzazione tissutale, inclusa la modellistica matematica ad essi associata;
i) attività di trasferimento tecnologico al mondo delle imprese, avvio di attività di spin-off industriali e valorizzazione dei brevetti sono obiettivi propri e caratteristici di quest'area progettuale.

Outline of research in an international context

L'interazione tra grandi aziende, università e centri di ricerca pubblica ha consentito in questi ultimi anni lo sviluppo di tecnologie sempre più evolute, in grado di trasferire rapidamente e in modo efficace i risultati del laboratorio al settore della sanità. La rapidità con cui la ricerca è in grado di pervenire a una fase di sviluppo industriale, permette il raggiungimento di leadership consolidate con ricadute economiche importanti. La nascita di start-up e spin-off dedicati a tale compito facilita la visione di strategie consolidate nel settore della ricerca biomedica. A livello internazionale le aziende investono grandi capitali in ricerca, anche, e specialmente, quella di base, su piccole unità di servizio che vivono in parte su contratti di ricerca. Centri di grande rilievo internazionale godono quindi della presenza d'industrie che investono nel settore tecnologico e diventano i principali finanziatori della ricerca pubblica. Il modello organizzativo più avanzato concentra molte risorse e capacità di ricerca in centri di rilievo internazionale, a contatto con università e centri di ricerca pubblici e privati.

Outline of research in a national context

Il contesto nazionale delle ricerche nel settore dei medical devices e delle biotecnologie in genere, è fortemente penalizzato dalla carenza sul territorio di grandi gruppi industriali che hanno capacità d'investimento in ricerca. Ad esempio la componente industriale italiana di apparecchiature medicali e chirurgiche e di apparecchi ortopedici è costituita prevalentemente da micro e piccole imprese (il 97,25% delle imprese ha meno di 10 dipendenti, il 99,7% meno di 50 dipendenti). L'industria farmaceutica e biotecnologica italiana vive da decenni una grossa crisi (con alcune rilevanti, ma poco frequenti eccezioni) e le grandi multinazionali del campo raramente hanno i loro centri di ricerca sul territorio nazionale. Il processo di trasferimento tecnologico e di conoscenze, comporta che le realtà industriali in questi settori siano concentrate in aree dove sono già presenti realtà produttive a elevato tasso tecnologico e centri di ricerca istituzionali, una situazione che in ambito nazionale è purtroppo molto rara. Esistono però sintomi di risveglio in questo campo che inducono a maggiore ottimismo e richiedono una grande attenzione da parte degli enti di ricerca pubblici e delle Università.

Positioning of Cnr

Il modello organizzativo degli istituti CNR, diffuso capillarmente su tutto il territorio nazionale, assicura la presenza significativa di competenze, strumentazione e personale dell'ente laddove si creino, o già esistano, poli industriali focalizzati sulle tecnologie biomediche. La multidisciplinarietà delle competenze in questo campo trova un interlocutore privilegiato nel CNR e può facilitare la nascita di consorzi, spin-off e attività di ricerca applicata, con risultati che cominciano a essere apprezzabili. La grande qualità della ricerca di base del CNR in questo campo e la molteplicità delle competenze dei ricercatori dell'ente sono un patrimonio che può diventare l'arma vincente per il successo di queste iniziative. La nascita d'iniziative legate al trasferimento dei risultati a imprese produttive del comparto biomedicale, potrebbe consentire la partecipazione di un numero sempre crescente di ricercatori a iniziative finanziate con investimenti privati, consolidando il valore delle ricerche e dei risultati ottenuti nei laboratori CNR.

The main activities performed

Quest'area progettuale è focalizzata sullo sviluppo e utilizzazione di nuove strumentazioni, materiali e dispositivi. Sono inoltre inerenti a quest'area lo sviluppo di modelli matematici per una migliore interpretazione di situazioni complesse e l'utilizzo delle informazioni e della strumentazione sviluppata agli studi clinici su pazienti e all'assistenza (anche da remoto). In questo campo l'iterazione sia con istituti e dipartimenti del CNR non appartenenti al DSB che con le Università, altri Enti di Ricerca, gli IRCCS e il settore privato è di fondamentale importanza. Si evidenziano ricerche su:
a. tecniche innovative di imaging cellulare e molecolare;
b. imaging anatomico e funzionale in campo medico e sperimentale ;
c. bioinformatica;
d. tecnologie omiche;
e. nanotecnologie in biomedicina;
f. generazione, archiviazione e distribuzione di ceppi murini, modelli di malattie umane;
g. analisi strutturali mediante cristallografia a raggi X e NMR;
h. strumentazione per diagnostica e terapie avanzate, applicazioni cliniche;
i. bioceramici e compositi bio-ibridi per la rigenerazione e l'ingegnerizzazione dei tessuti;
j. sviluppo di sistemi integrati di gestione e trasmissione di dati;
k. tecnologie biomediche (fisica medica, ingegneria clinica, informatica sanitaria);
l. neuroingegneria e disordini della comunicazione;
m. strumenti e metodi innovativi per la dosimetria delle radiazioni ionizzanti e studio della risposta biologica alle radiazioni;
n. tecniche e metodi innovativi in acustica per diagnosi e terapia;
o. assisted living;
p. progettazione e valutazione di nuove strategie terapeutiche interdisciplinari;
q. metodi e tecniche epidemiologiche;
r. simulazioni, modelli teorici e metodi matematici in biologia e fisiopatologia;
s. creazione, integrazione e gestione di banche dati per l'analisi di dati omici.

The planned activities

All'interno di quest'area progettuale sono previste non solo lo sviluppo di nuove tecnologie di massima rilevanza in campo molecolare e cellulare ed in campo diagnostico e terapeutico, ma anche attività di trasferimento tecnologico al mondo delle imprese. Le attività previste all'interno di quest'area progettuale sono fortemente orientate all'innovazione tecnologica, potenzialmente portando allo sviluppo di iniziative industriali e alla collaborazione con industrie del settore biomedico. Sono altresì previste:
a. attività di formazione per tesisti, dottorandi e post doc anche in collaborazione con le strutture universitarie
b. attività di internazionalizzazione attraverso l'organizzazione di simposi e scuole
c. integrazione di attività e collaborazioni con gli IRCCS
d. contributo alla valorizzazione della ricerca attraverso il deposito di brevetti e il trasferimento di know how nel settore industriale
e. Creazione e sviluppo di infrastrutture europee (ESFRI)

Thematic area

Biomedical sciences

Projects

Last update: 20/04/2024