• NPs Fluo Resized © 2016 IIT 4431
  • Protein Corona Resized © 2016 IIT 4433

I nanomateriali sono sostanze innovative dalle dimensioni estremamente ridotte (fino a 10-9 m). Le proprietà di particelle cosi piccole sono molto particolari e l'applicazione di queste caratteristiche nella vita di tutti i giorni può permetterci di superare numerosi problemi sia nell'ambito terapeutico, sia in ambito alimentare e diagnostico. 
Per fare ciò è necessario un attento design dei nanomateriali, una attenta comprensione del loro meccanismo di veicolazione all'interno della cellula e del loro comportamento una volta all'interno di un organismo. 
Sostanze di questo tipo possono trovare anche applicazione nell'ambito della rilevazione di inquinanti e dell'analisi sul campo: opportunamente sintetizzati sono in grado di fornire una segnale facilmente riconoscibile (es: cambio di colore) in presenza di uno specifico stimolo. Anche in questo caso le apppicazioni sono molteplici dalla diagnosi medica alla tracciabilità dei cibi.
Il laboratorio di Nanobiointerazioni e Nanodiagnostica è strutturato in due piattaforme interdisciplinari, che si occupano dello studio delle interazioni tra sistemi biologici e nanomateriali, e dello sviluppo di nanosensori diagnostici innovativi per il rilevamento di biomolecole e altri analiti.

 

Attività

Nanobiointerazioni

La missione della piattaforma di Nanobiointerazioni è quella di fornire una più profonda comprensione dell'interazione dei nanomateriali con le cellule, i tessuti e l'intero organismo nella prospettiva di sviluppare applicazioni biomedicali. Il nostro gruppo si occupa di caratterizzare le proprietà chimico-fisiche dei materiali su scala nanometrica usando tecniche di frontiera. Lo scopo è comprendere l'eventuale tossicità delle sostanze studiate per migliorare gli strumenti di screening tossicologico dei nanomateriali. L'approccio safe-by-design ci consente di sviluppare e modificare i nanomateriali sviluppando specifici percorsi di internalizzazione e/o selezionando la localizzazione in specifici settori subcellulari. L'attento design di questi materiali permette di aumentare la loro attività terapeutica. Per permettere l'applicazione dei nanomateriali in ambito biometicale, uno dei prerequisiti fondamentali è la compatibilità con il sistema immunitario. Per questo motivo il nostro gruppo investiga anche sui meccanismi di attivazione del sistema immunitario con particolare attenzione verso le cellule immunitarie (es. monociti/macrofaci, neutrofili), citochine infiammatorie e la produzione di chemochina indotte dai nanomateriali. Queste informazioni costituiscono il pilastro per la creazione di applicazioni nanomedicali, quali nanomodulatori del sistema immunitario, appositamente sviluppate per evitare o incentivare la risposta immunitaria.

Nanodiagnostica

La missione della piattaforma di Nanodiagnostica è quella di sviluppare sensori integrati, a basso costo e di rapida risposta per una diagnostica sul campo. Questa linea di ricerca si basa su strategie di rilevazione ibrida che esplorano la sintesi di nanomateriali, (bio)chimica di superficie, risposta plasmonica non lineare, nanozymes, biologia molecolare e biotecnologia. Un effetto derivante da questa integrazione tra tecnologie interdisciplinari è la possibilità di scoprire nuove proprietà biofisiche delle molecole dovute alla loro interazione con i nanomateriali. Alcuni esempi sono la rapida fusione del DNA legato a nanoparticelle metalliche, l'aumento di affinità delle nanosfere densamente funzionalizzate e la segnalazione della concentrazione su micro- e nanoparticelle magnetiche. La ricerca si concentra sulla possibilità di effettuare analisi senza strumenti, che comprendano amplificazioni di segnale in condizioni isotermiche o a temperatura ambiente, e risposte colorimetriche visibili ad occhio nudo. Aree specifiche di applicazione vanno dalla dignostica clinica (cancro, genetica e  malattie infettive) alla sicurezza alimentare,  dalla tracciabilità al monitoraggio ambientale (patogeni, inquinanti e contaminanti). 

Attività Recenti

Nanobiointerazioni:

  • Analysis of nanomaterials internalization pathways and intracellular fate (Guarnieri et al., Nanoscale 2017; Corvaglia et al., Nanoscale 2017; Corvaglia et al., Patent 102016000014118)
  • Unravelling common mechanisms of nanomaterials toxicity, based on nanomaterials’ physico-chemical properties; Safe-by-design approaches for nanomaterials (De Matteis et al., Nanomedicine 2015; Sabella et al. Nanoscale 2014; Guarnieri et al. Nanoscale 2014; Malvindi et al. PLoS One 2014; Rizzello et al., Chem. Soc. Rev. 2014)
  • Assessing the inflammatory potential of nanomaterials (Persano et al., Biomaterials 2017; Gatto et al., submitted)
  • Development of antioxidant nanozymes for nanomedicine and biomedical applications (Moglianetti et al. Nanoscale 2016; Pedone et al. Chem Soc Rev. 2017)
  • Nanodiagnostica:

  • Colorimetric sensors for food safety and traceability (Valentini et al., Angew Chem Int Ed Engl. 2017)
  • Colorimetric antioxidant assays (Moglianetti et al., Patent 102017000030715)
  • Colorimetric tests for single nucleotide polymorphisms (SNPs) fingerprinting (Valentini et al., Nanoscale 2016; ACS Nano 2013)
  • Colorimetric tests for the quantification of oncogenic miRNAs (Persano et al., ACS Omega 2016; Degliangeli et al., JACS 2014)
  • Universal PCR Developer (Valentini et al., Angewandte Chemie 2016; Patent WO2016097953)
  • Colorimetric tests for sensitive nuclease detection (Persano et al., Scientific Reports 2015; Patent PCT/IB2015/059541)
  • Colorimetric tests for heavy metals detection (Bertolacci et al., Patent 102017000052359)
  • New imaging nanoprobes (Marotta et al., Patent 102017000087291; Moglianetti et al., Patent PCT/IB2016/057607; Maiorano et al., Nanoscale 2016; Maiorano et al., PCT/IB2016/051914; Kim et al., Nanotechnology 2016; Bartelmess et al., Nanoscale 2014; Leménager et al., Nanoscale 2014)
  • Laboratori

    I laboratori sono equipaggiati con strumentazione completa allo stato dell’arte:

    • Sintesi e caratterizzazione di nanoparticelle (cappe chimiche, DLS, Zpot, NTA, TEM, SEM, ICP-AES, microscopia confocale/STED/FLIM)
    • Biologia Molecolare (PCR, PAGE, Gel Doc, DIGE, MALDI-TOF)
    • Biologia cellulare (laboratorio per culture cellulari, FACS, MAGPIX, lettori di piastre)

    Journal Covers

    Chemsocrev

    Collaborazioni

    Il nostro gruppo collabora con numerosi centri di ricerca clinica nel campo dell'oncologia, delle neuroscienze e delle malattie autoimmuni oltre che con numerose realtà industriali nell'ambito della validazione e della commercializzazione delle tecnologie da noi sviluppate.