Descrizione previsione attività della commessa "Membrane in organi artificiali e biotecnologie. (PM.P02.008)"

Type
Label
  • Descrizione previsione attività della commessa "Membrane in organi artificiali e biotecnologie. (PM.P02.008)" (literal)
Iniziative per acquisizione entrate
  • Continueranno i progetti che sono attualmente in corso: • BIOART, FP7-PEOPLE-2012-ITN Proj.No. 316690 • OLIO Più - Progetto PON01_1545 • PON BIODEFENSOR. • progetto tra l'azienda Solvay Speciality Polymers e l'ITM • progetto tra l'azienda IPM filtri e l'ITM Si presenteranno nuovi progetti di ricerca nazionali sponsorizzati dal MIUR, progetti di collaborazione bilaterale sponsorizzati dal MAE e dal CNR e progetti europei nell'ambito del Horizon 2020. In particolare, è prevista la sottomissione di progetti nell'ambito delle aree tematiche NMP e Health. Inoltre è prevista la partecipazione a progetti di ricerca, sviluppo e attività dimostrative nell'ambito del programma operativo nazionale ricerca e competitività. (literal)
Punti critici
  • Per il raggiungimento degli obiettivi prefissi sono previste le azioni per il superamento delle criticità inerenti l'attività di ricerca specifica. Infatti, se pur la disponibilità di membrane commerciali prodotte ad hoc per le applicazioni biomedicali e biotecnologiche di interesse è ancora molto limitata, le attività di ricerca sono state disegnate in modo tale da poter preparare in laboratorio le membrane di interesse. Per l'utilizzo per lunghi temi di operazione dei bioreattori a membrana, possibili fenomeni di contaminazione microbica sono stati considerati. Inoltre, si procederà allo sviluppo di sistemi di monitoraggio, controllo e rimozione del fouling integrati. Le attività di ricerca prevedono la produzione di membrane funzionalizzate che possano essere impiegate come \"coating\" su membrane commerciali già esistenti e che possano, oltre a ridurre lo sporcamento delle membrane stesse, anche mantenere flussi adeguati. La scelta del materiale finale da utilizzarsi nella produzione delle membrane finali dipenderà da diversi fattori oltre che dal fatto di ottenere membrane dalle caratteristiche richieste (dimensione dei pori, spessore, etc) anche dalle loro prestazioni, reiezione dei contaminanti e dal costo di produzione finale. (literal)
Attività da svolgere
  • Nell'ambito del modulo PM.P02.008.001 si prevede: ü di continuare l'attività di ricerca che riguarda lo sviluppo di un sistema organotipico epatico adoperando come tipologie di cellule umane: epatociti, cellule di kupffer e cellule sinusoidali. ü di investigare il trasporto di materia nel bioreattore e di modellarne il comportamento. ü di realizzare un modello di Alzheimer in vitro adoperando un sistema neuronale a membrana allo scopo di testare la bioattività di molecole che possono avere un effetto anti-amiloidogenico. Si indurrà il processo neurodegenerativo utilizzando il frammento peptidico della beta –amiloide 1-42 e si studieranno gli effetti anti-aggreganti della molecola di poliossometallato a diverse concentrazioni.. ü di sviluppare un sistema neuronale a membrana compartimentalizzato per studiare la prevenzione del danno dovuto alla deplezione dell'ossigeno e glucosio. ü di completare lo studio della cinetica di consumo di ossigeno da parte delle cellule mesenchimali, cellule epiteliali e condrociti umani. In collaborazione con il Dr. Efrem Curcio, ricercatore associato dell'ITM, verranno simulati i profili di concentrazione di ossigeno nello scaffold biologico e sintetico utilizzando i parametri cinetici ü di sviluppare costrutti ingegnerizzati con migliori proprietà biochimiche e meccaniche come sostituti dell'osso. ü di sviluppare utilizzando cellule staminali isolati dal derma umano insieme a cheratinociti e membrana biodegradabili di chitosano, policaprolattone e un blend di chitosano e policaprolattone i vari strati della pelle. Nell'ambito del modulo PM.P02.008.002 si prevede: di utilizzare il processo di EM per la produzione di emulsioni e capsule con elevata produttività ed uniformità e ne sarà valutata la capacità di incapsulare sostanze di interesse, di modularne il rilascio nel tempo e/o in funzione di uno specifico stimolo esterno. - di applicare le metodologie di immobilizzazione enzimatica su membrana su ampia scala per la produzione di fitoterapici e testing dell'immobilizzazione reversibile mediante nanoparticelle biofunzionalizzate per riutilizzo del biocatalizzatore. - di ottimizzare metodologie per l'immobilizzazione di fosfotriesterasi per lo sviluppo di dispositivi di protezione e rilevamento di sostanze nocive (pesticidi) e per l'immobilizzazione di biosensori per il rilevamento di citochine, orientata mediante l'uso di anticorpi - di ottimizzare il reattore biocatalitico a membrana integrato con nanoparticelle biofunzionalizzate and testing dell'integrazione con processi di forward osmosi per ottenere frazioni concentrate di fitoterapici. - di sviluppare membrane per affinità per separazione di proteine e biomolecole - di funzionalizzare membrane per adsorbimento e rilascio controllato di molecole bioattive - di produrre nuove membrane composite con hydrogel combinando opportunamente diversi tipi di monomero e cross-linker. - di effettuare test di cristallizzazione a membrana di proteine idrosolubili e di membrana mediante membrane composite con hydrogel e se ne quantificheranno le proprietà nella produzione di cristalli di elevata qualità strutturale; - di effettuare test di cristallizzazione a membrana per il recupero di prodotti secondari nel trattamento di effluenti provenienti dall'industria chimica; - di completare lo studio degli effetti di superfici polimeriche di membrane funzionalizzate di differente natura chimica nella nucleazione eterogenea di sostanze organiche. Nell'ambito del modulo PM.P02.008.003 si prevedono le seguenti attività: - Per lo sviluppo di membrane piane bioispirate verranno impiegati nuovi monomeri fluorurati. Tali monomeri verranno polimerizzati su membrane commerciali in PES e acetato di cellulosa rigenerato. Le variabili del processo di polimerizzazione saranno valutate per determinare le condizioni ottimali per l'ottenimento di coating omogenei e resistenti al trattamento delle acque. Tests saranno effettuati su impianti da MF/UF/MBR e MD per valutarne le prestazioni (in termini di flusso e selettività). - Membrane caricate con liquidi ionici aventi attività assorbente e POMs aventi attività catalitica verrano utilizzati, una volta associati a surfattanti cationici polimerizzabili, per la realizzazione di materiali e membrane mediante la tecnica di polimerizzazione bicontinua in microemulsione. - Nell'ambito del progetto IPMFiltri, membrane in PVDF saranno prodotte impiegando solventi non tossici con diversa dimensione dei pori e verranno valutate le prestazioni di tali membrane. - Dal punto di vista computazionale saranno sviluppati algoritmi per: i) predire il rilascio di antibatterici da nuove membrane polimeriche oppure da CNTs funzionalizzati; ii) indagare la correlazione struttura e proprietà antibatterica del surfattante polimerizzabile AUTEAB; iii) per valutare l'adsorbimento di complessi metallici in liquidi ionici da soluzioni acquose. (literal)
Risultati attesi
  • Nell'ambito del modulo PM.P02.008.001 i risultati attesi riguarderanno: - lo sviluppo di un sistema organotipico epatico costituito da membrane sintetiche, epatociti cellule di kupffer e cellule sinusoidali utilizzando il bioreattore a fibre incrociate. Le cellule saranno poste in coltura nello spazio extracapillare mentre il mezzo di coltura fluirà nel lumen delle fibre di PES e PEEK-WC.. - lo sviluppo di un sistema neuronale a membrana come un modello di Alzheimer in vitro allo scopo di testare la bioattività di molecole che possono avere un effetto anti-amiloidogenico. Si valuterà l'attività anti-amiloidogenica e antiossidante di molecole di poliossometallato a diversa concentrazione. - La realizzazione di un sistema neuronale a membrana compartimentalizzato costituito da cellule neuronali ippocampali e da cellule staminali per studiare la prevenzione del danno dovuto alla deplezione dell'ossigeno e glucosio. - La determinazione dei profili di concentrazione di ossigeno nello scaffold tracheale biologico e sintetico. A tal proposito si utilizzeranno i valori sperimentali delle velocità di consumo di ossigeno relative alla tipologia cellulare utilizzata per la realizzazione dello scaffold in vitro. - costrutti ingegnerizzati con migliori proprietà biochimiche e meccaniche come sostituti dell'osso. - costrutti ingegnerizzati a membrana costituiti da membrane biodegradabili di chitosano, policaprolattone e un blend di chitosano e policaprolattone e da cellule staminali e cheratinociti umani. Nell'ambito del modulo PM.P02.008.002 i risultati attesi riguarderanno: - Produzione di emulsioni e capsule con produttività superiore a 15 L/hm2 e 5 L/hm2. - Preparazione di micro-nano particelle per il rilascio di sostanze bioattive anche aventi proprietà di rilascio controllato in funzione di uno stimolo esterno. - Preparazione di micro-bioreattori in forma di microsfere polimeriche contenenti enzimi immobilizzati e loro integrazione in cicli produttivi di bioconversione. - Progettazione e sviluppo di nuove membrane per emulsificazione a membrana. - Studio di nuovi materiali per lo sviluppo di membrane biocatalitiche e di procedure di funzionalizzazione delle membrane. - Ottimizzazione delle procedure di immobilizzazione covalente o \"nature inspired\" di biomolecole. - Sviluppo di membrane biocatalitiche per la decontaminazione di sostanze nocive. - Ottimizzazione del prototipo da lab di un reattore biocatalitico a membrana per la produzione di aglicone dell'ordine di mg. - Sviluppo di sensori a membrana per il rilevamento di citochine da fluidi biologici. - Isolamento di proteine con attività terapeutica. - Identificazione parametri per la scelta delle membrane in funzione delle biomolecole da separare. - misure isoterme di adsorbimento di molecole bioattive su membrane. - identificazione e controllo dei fenomeni di adsorbimento/conformazione molecole adsorbite in funzione di parametri chimico-fisici. - Preparazione e caratterizzazione di nuove membrane composite con hydrogel aventi morfologia e nano-architettura controllati. - Produzione mediante cristallizzazione a membrana con membrane composite con hydrogel di cristalli di proteine idrosolubili e di membrana di elevata qualità strutturale. - Utilizzo di membrane composite con hydrogel come piattaforme per lo studio della mineralizzazione biomimetica. - Definizione di una strategia basata sull'impiego di processi a membrana per il recupero di prodotti secondari nel trattamento di effluenti provenienti dall'industria chimica. - Completamento dello studio degli effetti di superfici polimeriche di differente natura chimica nella nucleazione eterogenea del paracetamolo e di altre sostanze organiche. Nell'ambito del modulo PM.P02.008.003 si conseguiranno i seguenti risultati: - Preparazione di membrane bioispirate in PVDF con diversa dimensione dei pori verranno prodotte mediante le tecniche TIPS e NIPS utilizzando nuovi solventi non tossici. - Preparazione di coating con nuovi monomeri polimerizzabili fluorurati su membrane commerciali al fine di modificarne le proprietà e poterle impiegare nell'applicazione di interesse. - Preparazione di membrane in PBM impiegando nuovi surfattanti polimerizzabili contenenti liquidi ionici aventi attività assorbente nei confronti dei metalli pesanti presenti nelle acque e continuate le attività di preparazione delle membrane PBM contenenti POMS per valutarne l'attività catalitica per la riduzione dello sporcamento delle membrane. - Test su nuovi moduli a membrana (prototipi) su impianti pilota (impianto MBR) impiegando soluzioni inquinanti \"reali\" per valutarne la prestazione, in termini di flusso all'acqua e reiezione di sostanze inquinanti. - Analisi computazionale relativa a: i) migliori surfattanti da utilizzare nella preparazione delle membrane PBM. I risultati ottenuti saranno validati sperimentalmente; ii) liquidi ionici con la migliore capacità assorbente rispetto a complessi metallici. (literal)
Descrizione di

Incoming links:


Descrizione
data.CNR.it