Il progetto

MedFil, Filtri multifunzionali con elevate capacità di scambio di calore ed umidità (HMEf) e per l’identificazione precoce di infezioni delle vie respiratorie, è un progetto di ricerca industriale approvato sul “Bando per progetti di ricerca industriale strategica rivolti agli ambiti prioritari della strategia di specializzazione intelligente” (DGR 986/2018) all’interno del POR-FESR EMILIA ROMAGNA 2014-2020, Asse 1 – Ricerca e innovazione, Azione 1.2.2. Negli ultimi decenni, i dispositivi HME sono stati utilizzati sempre più spesso sia per l’uso a breve termine in anestesia che per l’uso a lungo termine nelle unità di terapia intensiva. Questi dispositivi funzionano come scambiatori di calore e umidità, accumulando calore e umidità dell’espirato del paziente e restituendoglieli durante la fase di inspirazione. Una nuova generazione di dispositivi HME totalmente biodegradabili e prodotti da scarti della filiera alimentare, sono stati progettati da CNR-ISTEC ispirandosi alla naturale composizione del nostro apparato respiratorio. I filtri realizzati, testati e brevettati (TRL4) sono dotati di elevata area superficiale e composizione chimica simile a quella del muco che ricopre le mucose nasali. Le loro caratteristiche chimiche e morfologiche li rendono idonei ad essere impiegati in dispositivi HME.

Il progetto prevede la validazione di questi dispositivi, qui denominati Diagnostic Heat and Moisture Exhachange filter (HMEfD), fino al raggiungimento di un TRL6 e la loro i) implementazione con l’uso di vescicole liposomiali funzionalizzate per rilevazione microbica; ii) l’integrazione con moduli attivi (adsorbenti/microfiltranti) a base di membrane polimeriche portando allo sviluppo di sistemi di filtrazione multistadio innovativi. L’obiettivo è la progettazione di sistemi e funzionalizzazioni in grado di fornire da un lato la tutela delle vie respiratorie attraverso la somministrazione di un gas tecnico umido e caldo, e dall’altro una rilevazione precoce di agenti microbici possibile causa di infezioni delle vie respiratorie. I risultati attesi dal progetto avranno ricadute nell’agevolazione dei processi di deospedalizzazione dei pazienti in lunga degenza, mettendo a disposizione del sistema sanitario dispostivi intelligenti capaci di monitorare costantemente le condizioni generali del paziente, in particolare delle vie respiratorie, anche al di fuori della struttura sanitaria.

Obiettivi

In tale contesto, MEDFil ha l’obiettivo di creare una nuova famiglia di filtri (HMEfD) ottenuti coniugando materie prime a basso costo, derivanti da scarti di aziende alimentari e biomedicali.

Essi saranno caratterizzati da una maggiore produzione di umidità, minore spazio morto, minore caduta di pressione, costi accessibili, efficienza antimicrobica, sterilizzabilità mediante raggi gamma, maggiore durata e biodegradabilità. Inoltre MEDFil ha per obiettivo l’implementazione di tali dispositivi attraverso l’integrazione di elementi diagnostici (vescicole liposomiali cromatiche) per fornire soluzioni innovative nel contesto della tutela del paziente in termini di comfort e diagnostica precoce di patologie.

La possibilità di tutelare la salute del paziente e tenere monitorato in continuo il suo stato di salute potrà avere una ricaduta sul Sistema Sanitario Nazionale attraverso l’agevolazione dei processi di deospedalizzazione dei pazienti in lunga degenza e soggetti a ventilazione assistita.

Questi obiettivi non possono essere ottenuti agendo unicamente sulla scelta del materiale, ma è necessario un approccio combinato per la coniugazione delle caratteristiche chimiche e morfologiche del filtro con gli elementi diagnostici e l’ingegnerizzazione sia del contenitore porta-filtro che di tutto l’apparato di distribuzione del gas al fine di ottimizzare l’efficienza del sistema e quindi il comfort e la tutela del paziente, anche in presenza di iperproduzione secretoria, quadro particolarmente rilevante in alcune categorie di pazienti (e.g. neurolesi o con patologie degenerative neuromuscolari).

Sviluppo e validazione del dispositivo HME con perfomances ottimizzate (TRL previsto: 6)

L’obiettivo consiste nel realizzare un dispositivo HME micro- e macro-poroso con performances ottimizzate in termini di limitata caduta di pressione ed elevata efficienza di scambio, di calore ed umidità, con il gas passante. Sarà raggiunto attraverso la combinazione di polimeri di origine naturale processati per mezzo di cicli di liofilizzazione altamente controllati che permettano la modulazione della geometria, distribuzione e dimensioni dei pori all’interno del dispositivo e a garantirne un’elevata superficie specifica. Materiali e procedure di sintesi sono scelte in una logica volta allo scale-up industriale, prediligendo materiali disponibili in commercio e procedure a basso costo ed impatto ambientale. Lo sviluppo e la pre-validazione dei dispositivi avverrà presso i laboratori di Mister, Finceramica e Pollution mentre i test pre-clinici avverranno sulle attrezzature messe a disposizione dalla struttura ospedaliera di Montecatone (MRI), consulente di CNR-ISTEC.

Progettazione e validazione di dispositivi filtranti (f) (TRL previsto: 6)

L’obiettivo consiste nel realizzare un dispositivo filtrante (f) microporoso basato sui materiali di partenza forniti da Medica opportunamente processati ed in grado di catturare molecole odorigene e particolato, con limitata caduta di pressione. La caratterizzazione effettuata da Mister in collaborazione con il CNR-ISAC sarà volta alla valutazione delle performance di filtrazione in funzione delle diverse configurazioni dei filtri (es. quantità di materiale, morfologia, porosità). Si implementeranno inoltre metodi di biofunzionalizzazione con liposomi cromatici progettati ad hoc per conferire al filtro (f) (o a qualunque altro componente del dispositivo finale) la capacità diagnostica (D) che sarà validata da CRF su classi microbiche identificate da MRI. Si prediligeranno funzionalizzazioni e bio-materiali che tengano conto di futuri scale-up e industrializzazione.

Sviluppo di materiali avanzati diagnostici attraverso bio-funzionalizzazione (TRL previsto: 5-6)

Mister, con la collaborazione di CNR-ISOF svilupperà vescicole liposomiali, costituenti l’elemento diagnostico (D) del dispositivo, composte da fosfolipidi e opportune molecole di cui è noto il viraggio di colore (dal blu al rosso o dal marrone al giallo, e.g. sistemi poliacetilenici, fluoresceina, calceina) per rottura del bi-layer liposomiale a contatto con i batteri e fuoriuscita del colorante (dye) dal liposoma. Le vescicole liposomiali cromatiche includeranno anche dye organici di tipo π-coniugato facilmente reperibili e/o modificabili per la rivelazione dei patogeni. CFR si occuperà di certificare l’efficacia nell’identificazione dei batteri selezionati. Si implementeranno procedure semplici ed eco-sostenibili compatibili con l’industrializzazione per la funzionalizzazione dei materiali costituenti i filtri (HME ed f) (CNR-ISTEC e Mister) o di parti dell’astuccio contenitore con i liposomi selezionati.

Progettazione ed ingegnerizzazione di dispositivi HMEf multistadio (TRL previsto: TRL 6)

L’obiettivo prevede di combinare la funzione degli HME di CNR-ISTEC con i sistemi filtranti (f) di purificazione e/o rivelazione di Mister disegnando ad hoc cartucce in grado di ospitare i dispositivi filtranti, garantire le performance richieste in termini di caduta di pressione, efficienze di filtrazione e ridurre al massimo lo spazio morto dell’intero comparto filtrante. Per il loro sviluppo si prediligeranno materiali plastici già impiegati da Medica e da Pollution, quindi già industrialmente distribuiti o realizzati ad hoc in caso di geometrie nuove ottimizzate nell’ambito del progetto. Si progetteranno cartucce che consentano l’integrazione di più componenti o cartucce a diversa dimensione per la realizzazione dei sistemi multistadio. A seguire, presso MRI, che dispone delle attrezzature ospedaliere necessarie, saranno validati dispositivi mono- e multistadio.

Laboratorio dimostrativo progetto Medfil

Laboratori

Istec

L’istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici è un Istituto di ricerca multidisciplinare afferente al Consiglio Nazionale delle Ricerche (ISTEC-CNR), con sede a Faenza e si configura come l’unica struttura di ricerca del CNR specificamente indirizzata allo studio globale dei materiali ceramici. Nasce nel 1965 a Faenza, culla della tradizione d’arte ceramica, che vuole testimoniare il proprio primato anche nel campo della cultura scientifica, della ricerca, della tecnologia e dell’innovazione. L’obiettivo è coniugare Arte e Scienza.

Le attività dell’ISTEC, coerentemente alla missione del CNR, riguardano la ricerca e le iniziative di sostegno alla formazione, alla valorizzazione e disseminazione dei risultati. La ricerca è indirizzata all’innovazione di materiali e processi in risposta alle emergenti esigenze del comparto industriale, scientifico e culturale, per i vari settori applicativi.

Gli argomenti spaziano dallo studio di base e caratterizzazione dei materiali, allo sviluppo di nuovi processi nanotecnologici, attraverso cui vengono ingegnerizzati e sviluppati materiali innovativi rivolti a vari settori d’applicazione: Salute e Benessere; Materiali per Applicazioni Estreme; Nanotecnologie e Nanosafety; Energia e Meccatronica; Ambiente, Edilizia e Patrimonio Culturale.

Persona di riferimento: Monica Sandri, monica.sandri@istec.cnr.it

Mister

MISTER Smart Innovation, laboratorio di ricerca industriale e trasferimento tecnologico della Rete Alta Tecnologia dell’Emilia-Romagna, è una società consortile non profit pubblico-privata fondata nel 2009. La compagine societaria comprende: il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), le Università degli Studi di Ferrara e di Parma, nonché società che operano in diversi settori produttivi.

MISTER gestisce il TECNOPOLO BOLOGNA CNR situato nel cuore dell’Area della Ricerca CNR di Bologna e nel Campus universitario di Parma. MISTER, partner strategico di chi vede nello sviluppo tecnologico e nell’innovazione un indispensabile fattore di crescita, supporta grandi industrie, PMI e start-up a livello regionale, nazionale e internazionale fornendo soluzioni custom per lo sviluppo di sensoristica industriale e ambientale, illuminazione, machine learning, computer vision, additive manufacturing e progettazione 3D, tecnologie per la salute, nanotecnologie per biosensori, materiali innovativi e altro ancora.

Persona di riferimento: Marco Bianconi, respsci@laboratoriomister.it

Romagnatech

Romagna Tech è una realtà accreditata come Laboratorio di Ricerca Industriale e Centro per l’Innovazione e il Trasferimento Tecnologico nell’ambito della Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia-Romagna.

La mission di Romagna Tech è promuovere, accelerare e generare processi di innovazione tecnologica favorendo il contatto e l’interazione tra ricerca, imprese e territorio.

In questo contesto, Romagna Tech conta su competenze specialistiche e consolidate sui temi dell’ICT e della meccanica che mette in campo nello sviluppo, progettazione e realizzazione di soluzioni tecnologiche innovative ad elevate prestazioni.

Con un approccio multidisciplinare opera in diversi settori che vanno dal tessile all’automazione, dalla mobilità elettrica alla logistica e focalizza le attività di disseminazione sulla partecipazione attiva delle imprese e sul potenziale applicativo dei risultati della ricerca.

Persona di riferimento: Dario Monti, dario.monti@romagnatech.eu

Consorzio Futuro in Ricerca

Il Consorzio Futuro in Ricerca (CFR) è un’ organizzazione non-profit, a partecipazione pubblica e privata, nato nel 1993 come Consorzio Ferrara Ricerche per promuovere la ricerca scientifica nel territorio ferrarese; in seguito nel 2014 ha assunto la nuova denominazione, perché l’attività si è espansa a livello nazionale ed internazionale. Dal 2015, il CFR è Centro per l’Innovazione accreditato alla Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia Romagna. L’attività comprende la promozione, lo sviluppo e la valorizzazione delle risorse umane, scientifiche, tecnologiche ed economiche. L’obiettivo principale del Consorzio è promuovere e sostenere la ricerca, l’innovazione e il trasferimento tecnologico, ponendosi come interlocutore privilegiato per l’Università, i Centri di Ricerca, gli Enti Pubblici e le Imprese Industriali, il know-how scientifico.

Persona di riferimento: Alberta Vandini, vndlrt@unife.it

Imprese

Medica

Il Gruppo Medica è attivo dal 1985 nel distretto biomedicale di Mirandola. L’innovazione è da sempre il motore che guida le politiche aziendali. La tecnologia caratterizzante il gruppo è rappresentata dall’estrusione di membrane filtranti a fibra capillare cava, che trovano impiego sia nel settore biomedicale per trattamenti del sangue, sia nella purificazione dell’acqua per ultrafiltrazione e microfiltrazione. I recenti progetti di R&D hanno avviato lo sviluppo di nuovi prodotti in settori quali la medicina biorigenerativa, l’adsorbimento di inquinanti, il trattamento di gas.

Persona di riferimento: Letizia Bocchi, resp. laboratorio, divisione R&D, membro CdA – letizia.bocchi@medica.it

Pollution

Pollution è stata fondata nel 1991 a Budrio (BO) per dedicarsi ai problemi relativi all’inquinamento nel settore medicale, consolidando una forte esperienza tecnica e commerciale nella riduzione dei rischi a cui sono esposti pazienti e operatori quotidianamente. Attualmente, Pollution Analytical Equipment sviluppa innovative soluzioni analitiche finalizzate all’innalzamento della qualità della vita, prestando particolare attenzione al rilevamento ed analisi di sostanze volatili organiche in matrici gassose. L’azienda investe ogni anno oltre il 10% dei ricavi in ricerca e sviluppo, collaborando attivamente con importanti enti e centri di ricerca nazionali ed internazionali, con l’obiettivo di realizzare strumentazione analitica d’avanguardia su un mercato sempre più globale.

Persona di riferimento: Brais Vazquez, brais.vazquez@pollution.it

Finceramica

Finceramica sviluppa, produce e commercializza soluzioni terapeutiche innovative nel settore biomedico. Le tecnologie sviluppate da Finceramica hanno dato vita a nuove generazioni di biomateriali capaci di interagire con l’organismo, integrarsi ed infine rigenerare i tessuti scheletrici danneggiati. Uno dei materiali più studiati è l’idrossiapatite, bioceramica che costituisce il 70% dell’osso umano.

Il lavoro svolto da Finceramica rappresenta il punto d’unione tra l’evoluzione millenaria dei processi ceramici e l’innovazione nei biomateriali, nelle bioscienze e nella “chirurgia rigenerativa”.

Le nostre attività di ricerca ruotano attorno all’uomo, alle sue specifiche necessità come paziente e come chirurgo; la nostra piattaforma tecnologica è una concreta risposta alle esigenze che, ogni giorno, si affrontano in chirurgia ortopedica, in neurochirurgia e nella chirurgia maxillo-facciale.

Persona di riferimento: Claudia Fabbi, claudia.fabbi@finceramica.it

Consulenti

Montecatone

Montecatone Rehabilitation Institute S.p.A. (MRI) è una società a capitale pubblico del Servizio Sanitario Regionale della Regione Emilia-Romagna, dedita alla riabilitazione delle persone con gravi lesioni midollari o cerebrali acquisite, di origine sia traumatica che non. L’Istituto dispone di 158 posti letto e si compone delle U. O. “Unità Spinale” (la maggiore in Italia per disponibilità di posti letto), “Gravi Cerebrolesioni Acquisite”, “Day Hospital”, “Degenze Specialistiche” e “Area Critica” (Terapia Intensiva e Sub-Intensiva). Quest’ultima, unica nel panorama italiano, è dedicata alla presa in carico riabilitativa precoce anche dei pazienti con necessità di ventilazione assistita. I tempi di degenza a MRI possono variare, in base alla complessità clinica del paziente, da alcuni mesi fino a un anno.+

Persona di riferimento: Mariella Uneddu, mariella.uneddu@montecatone.com

CNR ISOF

L’Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività (ISOF) afferisce al Dipartimento di Scienze Chimiche e Tecnologie dei Materiali (DSCTM) del CNR e si occupa della progettazione e sintesi di materiali molecolari organici e ibridi, compositi e biomateriali con proprietà funzionali avanzate. Il property-specific tailoring di grafene, (bio)polimeri , liposomi e nanoparticelle, è volto ad applicazioni nel settore ambiente, energia, fotonica salute e benessere e si contestualizza nell’ambito di diversi progetti di ricerca e trasferimento tecnologico nazionali ed internazionali e di collaborazioni industriali. Attraverso un’interazione dinamica e continua con Istituzioni pubbliche e private, Università e industrie, ISOF contribuisce da oltre vent’anni ad accrescere le conoscenze della (bio)chimica, farmaceutica, materiali avanzati, nanotecnologie e chemical manufacturing contribuendo allo sviluppo sostenibile del territorio e del paese.

Persona di riferimento: Manuela Melucci, manuela.melucci@isof.cnr.it

CNR ISAC

L’Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima (CNR-ISAC) è un Istituto di ricerca multidisciplinare afferente al Consiglio Nazionale delle Ricerche (ISAC-CNR), con sede principale a Bologna. ISAC-CNR promuove e sviluppa una comprensione scientifica integrata dell’atmosfera, dell’oceano e dei loro processi, tramite un approccio multidisciplinare che combina capacità scientifiche e tecnologiche nei settori della meteorologia, della climatologia, della dinamica dell’atmosfera, della composizione chimica, e dell’osservazione della terra, realizzando ricerca fondamentale teorica, sperimentale e modellistica, e valutazioni di impatto. ISAC-CNR è il principale Istituto del CNR per la ricerca nelle Scienze dell’Atmosfera, organizzato in 7 unità territoriali, 7 osservatori permanenti e 2 supersiti atmosferici. L’ISAC è riconosciuto internazionalmente attraverso le sue collaborazioni con numerosi laboratori europei e centri di ricerca mondiali.

Persona di riferimento: Franco Belosi, f.belosi@isac.cnr.it