L’INDUSTRIA TECNOLOGICA:

IMAGING, BIOTECNOLOGIE,

ROBOTICA, ITC

Marco Salvatore

Adelaide Greco

Dipartimento di Scienze Biomorfologiche e Funzionali

Università degli Studi di Napoli Federico II.

XXXIV Seminario dei Laghi della Fondazione Smith Kline, 4 e 5 ottobre 2012.

1. IL SISTEMA BIOTECH IN ITALIA.

2. LA ROBOTICA.

3. IL WEB: TELEDIAGNOSTICA E TELEASSISTENZA.

4. LE NANOBIOTECNOLOGIE.

5. L’IMAGING MOLECOLARE.

IL SISTEMA BIOTECH

Fonte: Dati Osservatorio Nazionale per la Biosicurezza, le Biotecnologie e le Scienze della Vita 2007

Pure biotech: Imprese che hanno come core business

attività legate esclusivamente alle biotecnologie.

Altre biotech: Imprese che utilizzano almeno una tecnica

biotecnologica per produrre beni e servizi per fare ricerca in

campo biotech, senza che questa risulti essere il core

business dell’impresa stessa

Rapporto sulle biotecnologie in Italia - 2012

Imprese biotech: definizione dei settori di applicazione

Imprese biotech: definizione dei settori di applicazione

Red biotech: Biotecnologie applicate alla salute dell’uomo: uso di moderni

metodi biotecnologici per lo sviluppo di prodotti terapeutici, vaccini, tecnologie di drug delivery, metodiche di diagnostica molecolare, attività di drug discovery e cosmetici.

Green biotech: Biotecnologie agroalimentari.

GPTA: Genomica, Proteomica e Tecnologie Abilitanti.

White biotech: Biotecnologie industriali (prodotti chimici, materiali e carburanti).

Multi core: Imprese che operano in almeno due dei settori di applicazione sopra citati.

Rapporto sulle biotecnologie in Italia - 2012

Rapporto sulle biotecnologie in Italia - 2012

Analisi per settore di applicazione, imprese pure biotech

L’Italia terza in Europa, dopo la Germania e il

Regno Unito per numero di imprese pure

biotech.

In italia si osserva un aumento del numero delle imprese pure

biotech, passato da 242 nel 2010 a 248 nel 2011

il settore delle biotecnologie della salute esprime il 96% del

fatturato.

Più della metà delle imprese considerate sono purebiotech di

micro o piccola dimensione, che originano da start-up e spin-off

accademici o industriali, con una percentuale di addetti in R&S

nell’ordine del 30%.

Immissione in commercio di 319 prodotti.

Report 2012 BioiIn Italy, rapporto sulle Biotecnologie in Italia

Distribuzione italiana delle imprese censite per

area geografica

Netta prevalenza di società di capitali (92%) delle quali più del 60% è

costituito da società a responsabilità limitata, forma giuridica

particolarmente adeguata ad imprese di minori dimensioni.

FORME GIURIDICHE PREVALENTI

Il sistema evidenzia alcune criticità connesse alla parcellizzazione delle competenze, alla

limitata dimensione delle imprese (l’88% è di micro o piccola dimensione e realizza meno

del 3% del fatturato complessivo), e alla mancanza di un vero mercato per i capitali di

rischio destinati alla crescita e allo sviluppo delle nuove imprese.

Classi dimensionali di appartenenza delle imprese biotech

Rapporto delle Biotecnologie in Italia 2012

Robotica

La robotica è una scienza che, in base ai

comportamenti degli esseri intelligenti, cerca di

sviluppare macchine in grado di sostituire l’uomo in

compiti ritenuti rischiosi, faticosi, ripetitivi, che

richiedono precisione e velocità di esecuzione

(biorobotica e la robotica biomedicale).

CHIRURGIA GUIDATA

Fonte: Università di Pisa

Chirurgia Ortopedica Assistita dal

Calcolatore, CAOS (Computer

Assisted Orthopaedic Surgery)

Applicazioni che prevedono l'utilizzo del calcolatore allo

scopo di rendere meno invasive, più efficaci, sicure ed

affidabili le procedure chirurgiche in ambito ortopedico.

ROBOTIC NURSE

Assistente robotico che fornisce gli strumenti

richiesti dal chirurgo.

PURDUE UNIVERSITY PHOTO/MARK

SIMONS

RADIOTERAPIA GUIDATA

• Miglior definizione del tessuto bersaglio consentito dalle

tecniche di imaging.

• Possibilità di un controllo real time (durante la seduta della

radioterapia, IGRT). Questo vantaggio si concretizza nella

riduzione dei margini del campo irradiato che sono

direttamente proporzionali all'incertezza che si può avere

sulla definizione del bersaglio della terapia.

RADIOTERAPIA GUIDATA IGRT (Image-Guided Radiotherapy)

Attraverso la IGRT è possibile infatti depositare dosi elevate di

radiazioni e al contempo risparmiare l'esposizione dei tessuti sani

circostanti. In alcuni contesti clinici è possibile somministrare dosi

efficaci per la cura del tumore in poche frazioni (ipofrazionamento)

o, addirittura, in un'unica sessione di terapia (Single-Dose IGRT).

Questi nuovi schemi di trattamento stanno permettendo un salto

di qualità epocale nel trattamento delle neoplasie.

UFFICIO STAMPA AOUP

GIUGNO 2012

NANOFOTONICA E TECNOLOGIE ICT PER

TELEDIAGNOSTICA E TELEASSISTENZA

PROGETTO NADIA (Smart Cities Health 2012)

Obiettivo: realizzazione di una piattaforma tecnologica integrata

per il rilevamento diretto, continuo ed in tempo reale di parametri

biologici clinicamente rilevanti finalizzato alla telediagnostica e

teleassistenza mediante ago-catetere.

Biosensore sulla

punta di una fibra ottica

Biosensori in fibra ottica

Le proprietà ottiche del biosensore vengono rilevate dai trasduttori in

fibra ottica e convertite in un segnale, prima ottico e poi elettronico, al

fine di ottenere un segnale interpretabile e quantificabile correlato alla

presenza e alla concentrazione degli analiti di interesse.

Utilizzo dell’Informatica in Sanità

20

Amministrazione

della

Conoscenza

Ausilio

Decisionale

Amministrazione

della

Informazione

Clinica

Comunicazione

Utilizzo dell’Informatica in Sanità

Comunicazione

Telemedicina

Tele-radiologia

E-mail del paziente

Presentazioni

Amministrazione della Conoscenza

Pubblicazioni

informazioni di salute del consumatore

le informazioni mediche basate-su-Prove

Supporto alla Decisione

Sistemi di archiviazione

Diagnosi di Sistemi Esperti

Interazione tra farmaci

Amministrazione di Informazione

Annotazioni Mediche Elettroniche

Transazioni di fatturazione

Sistemi di Ordinazione

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Sistema remoto per memorizzare dati accessibili via web services

Indipendente dalla piattaforma

Luogo sicuro per archiviare informazioni mediche

Condivisione di informazioni mediche tra le applicazioni e le altre parti controllata dall UTENTE

Microsoft HealthVault

FASCICOLO SANITARIO ELETTRONICO: Infrastruttura

ASL

Medico B

Medico A

1. Creazione documento

2. Condivisione documento

Fascicolo

Sanitario

Elettronico

3. Richiesta documento

4. Consegna documento

•consentire la localizzazione e la disponibilità delle informazioni sanitarie ovunque memorizzate

•consentire una facile integrazione con sistemi e infrastrutture preesistenti in maniera tale da renderli interoperabili

•fornire adeguate caratteristiche prestazionali in termini di accessibilità ai documenti e dati sanitari

•garantire un elevato livello di sicurezza

•essere basata su standard aperti

•fornire meccanismi per supportare adeguatamente i processi sanitari

Sensori per monitoraggio multi-parametrico

Ospedale

Health / call

Centre

Comunicazione Dati e feedback

Data processing & analysis Data acquisition

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

500

1000

1500

t [sec]

RR

[mse

c]

TiltSympthoms

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 220050

100

150

t [sec]SB

P [m

mH

g]

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 22000

50

100SC

MI [

%]

t [sec]

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

-0.5

0

0.5

Ris

k [-

-]

t [sec]

Positive VVS Risk

altri dati:

clinici,immagini,

lab, genomici

Analisi

Intelligente

Supporto alla diagnosi

ed alla cura

Cura, Riabilitazione

Expertise

Medico

I Personal Health Systems (PHS) contribuiscono alla erogazione di servizi sanitari personalizzati in

modo continuo e controllato per rendere più autonomi e sicuri i pazienti indipendentemente dalla

loro ubicazione

NANOBIOTECNOLOGIE

PRESENTE….

-Cosmesi, display e chip di memoria, bici ultraleggere, Industria

alimentare, Medicina con i liposomi.

FUTURO…

-Nuovi strumenti diagnostici: diagnosi semPre più precoce di

malattie.

-Endoscopi: permettono il passaggio attraverso i tessuti senza

creare danni.

-Somministrazione intelligente di farmaci.

-Fabbricazione di tessuti artificiali: supporti per la crescita di

cellule staminali.

Nanobiotecnologie e Imaging

molecolare

Formulazione di nuovi nano vettori da impiegare nella diagnostica per immagini (ecografia, Risonanza Magnetica, Imaging Ottico).

studio di nanocluster innovativi per la realizzazione di traccianti supermagnetici per la Risonanza Magnetica.

Integrazione di informazioni derivanti dalle più avanzate tecniche di diagnostica per immagini con dati biomolecolari.

In vivo MRI Visualization of different Cell Population

Labeled with PARACEST Agent, Ferrauto et Al. Magn

Reson Med. 2012

Immagini pesate T2 di

fantoccio. non si evidenzia una

distinzione tra cellule controllo

e marcate(a).

CEST Image: possiamo invece

notare una differenza di

colorazione delle differenti

popolazioni cellulari: Eu- e Yb-

(a+b = c).

PARACEST permette la

visualizzazione di differenti

tipi cellulari nella stessa

regione anatomica utilizzando

uno scannerr clinico 1H-MRI

(c).

Agenti CEST

c

Agenti di Contrasto per Ultrasuoni, anche conosciuti come Microbolle (MB), sono un

potente strumento per la ricerca di diagnosi e terapie di modelli animali per malattie

umane.

Le MB , permettono l’analisi quantitativa di Biomarker molecolari, studi di perfusione,

targeting microvascolare, rilascio di geni e farmaci.

MB diametro da 2.3 a 2.9 µm Target MB

US Agenti di Contrasto

Gas filled Microbubble

Endothelial cell

Biotin

Antibody

Streptavidin

Gas

Oil

Lipids

Greco A..M. Salvatore. Ultrasound Biomicroscopy in small animal research: applications in molecular and pre-clinical imaging. Journal of Biomedicine and Biotechnology,

Journal of Biomedicine and Biotechnology 2012.

VEGF-R2 Binding in Realtime

M. Mancini, IBB-CNR

Gli Ultrasuoni interagiscono con le microbolle causando la loro oscillazione

e la loro distruzione portando al rilascio di materiale genetico. Inoltre gli

ultrasuoni producono un effetto locale “shockwave” che incrementa la

permeabilità cellulare permettendo il passaggio transcapillare di

macromolecole, attraverso piccole perforazioni endoteliali che vengono a

crearsi tramite la cavitazione.

Gene therapy mediata da US

RICERCA INNOVAZIONE SOSTENIBILITA’

RISORSE

PROBLEMI DI FONDO: (1)

Rispetto ad altri Paesi avanzati, il nostro sistema produttivo soffre di una limitata disponibilità

di capitali di credito e di rischio per investimenti in progetti di ricerca e innovazione e per la

crescita di nuove imprese biotech.

PROBLEMI DI FONDO: (2)

EQUILIBRIO TRA COMPETENZE SCIENTIFICHE E MANAGERIALI

RICERCA

APPLICATIVA

SVILUPPO

RICERCA DI BASE

COMPETENZE MANAGERIALI Sciarelli S.

CONCLUSIONI

• IL NUOVO CONCETTO DI MEDICINA SI BASA SU UNA

VISONE SEMPRE MENO SPECIE SPECIFICA E SEMPRE PIU’

INDIVIDUO SPECIFICA.

• QUESTO PUO’ ESSERE RESO POSSIBILE GRAZIE

ALL’INTEGRAZIONE DELL’INGEGNERIA, DELLA BIOLOGIA

E DELLA MATEMATICA DI FENOMENI CHIMICO-FISICI.

IL FUTURO

1.Formazione di nuove figure professionali addestrate a

comprendere le esigenze di carattere economico tipiche

dell’impresa ed esigenze di ricerca, nuove figure professionali

“scienziati-imprenditori”.

2.Introdurre le tematiche della gestione aziendale nel percorso

formativo dei Corsi di Laurea?

3.Trovare nuovi finanziamenti anche privati

4.Promuovere progetti su un’avanzata frontiera della ricerca e

puntare sull’efficienza per garantire il miglior uso delle scarse

risorse.