Biotecgen health

Biotecgen s.r.l.Via Leuca 174 , 73100 Lecce

OptiLegOptiLegsviluppo di un sviluppo di un

sensore ottico per la sensore ottico per la detection di detection di LegionellaLegionella

Intervento cofinanziato dall’U.E. F.E.S.R. sul P.O. Regione Puglia 2007-2013

Asse I – Linea 1.1 “Aiuti agli investimenti in ricerca per le PMI - Azione 1.1.2 UNIONE EUROPEA

FONDO EUROPEO DI SVILUPPO REGIONALE REGIONE PUGLIA

AREA POLITICHE PER LO SVILUPPO IL LAVORO E L’INNOVAZIONE

UNIONE EUROPEAFONDO EUROPEO DI SVILUPPO REGIONALE

REGIONE PUGLIAAREA POLITICHE PER LO SVILUPPO IL LAVORO

E L’INNOVAZIONE


Asse I – Linea 1.1 “Aiuti agli investimenti in ricerca per le PMI - Azione 1.1.2

“BTG” è una Società attiva da 10 anni nel settore della “Ricerca e Sviluppo Sperimentale nel campo delle Scienze Naturali e dell’Ingegneria”.

Nello specifico l’azienda ha per oggetto le seguenti attività:

•Preparazione su commissione di griglie di DNA;•Servizi di marcatura e sviluppo di sistemi innovativi per griglie di DNA;•Sviluppo e commercializzazione di sistemi diagnostici per analisi molecolare;•Produzione di biosensori basati su enzimi

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“OptiLeg”



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Biotecgen rappresenta un partner tecnologico con il quale progettare e realizzare interventi di Ricerca e Sviluppo nel campo delle biotecnologie.

“BTG” ha instaurato numerose collaborazioni con Centri di Ricerca e Università, italiani ed esteri, partecipando a progetti di ricerca internazionali ed acquisendo competenze tecnologiche estremamente specifiche. In particolare tali competenze si riferiscono alle tecniche di funzionalizzazione delle superfici ed ai protocolli rapidi di individuazione di patogeni attraverso metodi biomolecolari.

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Referenze



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Il Progetto



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sviluppo di un biosensore basato sulla tecnica della risonanza plasmonica di superficie (SPR), che consente, in tempi brevi e a costi competitivi, il rilevamento e la quantificazione di Legionella a partire da campioni di ambientali .

I partnerIstituto per la Microelettronica e Microsistemi (CNR-IMM)

-Sensori e Microsistemi Intelligenti per la sicurezza e la qualità della vita nei settori agroalimentare, Trasporti ed "Ambient Assited Living"- Materiali e Processi per la realizzazione di dispositivi per la conversione di energia

Istituto di Scienze delle Produzioni Alimentari (CNR-ISPA)ricerche applicate e di base, progetti educativi e di trasferimento tecnologico e lo sviluppo di processi innovativi volti ad ottenere composti primari e secondari utili per l’industria agro-alimentare.

Co.Se.Lab.A. scarlconsulenza sulle normative vigenti del settore agroalimentare, analisi chimiche, microbiologiche ed ambientali di acque ed alimenti

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Il Progetto: Obiettivi



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L’obiettivo principale, perseguito nell’ambito del progetto “OptiLeg”, è basato sull’utilizzazione della tecnica SPR per la realizzazione di uno strumento per rilevare e quantificare la presenza di Legionella pneumophila in campioni ambientali (acqua).

Progettazione e realizzazione di un supporto metallico nanostrutturato Progettazione e realizzazione di un dispositivo portatile per la trasduzione del segnale SPR indotto sul biochip Analisi di campioni ambientali per la ricerca di L.pneumophila mediante il dispositivo “OptiLeg”

“OptiLeg”



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Gli strati metallici (titanio ed oro) sono stati depositati su substrati di vetro mediante evaporazione termica

LAVAGGIO SUBSTRATI DI VETRODEPOSIZIONE FILM METALLICI e

TRATTAMENTO TERMICOCARATTERIZZAZIONE OTTICA,MORFOLOGICA E STRUTTURALE

2.5 cm

2.5 cm

Primo chip sviluppato

200 300 400 500 600 700 800

0

20

40

60

80

100

Tras

mitt

anza

(%)

lunghezza d'onda (nm)

Clear nm1 nm3 nm5

Studio della trasmittanza dello spessore di Ti a1,3,5 nm

-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180-9-8-7-6-5-4-3-2-10123456789

angolo di incidenza (°)

Ti5nm Ti3nm Ti1nm Cr2nm

Analisi in Risonanza Plasmonica con multistrati Ti/Au ad 1,3,5 nm e Cr/Au (2 e 50 nm)

20 30 40 50 60 70 80

0

30000

60000

90000

37.8 38.50

30000

60000

90000

Not annealed 50C 100C 150C 200C

Inte

nsity

a.u

.

2θ

Trattamento termico e caratterizzazione a raggi X del multistrato scelto

Analisi morfologica al microscopio a scansione elettronica a 100°,150°,200°, 250°C

1.5 cm

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Lo schema generale del sistema di lettura SPR realizzato consiste principalmente di una scheda di acquisizione dati NI-6210 per il controllo di due motori stepper e l ’acquisizione del segnale proveniente da un fotodiodo; progettazione di una scheda elettronica per la gestione dell’intero sistema; progetto meccanico della movimentazione con cad elettronico e realizzazione di vari particolari in resina tramite prototipazione rapida. Sviluppo di un sistema pc-embedded con Xp Embedded e monitor da 9 pollici con touch screen.

Lo schema generale del sistema di lettura SPR realizzato consiste principalmente di una scheda di acquisizione dati NI-6210 per il controllo di due motori stepper e l’acquisizione del segnale proveniente da un fotodiodo; scheda elettronica per la gestione dell’intero sistema; movimentazione con cad elettronico e realizzazione di vari particolari in resina tramite prototipazione rapida. Sviluppo di un sistema pc-embedded con Xp Embedded e monitor da 9 pollici con touch screen.

Fig.8: a)Prototipo SPR portatile realizzato, fronte; b) immagine in prospettiva

a)Prototipo SPR portatile realizzato, fronte; b) immagine in prospettiva c) chip miniaturizzato ed integrato in una cella di detection

Il biochip, illustrato in figura C, consente di ridurre i volumi di liquido da utilizzare per i test SPR e i tempi di reazione. Le dimensioni sono idonee per il posizionamento sul dispositivo SPR per la lettura delle interazioni biomolecolari da studiare. I tubicini vengono collegati ad una pompa peristaltica che controlla il flusso di liquido in cella.

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Sensorgramma della variazione della riflettanza in funzione dell’attivazione chimica del chip

Sensorgramma del rilevamento di concentrazioni decrescenti di L.pneumophila in campioni contaminati artificialmente

103 cfu/ml

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Il Progetto: Soluzioni metodologiche



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Il dispositivo Optileg:

•riduce i tempi di analisi rispetto al metodo colturale

•Introduce una nuova metodologia (mediante biochip a trasduzione ottica)per le analisi ambientali

•Riduce l’immissione di rifiuti tossici nell’ambiente (riduzione di reagenti tossici e plastica di consumo dei laboratori)

•Non necessita di personale tecnico altamente specializzato

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Il Progetto: Soluzioni metodologiche



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Innovazione ed ottimizzazione dei tempi di quali- quantificazione di L.pneumophila

Il dispositivo OptiLeg risulta un metodo ed una tecnologia versatile per il rilevamento, la quantificazione anche di altri microrganismi patogeni (non solo di L.pneumophila)e biomarker

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Il Progetto: Utilizzabilità dei risultati e brevetti



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Il trasferimento e l'applicazione delle conoscenze tecnico-scientifiche acquisite mediante il progetto “OptiLeg” predispongono al trasferimento del know-how all'industria per la realizzazione di un processo produttivo di una nuova tecnologia basata su dispositivi di“biosensing” destinati al “ready to use” anche solo per un’analisi di tipo qualitativa (presenza/assenza del target) senza la necessità di personale altamente qualificato.Tale processo consentirebbe di rispondere alle normative vigenti in materia di sicurezza biologica degli ambienti comunitari ed alla prevenzione delle infezioni permettendo un processo di miglioramento sia in termini di tempestività che di efficienza delle norme stesse, auspicando ad una semplificazione delle stesse.Il dispositivo prototipale “OptiLeg” consente, ad oggi, di poter monitorare le interazioni molecolari dose-dipendenti antigene-anticorpo (l.o.d. 3ppm), anticorpo-anticorpo (l.o.d. 1 ppm), crosslinker-proteine(l.o.d. 0,5 ppm) e sonda-microrganismo ma necessita di un miglioramento della ripetibilità e riproducibilità perché possa essere trasferito alla produzione industriale.



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Il Progetto: Mercato e ricadute industriali



E L’INNOVAZIONE

Il mercato dei test diagnostici rapidi è in continua crescita ed evoluzione, in particolare, le soluzioni diagnostiche che si fondano su tecniche bio-molecolari vedono la loro applicazione in un mercato che cresce del 25% ogni anno.

L’utilizzo di tali soluzioni, se comparate con le metodologie classiche, conduce a ricadute economiche positive sia in termini di minor costi ma anche per ciò che concerne un incremento dei ricavi.



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Il Progetto: Mercato e ricadute industriali



E L’INNOVAZIONE

Il sistema “OptiLeg” nel suo complesso, risulta peculiare e potenzialmente applicabile a target differenti dal batterio considerato. Per questo motivo si pensa che, successivamente ad una attività di protezione della proprietà intellettuale generata, si possa promuovere la cessione del know-how ad aziende interessate nello sfruttamento della tecnologia.

Da considerare inoltre la possibilità di effettuare investimenti volti alla industrializzazione attraverso le recenti iniziative della Commissione Europea, che ha emanato bandi specifici per le PMI attive in tema salute e alle quali occorre sostegno tecnologico ed economico per finalizzare e concretizzare i risultati derivanti da attività di ricerca e sviluppo.



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Il Progetto: Scenari Applicativi



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Le conoscenze acquisite a valle della sperimentazione condotta attraverso il progetto “OptiLeg”, si sono concretizzate nello sviluppo di un sensore dedicato per la detection di l. pneumophila, che può essere analizzato attraverso un “SPR device” di dimensioni ridotte.

Una prima ricaduta deriva dalla possibilità di utilizzare le informazioni relative alla sonde specifiche progettate, per applicazioni diverse dall’ SPR e più indicate per l’erogazione di un servizio di detection attraverso Real Time PCR che l’azienda sta recentemente implementando.

Attraverso l’utilizzo delle suddette sonde è possibile inoltre immaginare un ulteriore scenario applicativo che riguarda l’impiego delle stesse in processi ancora più semplificati ed immediati come i lateral flow device. A tal fine l’azienda sta già effettuando dei test preliminari.



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Il Progetto: Diffusione dei risultati



E L’INNOVAZIONE



I risultati del programma di sviluppo sperimentale sono stati presentati:2nd International Conference on Bio-Sensing Technology 201110-12 October 2011, Amsterdam, The NetherlandsCon poster dal titolo “Microfluidic biochip based on SPR optical reading for the detection of Legionella pneumophila”http://elsevier.conference-services.net/resources/247/2514/pdf/BITE2011_0295.pdf

alla rivista Biotechnology Progress ed attualmente in valutazione come articolo scientifico dal titolo “SPR based immunosensor for detection of Legionella pneumophila in water samples” (BTPR-12-0180) Presenti sul sito internet aziendale www.biotecgen.it

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Il Progetto: Riferimenti



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Responsabile tecnico scientifico:Dr. Enrico De Lorenzis

mobile:[email protected]

http://www.biotecgen.it



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