Il Progetto Europeo

CIRCLEINCONTRO FRA ICT, BIOLOGIA, MEDICINA E

NANO-TECNOLOGIE

Ing. Luca Felicetti

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PERUGIA - DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA

Partecipanti

consorzio nazionale interuniversitario

per le telecomunicazioni

UNIVERSITÀ DEGLI

STUDI DI PERUGIA

Coordinatore

Waterford Institute

of Technology

Website : www.fet-circle.eu - twitter: @fetcircle

NanoNetworks

Le comunicazioni su scala nanometrica hanno luogo tra

piccoli dispositivi chiamati Nano Macchine:

Costituiscono l’unità basilare della rete

Possono svolgere semplici compiti → Cooperazionemm

m

µm

nm

cm

NanoNetworks

Varie modalità per lo scambio di messaggi:

Comunicazioni Molecolari

Segnali composti da

piccole molecole:

ioni, ormoni,

proteine, lipidi,

carboidrati

Cellula biologicaNano Macchina

NanoNetworks → NanoMedicina

Interazione tra Nano Macchine e organismi

biologici → Vari scenari applicativi

Medio Termine:

Monitoraggio di biomarker e simulazione

di processi biologici alle nanoscale →

diagnosi personalizzate

NanoNetworks → NanoMedicina

Lungo Termine:

Realizzazione di Nano Sensori e Nano Attuatori:

o Prevenzione

o Rilevazione

o Trattamento

Scambio di informazioni con l’ambiente esterno (Apparecchiature mediche, PC, Smartphone, ecc…)

NanoMedicina - Applicazioni

Applicazioni Diagnostiche1. Diagnosi personalizzate

Applicazioni Diagnostiche2. Individuazione delle malattie

Trattamento delle malattie1. Somministrazione di farmaci

Efficacia ↑

Dosaggio ↓

Effetti collaterali ↓

Monitoraggio in tempo reale

Trattamento delle malattie

Interazione tra le cellule immunitarie e le nano macchine:

Amplificazione delle normali capacità di lotta contro specifiche minacce

Inibizione della risposta immunitaria, ostacolando la propagazione delle

molecole segnale mediante antagonisti artificiali

2. Attivazione della risposta immunitaria

Trattamento delle malattie

Interazione tra nano macchine e tessuti per mezzo degli

ioni Ca++

La deformazione dei tessuti influenza la propagazione degli ioni

Un insieme di nano macchine distribuite all’interno dei tessuti può determinare l’entità della deformazione

3. Ingegnerizzazione dei tessuti / Ricostruzione di organi / Nano Chirurgia

Medicina rigenerativa

Rilascio controllato di peptidi e proteine regola l’assorbimento dei fattori di crescita e l’adesione, la migrazione, la proliferazione e la differenziazione di una moltitudine di tipi cellulari → controllo della risposta cellulare → influenza la formazione di nuovi tessuti

neo-vascolarizzazione, rigenerazione ossea, guarigione delle ferite

Interfacce con il mondo esterno1. Il display epidermico

Interfacce con il mondo esterno

Raccolta e analisi delle

gocce di sudore in tempo

reale

Le informazioni sullo stato

di salute sono inviate ad

un dispositivo esterno via

onde E.M. (bluetooth,

RFID, ecc…)

2. Il cerotto intelligente

Conclusione e sviluppi futuri

Rassegna di applicazioni mediche fondate sulla nano medicina e sulle

comunicazioni molecolari

Nel breve termine, lo sviluppo di un framework per la simulazione delle comunicazioni molecolari in scenari biologici agevola lo studio e la

progettazione dei sistemi di comunicazione alle nanoscale

Nel medio e lungo termine la ricerca scientifica verterà sullo sviluppo di

dispositivi alle nanoscale in grado di assolvere ai compiti più disparati