Biotecgen health

1. Biotecgen s.r.l.
Via Leuca 174 , 73100 Lecce
OptiLegOptiLeg
sviluppo di unsviluppo di un
sensore ottico per lasensore ottico per la
detection didetection 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
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E L’INNOVAZIONE

2. UNIONE EUROPEA
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“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
Biotecgen s.r.l.
“OptiLeg”

3. UNIONE EUROPEA
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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.
Biotecgen s.r.l.

4. Referenze
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5. 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 partner
Istituto 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. scarl
consulenza sulle normative vigenti del settore agroalimentare, analisi chimiche, microbiologiche
ed ambientali di acque ed alimenti
“OptiLeg”

6. 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”

7. UNIONE EUROPEA
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Gli strati metallici (titanio ed oro) sono stati depositati su substrati di vetro mediante evaporazione
termica
LAVAGGIO SUBSTRATI DI VETRO
DEPOSIZIONE FILM METALLICI e
TRATTAMENTO TERMICO
CARATTERIZZAZIONE 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
Trasmittanza(%)
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
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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 38.5
0
30000
60000
90000
Not annealed
50C
100C
150C
200C
Intensitya.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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roveniente da un fotodiodo; progettazione di una scheda elettronica per la gestione dell’intero sistema; progetto meccanico della movimentazio
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.
“OptiLeg”

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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
“OptiLeg”

10. 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
“OptiLeg”

11. 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
“OptiLeg”

12. 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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13. Il Progetto: Mercato e ricadute industriali
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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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14. Il Progetto: Mercato e ricadute industriali
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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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15. 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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16. Il Progetto: Diffusione dei risultati
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I risultati del programma di sviluppo sperimentale sono stati presentati:
2nd International Conference on Bio-Sensing Technology 2011
10-12 October 2011, Amsterdam, The Netherlands
Con 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
“OptiLeg”

17. Il Progetto: Riferimenti
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Responsabile tecnico scientifico:
Dr. Enrico De Lorenzis
mobile:3409668579
e.delorenzis@biotecgen.it
http://www.biotecgen.it
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