Il laboratorio di Biologia e Nanomedicina si focalizza sulla progettazione e implementazione di Sistemi di Intelligenza Artificiale nel campo della Radiomica e della Biofotonica.

1. Ricercatori:
Roberto Pini, Fisico
Giovanni Agati, Fisico
Martina Banchelli, Chimico
Andrea Barucci, Fisico
Lucia Cavigli, Fisico
Sonia Centi, Chimico
Cristiano D’andrea, Fisico
Marella de Angelis, Fisico
Paolo Matteini, Chimico
Filippo Micheletti, Ingegnere Elettronico
Fulvio Ratto, Fisico
Francesca Rossi, Fisico
Lorenza Tuccio, Agronomo
DIPARTIMENTO
DIITET - Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per
l'Energia e i Trasporti
LABORATORIO
BioPhotonics and Nanomedicine Lab
https://bpnlab.ifac.cnr.it/
ISTITUTO DI FISICA APPLICATA «NELLO CARRARA»
http://www.ifac.cnr.it/
BioPhotonics and
Nanomedicine Lab

2. Il nostro laboratorio si propone di sviluppare metodi e dispositivi per sensoristica, diagnostica e
terapia, basati sull’interazione della luce, diretta o mediata dall’ausilio di nanostrutture plasmoniche,
con materiale biologico incluse biomolecole, cellule, liquidi biologici e tessuti animali e vegetali.
Le attività di ricerca applicata sono strategicamente rivolte a soddisfare la domanda di innovazione
industriale nell’ambito biomedicale e agri-food.
Per quanto riguarda l’ambito biomedicale, le nostre attività si focalizzano su:
• Sviluppo di terapie laser minimamente invasive in oculistica, neurochirurgia, dermatologia e
chirurgia plastica;
• Sviluppo e sperimentazione di metodologie terapeutiche e diagnostiche basate su
nanoparticelle laser-attivabili;
• Messa a punto di chip plasmonici per la sensoristica ottica rapida e low-cost;
• Tecniche di microfluorimetria per la localizzazione di biomolecole;
• Sviluppo di terapie laser per la soppressione di patogeni fotosensibili;
• Tecnologie UV per la sanificazione degli ambienti;
• Sviluppo di tecnologie plasmoniche per l’efficientamento di processi biomolecolari (es. PCR);
• Trasferimento di innovazione industriale nel campo delle tecnologie laser per chirurgia,
diagnostica e terapia medica.
L'attività
di ricerca

3. Disegni e
Immagini
Microscopio confocale a scansione Leica SP8,
equipaggiato con microscopio DMI6000, quattro laser
a diodo (405/488/552/638 nm), tre canali rivelatori
indipendenti e un incubatore con controllo della
temperatura e CO2
idoneo per imaging di cellule vitali.
Saldatura laser di tessuti connettivi
(Neurochirurgia, Oculistica)
Nanoparticelle ibride in silice/oro e sistemi bionici
macrofagi/oro impiegati sperimentalmente per
l‘ipertermia ottica del cancro.
Trattamento a luce blu di ferite croniche

4. Tecnologie e Servizi Offerti:
Microscopia Confocale (Leica SP8) e Raman con annessi servizi accessori
Servizi di sintesi e di caratterizzazione dei materiali con i seguenti dispositivi:
• Spettrofotometro Jasco V-770 UV-Vis-NIR (lunghezza d’onda 190 - 2700 nm)
• Spettrofluorimetro Cary Eclipse (Agilent Technologies)
• Spettrometro Shimadzu 8300 ATR-FTIR
• Calorimetro differenziale a scansione DSC1 Mettler Toledo
• Dynamic Light Scattering and Z-scan Malvern Mod. Zetasizer Nano ZS90
• Plasma Cleaner Diener ZEPTO
• Benchtop Freeze Dryer Labconco™ FreeZone™ 4.5L −50°C, 230V Model (Fisher Scientific)
Progettazione e implementazione di Sistemi di Intelligenza Artificiale nel campo della Radiomica e della Biofotonica
Indagini termografiche
• Termocamera Infrarossi Nec Avio mod. R300SR, Sensitivity (NETD): 0.03°C / Measuring Range: da -40°C a 500°C
Il Laboratorio è equipaggiato di varie sorgenti laser CW e impulsate nel range del visibile e dell’infrarosso e strumentazioni a ultrasuoni (range da 1 MHz a
10 MHz).
Il laboratorio di Biologia e Nanomedicina è dotato della strumentazione necessaria per l’allestimento e il mantenimento di colture cellulari, saggi
colorimetrici (Microplate Photometer Multiskan, Thermo Fisher Scientific, filtri: 405, 450, 570, 630 nm) e criosezionamento di campioni biologici (criostato
Thermo HM525).
Strumenti, Tecnologie e Servizi

5. AMBITI OPERATIVI:
• Fotonica applicata alle tecnologie medicali
• Nanoplasmonica applicata alla medicina e alla robotica
• Intelligenza artificiale applicata alla salute
Nell’ambito del Trasferimento Tecnologico, il Laboratorio, BioPhotonics and Nanomedicine Lab
gestisce diversi progetti regionali, nazionali e comunitari.
Attualmente Il Laboratorio si sta dedicando alle seguenti attività:
• Sviluppo di un device endoscopico per la foto-terapia antibatterica intragastrica;
• Sviluppo di un device per la sanificazione degli ambienti attraverso l’utilizzo di led UV;
• Gestione di un percorso ottimizzato per il flusso dei dati e la gestione del paziente con quadro
clinico e radiologico compatibile con COVID-19;
• Sviluppo di una Biobanca di immagini, supportata da una piattaforma di Intelligenza Artificiale
per la prevenzione e prognosi del cancro, con particolare interesse per la cura del cancro alla
prostata;
• Sistemi di termoablazione e radioterapia di melanomi e carcinomi mammari tramite
nanoparticelle plasmoniche;
• Strategie per diagnosi di Alzheimer attraverso l’utilizzo integrato di spettroscopia Raman e
machine learning nell’ambito della medicina di precisione;
• Sviluppo di nanostrutture plasmoniche ibride per imaging biomedicale e sensoristica;
• Sviluppo di sensori plasmonici economici e di semplice utilizzo per il riconoscimento ottico di
biomarcatori in fluidi biologici (fluido cerebrospinale, siero, sudore);
• Sviluppo di lateral flow assay con tecnologie plasmoniche e Intelligenza Artificiale per
l’identificazione di biomarcatori a DNA.
Possibili
applicazioni e
collaborazioni

6. ISTITUTO DI FISICA APPLICATA «NELLO CARRARA», IFAC - CNR
Sede: Via Madonna del Piano 10.
50019, Sesto Fiorentino (FI)
Sito web: www.ifac.cnr.it
E-mail: f.rossi@ifac.cnr.it
Ufficio Regionale di Trasferimento Tecnologico
Sede: Via Luigi Carlo Farini, 8 - 50121 Firenze, FI
E-mail: urtt@regione.toscana.it
Per maggiori informazioni
Per maggiori informazioni