Principali linee di ricerca
Interazione tra nanoparticelle derivanti dall'inquinamento atmosferico e tessuto cardiaco (Progetto PRIN Inside 2016-2020)
Abbiamo dimostrato che in base alla natura fisicochimica, nanoparticelle inalate possono passare la barriera alveolo/polmonare ed arrivare direttamente al cuore esercitando un effetto pro-aritmico. Ad oggi studiamo il problema a livello di cronicità e interazione con altre patologie cardiache includendo modelli 3D in-vitro ed in-vivo per studiare la diffusione delle nanoparticelle attraverso le barriere fisiologiche e le modifiche biofisiche dovute alla loro interazione con la membrana cardiaca
Nanomedicina cardiaca per drug delivery: raggiungere il cuore tramite inalazione. (Progetto CUPIDO 2017-2021)
Questo progetto è l'altra faccia della medaglia, ovvero utilizzare la stessa via di somministrazione delle nanoparticelle inquinanti per veicolare, tramite nanomateriale ingegnerizzato farmaci cardiospecifici (miRNA o aptameri). Questo è possibile manipolando le caratteristiche fisicochimiche e la dose del nano particolato. L’idea è il “core” del progetto Cupido. www.cupidoproject.eu
Nuova metodica per misurare parametri cinematici tramite video ad alta risoluzione spaziale e temporale in pazienti scompensati con dispositivo di assistenza ventricolare (Progetto LVAD-Strat ERAPEr-Med 2019-2022)
E' stata sviluppata interamente nel nostro laboratorio una nuova metodica , per studiare i parametri cinematici di un tessuto cardiaco in modo non invasivo e personalizzato durante la chirurgia cardiaca. Il sistema ViKiE è basato su computer vision technology, in grado di registrare un video di un tessuto battente e seguendo le traiettorie di un marker virtuale localizzato, ne analizza velocità di contrazione, forza ed energia. Tutto ciò grazie ad un algoritmo che ne elabora le equazione Hamiltoniane classiche. La metodica è stata testata sia a livello sperimentale che clinico. Il progetto prevede di rendere la tecnologia più semplice ed efficace, includendo la misura del delay elettromeccanico in pazienti scompensati che necessitano di dispositivo di assistenza ventricolare LVAD.
Sviluppo di sistemi preditttivi tramite intelligenza artificiale applicata ai parametri cardiovascolari in pazienti con Apnee oostruttive del Sonno (Progetto SLEEP@SA BRIC INAIL 2019-2021)
IL supporto del laboratorio al progetto Sleep@SA prevede lo sviluppo di classificatori “machine learning” capaci di predire gli sviluppi avversi in pazienti OSA, specificamente piloti di mezzi pubblci , tramite l’analisi dei segnali ECG, pressione arteriosa e biomarker dello stress ossidativo. https://web.uniroma1.it/odontoiatriamaxfacc/archivionotizie/kick-meeting-il-bric-inail-sleepsa
Progettazione, caratterizzazione e sviluppo di dispositivi medici (e non) meccatronici/automatizzati, destinati alla preservazione e all’analisi di organi e tessuti, oltre che alla gestione e erogazione di farmaco.
Progettazione, caratterizzazione e sviluppo di dispositivi bionici 5D destinati ai training chirurgici pre-operatori (e/o corsi di formazione specialistica).
Progettazione e sviluppo di apparati biosintetici 5D, per il rilascio controllato di farmaci (e/o nanoparticelle, pigmenti) e la rigenerazione tissutale.
Tecniche in uso
In-vitro
Isolamento e caratterizzazione funzionale di miociti neonatali e adulti di ratto
Differenziamento e caratterizzazione funzionale di cellule staminali pluripotenti indotte umane (iPS-CM)
Stampe 3D di cell-laden e cell-seeded scaffolds: caratterizzazione funzionale e tossicologica
Sviluppo di nano-devices per lo studio di nanotossicologia e nanomedicina cardiovascolare
Optogenetica in-vitro e in-vivo orientata all’elettrofisiologia cardiaca
Misure di funzionali cellulari (Ca imaging) tramite microscopia multifotone
Misure di topografia cellulare tramite microscopia a conduttanza ionica e patch-clamp – collaborazione con Istituto Clinico Humanitas.
In-vivo
Misura della attività elettrica cardiaca in-situ su ratto e topo
Misura della cinematica cardiaca in-situ tramite visione artificiale su ratto e topo
Misura della cinematica cardiaca in-situ tramite visione artificiale su pazienti (cardiomiopatie congenite, LVAD, trapianti) – collaborazione con UniVR
Optogenetica in-vivo tramite microscopia multifotone
Computazionale
Analisi del local electromechanical delay (lEMd), dell’eccitabilità e refrattarietà cardiaca in topo e ratto
Sviluppo e utilizzo di Intelligenza Artificiale (machine learning) per classificazione pre e post operatoria
Principali strumentazioni in dotazione
In-vitro
Longitudinal optogenetic long-term kinematic incubation (microscopio invertito a fluorescenza posizionato nell’incubatore)
Cappe Biologiche
Stampante 3D customizzata sotto cappa biologica per cell-laden
Colture cellulari
Microscopio a dissezione laser Nikon
Flussimetro TSI 4140F (Tesi SRL)
Viscosimetro PCE RVI6 (PCE instruments)
Sonicatore ad ultrasuoni Branson
Pompa Masterflex, Cole-Palmer Instrument Co. (Mod. 7554-85)
Centrifuga, Heraeus Instrument (Mod. Labofuge 400e)
Bagno Termostatato Digitale, JULABO (Mod. MP5)
In-vivo
MUX Epicardial Multiple lead recording (Crescent Electronics USA)
Vi.Ki.E, Fast Resolution Video kinematic evaluation (Baumer HCX13, DE)
Vi.Ki.E Low Resolution Video Kinematic evaluation (Basler, National Instruments, IT)
Misuratore di Pressione Caudale (tail cuff) PanLab LE5001
Respiratore per piccoli animali RoVent (Kent Scientific)
Stimolatore digitale programmabile STG4004 (Multichannel system)
Oscilloscopio 2 canali, TEKTRONIK (Mod. TDS3012B)
Strumentazione in concessione al Dipartimento di Medicina e Chirurgia
(Propietà del Dr. Foresti)
Stampante 3D FormLabs per Resina
stampante 3D alimentare
N2 stampanti 3D cell-seeded con sistema refrigerante
N4 stampanti FDM
Proprietà di UMbioprint (SpinOFF in fase di allestimento) in concessione al Dipartimento di Medicina e Chirurgia
CIMAREC I Multipoint s/n CN42219 (Thermo Scientific)
CIRCULATOR IMMERSION CORIO C S/N 10317946 (Julabo)
TANK OPEN 23L PC T23PA1 (Polyscience)
AREX DIGITAL PRO WITH VTF SENSOR s/n 382097 (Velp Scientifica) ! PH Five easy Plus FP20 s/n B638047441 (Mettler Toledo)
Stampante micro3D printer (M3D)
Apparato elettroforetico orizzontale standard (Eppendorf)
N. 2 Pompe scambiatori 500L/h (Yosoo)
Camera climatica DY110 matr.TT02243 (Angelantoni test technologies)
Pipettatore automatico Accurpette s/n BA4968 (VWR)
