L'INDUSTRIA TECNOLOGICA: IMAGING, BIOTECNOLOGIE, ROBOTICA, ITC - Fondazione Smith Kline
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L’INDUSTRIA TECNOLOGICA:
IMAGING, BIOTECNOLOGIE,
ROBOTICA, ITC
XXXIV Seminario dei Laghi della Fondazione Smith Kline, 4 e 5 ottobre 2012.
Marco Salvatore
Adelaide Greco
Dipartimento di Scienze Biomorfologiche e Funzionali
Università degli Studi di Napoli Federico II.
1. IL SISTEMA BIOTECH IN ITALIA. 2. LA ROBOTICA. 3. IL WEB: TELEDIAGNOSTICA E TELEASSISTENZA. 4. LE NANOBIOTECNOLOGIE. 5. L’IMAGING MOLECOLARE.
IL SISTEMA BIOTECH Fonte: Dati Osservatorio Nazionale per la Biosicurezza, le Biotecnologie e le Scienze della Vita 2007
Imprese biotech: definizione dei settori di applicazione Pure biotech: Imprese che hanno come core business attività legate esclusivamente alle biotecnologie. Altre biotech: Imprese che utilizzano almeno una tecnica biotecnologica per produrre beni e servizi per fare ricerca in campo biotech, senza che questa risulti essere il core business dell’impresa stessa Rapporto sulle biotecnologie in Italia - 2012
Imprese biotech: definizione dei settori di applicazione Red biotech: Biotecnologie applicate alla salute dell’uomo: uso di moderni metodi biotecnologici per lo sviluppo di prodotti terapeutici, vaccini, tecnologie di drug delivery, metodiche di diagnostica molecolare, attività di drug discovery e cosmetici. Green biotech: Biotecnologie agroalimentari. GPTA: Genomica, Proteomica e Tecnologie Abilitanti. White biotech: Biotecnologie industriali (prodotti chimici, materiali e carburanti). Multi core: Imprese che operano in almeno due dei settori di applicazione sopra citati. Rapporto sulle biotecnologie in Italia - 2012
Analisi per settore di applicazione, imprese pure biotech
Rapporto sulle biotecnologie in Italia - 2012
L’Italia terza in Europa, dopo la Germania e il
Regno Unito per numero di imprese pure
biotech.
In italia si osserva un aumento del numero delle imprese pure
biotech, passato da 242 nel 2010 a 248 nel 2011
il settore delle biotecnologie della salute esprime il 96% del
fatturato.
Più della metà delle imprese considerate sono purebiotech di
micro o piccola dimensione, che originano da start-up e spin-off
accademici o industriali, con una percentuale di addetti in R&S
nell’ordine del 30%.
Immissione in commercio di 319 prodotti.
Report 2012 BioiIn Italy, rapporto sulle Biotecnologie in Italia
Distribuzione italiana delle imprese censite per
area geografica
FORME GIURIDICHE PREVALENTI Netta prevalenza di società di capitali (92%) delle quali più del 60% è costituito da società a responsabilità limitata, forma giuridica particolarmente adeguata ad imprese di minori dimensioni.
Classi dimensionali di appartenenza delle imprese biotech
Rapporto delle Biotecnologie in Italia 2012
Il sistema evidenzia alcune criticità connesse alla parcellizzazione delle competenze, alla
limitata dimensione delle imprese (l’88% è di micro o piccola dimensione e realizza meno
del 3% del fatturato complessivo), e alla mancanza di un vero mercato per i capitali di
rischio destinati alla crescita e allo sviluppo delle nuove imprese.Robotica La robotica è una scienza che, in base ai comportamenti degli esseri intelligenti, cerca di sviluppare macchine in grado di sostituire l’uomo in compiti ritenuti rischiosi, faticosi, ripetitivi, che richiedono precisione e velocità di esecuzione (biorobotica e la robotica biomedicale).
CHIRURGIA GUIDATA Fonte: Università di Pisa
Chirurgia Ortopedica Assistita dal
Calcolatore, CAOS (Computer
Assisted Orthopaedic Surgery)
Applicazioni che prevedono l'utilizzo del calcolatore allo
scopo di rendere meno invasive, più efficaci, sicure ed
affidabili le procedure chirurgiche in ambito ortopedico.ROBOTIC NURSE Assistente robotico che fornisce gli strumenti richiesti dal chirurgo. PURDUE UNIVERSITY PHOTO/MARK SIMONS
RADIOTERAPIA GUIDATA
• Miglior definizione del tessuto bersaglio consentito dalle
tecniche di imaging.
• Possibilità di un controllo real time (durante la seduta della
radioterapia, IGRT). Questo vantaggio si concretizza nella
riduzione dei margini del campo irradiato che sono
direttamente proporzionali all'incertezza che si può avere
sulla definizione del bersaglio della terapia.RADIOTERAPIA GUIDATA
IGRT (Image-Guided Radiotherapy)
Attraverso la IGRT è possibile infatti depositare dosi elevate di
radiazioni e al contempo risparmiare l'esposizione dei tessuti sani
circostanti. In alcuni contesti clinici è possibile somministrare dosi
efficaci per la cura del tumore in poche frazioni (ipofrazionamento)
o, addirittura, in un'unica sessione di terapia (Single-Dose IGRT).
Questi nuovi schemi di trattamento stanno permettendo un salto
di qualità epocale nel trattamento delle neoplasie.
UFFICIO STAMPA AOUP
GIUGNO 2012NANOFOTONICA E TECNOLOGIE ICT PER
TELEDIAGNOSTICA E TELEASSISTENZA
PROGETTO NADIA (Smart Cities Health 2012)
Obiettivo: realizzazione di una piattaforma tecnologica integrata
per il rilevamento diretto, continuo ed in tempo reale di parametri
biologici clinicamente rilevanti finalizzato alla telediagnostica e
teleassistenza mediante ago-catetere.Biosensori in fibra ottica
Biosensore sulla
punta di una fibra ottica
Le proprietà ottiche del biosensore vengono rilevate dai trasduttori in
fibra ottica e convertite in un segnale, prima ottico e poi elettronico, al
fine di ottenere un segnale interpretabile e quantificabile correlato alla
presenza e alla concentrazione degli analiti di interesse.20
Utilizzo dell’Informatica in Sanità
Amministrazione
Ausilio
della Decisionale
Conoscenza
Amministrazione
della
Comunicazione
Informazione
Clinica21
Utilizzo dell’Informatica in Sanità
Comunicazione Supporto alla Decisione
Telemedicina Sistemi di archiviazione
Tele-radiologia Diagnosi di Sistemi Esperti
E-mail del paziente Interazione tra farmaci
Presentazioni
Amministrazione della Conoscenza Amministrazione di
Pubblicazioni Informazione
informazioni di salute del Annotazioni Mediche
consumatore Elettroniche
le informazioni mediche basate-su- Transazioni di fatturazione
Prove Sistemi di OrdinazioneMicrosoft HealthVault Sistema remoto per memorizzare dati accessibili via web services Indipendente dalla piattaforma Luogo sicuro per archiviare informazioni mediche Condivisione di informazioni mediche tra le applicazioni e le altre parti controllata dall UTENTE
FASCICOLO SANITARIO ELETTRONICO:
Infrastruttura
•consentire la localizzazione e la disponibilità delle
informazioni sanitarie ovunque memorizzate
1. Creazione •consentire una facile integrazione con sistemi e
documento infrastrutture preesistenti in maniera tale da renderli
interoperabili
•fornire adeguate caratteristiche prestazionali in termini
Medico di accessibilità ai documenti e dati sanitari
A •garantire un elevato livello di sicurezza
2. Condivisione
documento •essere basata su standard aperti
ASL
•fornire meccanismi per supportare adeguatamente i
processi sanitari
Fascicolo
Sanitario 3. Richiesta
documento
Elettronico
4.
Consegna
documento
Medico
BI Personal Health Systems (PHS) contribuiscono alla erogazione di servizi sanitari personalizzati in
modo continuo e controllato per rendere più autonomi e sicuri i pazienti indipendentemente dalla
loro ubicazione
Data acquisition Data processing & analysis
Health / call
altri dati:
Tilt
Sympthoms
Centre
1500
RR [msec]
1000
500
200 400 600 800 1000 1200 1400
t [sec]
1600 1800 2000 2200
clinici,immagini,
SBP [mmHg]
150
100
SCMI [%]
50
200
100
50
400 600 800 1000 1200 1400
t [sec]
1600 1800 2000 2200
lab, genomici
0
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Positive
2000 VVS
2200
Risk
0.5 t [sec]
Risk [--]
0
-0.5
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
t [sec]
Sensori per Analisi Expertise Ospedale
monitoraggio Intelligente Medico
multi-parametrico
Supporto alla diagnosi
ed alla cura
Cura,
Riabilitazione
Comunicazione Dati e feedbackNANOBIOTECNOLOGIE PRESENTE…. -Cosmesi, display e chip di memoria, bici ultraleggere, Industria alimentare, Medicina con i liposomi. FUTURO… -Nuovi strumenti diagnostici: diagnosi semPre più precoce di malattie. -Endoscopi: permettono il passaggio attraverso i tessuti senza creare danni. -Somministrazione intelligente di farmaci. -Fabbricazione di tessuti artificiali: supporti per la crescita di cellule staminali.
Nanobiotecnologie e Imaging
molecolare
Formulazione di nuovi nano vettori da impiegare nella
diagnostica per immagini (ecografia, Risonanza
Magnetica, Imaging Ottico).
studio di nanocluster innovativi per la realizzazione di
traccianti supermagnetici per la Risonanza Magnetica.
Integrazione di informazioni derivanti dalle più avanzate
tecniche di diagnostica per immagini con dati
biomolecolari.Agenti CEST
Immagini pesate T2 di
fantoccio. non si evidenzia una
distinzione tra cellule controllo
e marcate(a).
CEST Image: possiamo invece
notare una differenza di
colorazione delle differenti
popolazioni cellulari: Eu- e Yb-
(a+b = c).
PARACEST permette la
visualizzazione di differenti
tipi cellulari nella stessa
regione anatomica utilizzando
uno scannerr clinico 1H-MRI c
(c).
In vivo MRI Visualization of different Cell Population
Labeled with PARACEST Agent, Ferrauto et Al. Magn
Reson Med. 2012US Agenti di Contrasto
Agenti di Contrasto per Ultrasuoni, anche conosciuti come Microbolle (MB), sono un
potente strumento per la ricerca di diagnosi e terapie di modelli animali per malattie
umane.
Le MB , permettono l’analisi quantitativa di Biomarker molecolari, studi di perfusione,
targeting microvascolare, rilascio di geni e farmaci.
Lipids Gas filled
Microbubble
Oil Biotin
Gas
Streptavidin
Endothelial cell Antibody
MB diametro da 2.3 a 2.9 µm Target MB
Greco A..M. Salvatore. Ultrasound Biomicroscopy in small animal research: applications in molecular and pre-clinical imaging. Journal of Biomedicine and Biotechnology,
Journal of Biomedicine and Biotechnology 2012.VEGF-R2 Binding in Realtime M. Mancini, IBB-CNR
Gene therapy mediata da US Gli Ultrasuoni interagiscono con le microbolle causando la loro oscillazione e la loro distruzione portando al rilascio di materiale genetico. Inoltre gli ultrasuoni producono un effetto locale “shockwave” che incrementa la permeabilità cellulare permettendo il passaggio transcapillare di macromolecole, attraverso piccole perforazioni endoteliali che vengono a crearsi tramite la cavitazione.
PROBLEMI DI FONDO: (1)
RICERCA INNOVAZIONE SOSTENIBILITA’
RISORSE
Rispetto ad altri Paesi avanzati, il nostro sistema produttivo soffre di una limitata disponibilità
di capitali di credito e di rischio per investimenti in progetti di ricerca e innovazione e per la
crescita di nuove imprese biotech.PROBLEMI DI FONDO: (2)
EQUILIBRIO TRA COMPETENZE SCIENTIFICHE E MANAGERIALI
RICERCA DI BASE
RICERCA
APPLICATIVA
SVILUPPO
COMPETENZE MANAGERIALI Sciarelli S.CONCLUSIONI
• IL NUOVO CONCETTO DI MEDICINA SI BASA SU UNA
VISONE SEMPRE MENO SPECIE SPECIFICA E SEMPRE PIU’
INDIVIDUO SPECIFICA.
• QUESTO PUO’ ESSERE RESO POSSIBILE GRAZIE
ALL’INTEGRAZIONE DELL’INGEGNERIA, DELLA BIOLOGIA
E DELLA MATEMATICA DI FENOMENI CHIMICO-FISICI.IL FUTURO 1.Formazione di nuove figure professionali addestrate a comprendere le esigenze di carattere economico tipiche dell’impresa ed esigenze di ricerca, nuove figure professionali “scienziati-imprenditori”. 2.Introdurre le tematiche della gestione aziendale nel percorso formativo dei Corsi di Laurea? 3.Trovare nuovi finanziamenti anche privati 4.Promuovere progetti su un’avanzata frontiera della ricerca e puntare sull’efficienza per garantire il miglior uso delle scarse risorse.
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