L'INDUSTRIA TECNOLOGICA: IMAGING, BIOTECNOLOGIE, ROBOTICA, ITC - Fondazione Smith Kline

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L'INDUSTRIA TECNOLOGICA: IMAGING, BIOTECNOLOGIE, ROBOTICA, ITC - Fondazione Smith Kline
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.
L'INDUSTRIA TECNOLOGICA: IMAGING, BIOTECNOLOGIE, ROBOTICA, ITC - Fondazione Smith Kline
1. IL SISTEMA BIOTECH IN ITALIA.

2. LA ROBOTICA.

3. IL WEB: TELEDIAGNOSTICA E TELEASSISTENZA.

4. LE NANOBIOTECNOLOGIE.

5. L’IMAGING MOLECOLARE.
L'INDUSTRIA TECNOLOGICA: IMAGING, BIOTECNOLOGIE, ROBOTICA, ITC - Fondazione Smith Kline
IL SISTEMA BIOTECH

Fonte: Dati Osservatorio Nazionale per la Biosicurezza, le Biotecnologie e le Scienze della Vita 2007
L'INDUSTRIA TECNOLOGICA: IMAGING, BIOTECNOLOGIE, ROBOTICA, ITC - Fondazione Smith Kline
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
L'INDUSTRIA TECNOLOGICA: IMAGING, BIOTECNOLOGIE, ROBOTICA, ITC - Fondazione Smith Kline
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
L'INDUSTRIA TECNOLOGICA: IMAGING, BIOTECNOLOGIE, ROBOTICA, ITC - Fondazione Smith Kline
Analisi per settore di applicazione, imprese pure biotech

                 Rapporto sulle biotecnologie in Italia - 2012
L'INDUSTRIA TECNOLOGICA: IMAGING, BIOTECNOLOGIE, ROBOTICA, ITC - Fondazione Smith Kline
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
L'INDUSTRIA TECNOLOGICA: IMAGING, BIOTECNOLOGIE, ROBOTICA, ITC - Fondazione Smith Kline
Distribuzione italiana delle imprese censite per
                area geografica
L'INDUSTRIA TECNOLOGICA: IMAGING, BIOTECNOLOGIE, ROBOTICA, ITC - Fondazione Smith Kline
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.
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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 2012
NANOFOTONICA 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
              Clinica
21
                  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 Ordinazione
Microsoft 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
                                                                           B
I 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 feedback
NANOBIOTECNOLOGIE
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. 2012
US 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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