Sviluppo di biomateriali e sonde molecolari per il follow-up di terapie cellulari. La terapia cellulare può essere definita in generale come il trapianto di cellule vitali per la cura di patologie degenerative o traumatiche. Il problema principale delle terapie cellulari risiede nella reazione immunitaria. Non essendo disponibili metodi affidabili per controllare lo stato delle cellule dopo l’introduzione nell’ospite, risulta difficile correlare l’effettiva funzionalità del trapianto con l’efficacia clinica finale. Questa linea di ricerca intende sviluppare biomateriali “etichettati” con agenti di contrasto per RMN che consentano, simultaneamente, di schermare i trapianti cellulari dal rigetto immunitario e di consentirne il follow-up della vitalità a medio/lungo termine.

Sviluppo di agenti di contrasto responsivi al microambiente per Risonanza Magnetica Nucleare (RMN). La caratterizzazione del microambiente extracellulare in tumori solidi ha un elevato potenziale per la stratificazione dei pazienti e la scelta dell’approccio terapeutico. Questa linea di ricerca riguarda lo sviluppo di agenti di contrasto per RMN responsivi al pH extracellulare, ambiente redox, o attività enzimatiche per ottenere immagini parametriche. Tali agenti di contrasto sono basati su agenti di rilassamento (Gd, Mn) o agenti di shift (modalità CEST-MRI), e possono essere in forma di molecola discreta o sistema nanodimensionato.

Sviluppo di agenti di contrasto per imaging cellulare e molecolare via Spectral Photon Counting Computed Tomography. La Spectral Photon Counting Computed Tomography (SPCCT) è una tecnica di imaging diagnostico innovativa che permette di decomporre una immagine CT convenzionale in mappe che descrivono la distribuzione di uno specifico elemento chimico all’ interno del corpo, aprendo le porte all’imaging molecolare tramite CT. Lo scopo di questa linea di ricerca è quello di sviluppare sonde molecolari o nanodimensionate ottimizzate per applicazioni in imaging molecolare e cellulare via SPCCT.

Metabolomica Ambientale. Nelle scienze ambientali, l’applicazione della metabolomica è estremamente interessante sotto diversi aspetti, tra cui il monitoraggio ambientale, la valutazione ecotossicologica e la tutela della salute di colture acquatiche. Questa linea di ricerca si propone di valutare l’alterazione del profilo metabolomico di organismi sia animali (M. galloprovincialis) che vegetali (P. alba) sottoposti a fattori di stress subletali, con l’obiettivo di sviluppare indicatori per il monitoraggio ambientale.

Sviluppo di proteine ricombinanti funzionalizzate come farmaci ad effetto farmacologico migliorato. La bioconiugazione con catene di poli(etilenglicole) (PEG) di proteine ricombinanti è una strategia sempre più utilizzata dall’industria biofarmaceutica per migliorare la stabilità ed il profilo farmacocinetico. Questa linea di ricerca è dedicata allo studio dell’equivalenza strutturale di proteine PEG-ilate rispetto alle proteine native, con applicazione sia nel design di nuove molecole PEG-ilate sia nel controllo di qualità della produzione industriale.

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Imaging labelled biomaterials for cell-therapy follow-up by Magnetic Resonance Imaging (MRI). Cell therapy can be broadly defined as the transplantation of living cells for the treatment of a wide number of medical disorders. A critical issue to understand how therapy works is the lack of clinically compliant methods to follow-up the state of therapeutic cells on the long term after transplantation. This line of research aims at developing imaging labelled biomaterials to provide a shielding against immune rejection, and, at the same instance, to enable longitudinal monitoring of cell survival by MRI.

Novel microenvironment-responsive contrast agents for MRI. The assessment of the extracellular microenvironment in solid tumors is of utmost importance to stratify patients and to personalize therapy. This line of research deals with the synthesis, characterization and validation of MRI contrast agents responsive to either extracellular pH, or redox potential, or the activity of matrix enzymes. Probes being developed can be based on relaxation agents (for T1w-MRI) or chemical exchange saturation transfer agents (for the CEST-MRI modality). Methods to obtain parametric images are also considered.

Contrast agents for molecular imaging by Spectral Photon Counting Computed Tomography. The Spectral Photon Counting Computed Tomography (SPCCT) is a novel diagnostic technique allowing for material decomposition. The possibility to map specific elements within the body paves the way for molecular/cellular imaging by X-ray SPCCT, provided that elements have suitable K-edge absorption properties. The aim of this research line is to develop molecular probes or nanosystems based on lanthanides to exploit the potential of SPCCT in molecular/cellular imaging.

Environmental metabonomics. In environmental sciences, metabolomics has a great potential to reveal the response of sentinel organisms to environmental stressors when the level of stressors/toxicants are below those required to give clear answers in traditional end-point assays. This line of research is aimed at defining a link between metabonomic changes of in suitable sentinel organisms and the level of ecotoxicological  challenge.

Structural assessment of peptide/protein-based drugs with enhanced pharmacokinetic profile. Bioconjugation of proteins with, for instance, poly(ethyleneglycole) (PEG) chains is a technique that is more and more exploited by the biopharmaceutical industry to enhance pharmacokinetic profiles. This line of research is aimed at the assessment of the structural equivalence between modified and wild type polypeptidic pharmaceutics, with applications in the design of new derivatives and quality assurance for industrial production.