Nell'ambito della circolazione extracorporea e della respirazione assistita la possibilità di aggiungere capacità di sensing ai disposable polimerici in uso consentirebbe di monitorare costantemente lo stato del paziente e, quindi, di personalizzare i trattamenti. Il Tecnopolo di Mirandola ha messo a punto tecnologie in grado di trasformare un substrato polimerico in un sensore capace di misurare in linea ed in tempo reale la concentrazione di importanti analiti quali il pH e la pCO2 in matrici sia liquide, che gassose consentendo di ottenere una miglior conoscenza dello stato del paziente e quindi di personalizzare la terapia aumentandone efficacia ed efficienza. Inoltre, tale tecnologia potrebbe essere utilizzata anche per la realizzazione di macchine da usare in ambito domiciliare in quanto permetterebbe il monitoraggio da remoto del paziente.
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Nei trattamenti che prevedono l'utilizzo di una parte strumentale, i vincoli di sicurezza e sterilità impongono di norma l'impiego di componentistica disposable per tutto quanto entri in contatto con il paziente. Le tecnologie sviluppate consentono di funzionalizzare i disposable di natura polimerica con nano matrici. I polimeri così funzionalizzati effettuano una trasduzione ottico- chimica quando entrano in contatto con analiti presenti all'interno del fluido biologico, permettendone di misurare la concentrazione in tempo reale grazie anche alla presenza di un sistema optoelettronico di lettura. Tale sistema, che può essere integrato nei nuovi macchinari oppure essere fornito come sistema stand-alone di misura aggiuntivo per i macchinari già presenti sul mercato, è una parte strumentale permanente. Ciò rende possibile monitorare l’evoluzione del trattamento ed intervenire per modificarne i parametri. Tali tecnologie sono già state verificate per i seguenti ambiti specifici: 1. Misurazione del pH del sangue; 2. Misurazione della pCO2 nel sangue e nell'espirato; 3. Misurazione di analiti specifici che indicano l'insorgenza degli stati infiammatori nel liquido sinoviale; Inoltre, è in fase di completamento la possibilità di monitorare i lattati ematici in circolazione extracorporea. Tutti i sensori, sono stati validati in accordo alle normative del settore biomedicale.
Gli attuali macchinari ad oggi utilizzati nella circolazione extracorporea e nella respirazione assistita non prevedono la misurazione di analiti quali pH, pCO2 etc, anche se esistono molteplici tecniche di misura che consentirebbero di stimare con estrema precisione la presenza e la concentrazione di tali analiti. Queste tecniche non sono, compatibili con le misurazioni in linea poiché di norma richiedono l’utilizzo di specifici reagenti generalmente non biocompatibili. Le tecnologie sviluppate consentono invece una misurazione assolutamente sicura ed in continuo che non altera il campione.
Le tecnologie sviluppate risultano estremamente interessati per tutti quegli ambiti in cui si voglia realizzare una misurazione in linea, che non alteri il campione. In ambito biomedicale, tali tecnologie sono state già sperimentate nei trattamenti di emodialisi, respirazione assistita e circolazione extracorporea. Potrebbero trovare applicazione anche nell’ambito di trattamenti in homecare dal momento che permetterebbero il monitoraggio da remoto del paziente. Altri ambiti di potenziale applicazione sono il food-packaging e l'agrifood, per controllo qualità del prodotto in linea.
Sviluppo di sistemi capaci di consentire la misurazione dell'analita di interesse
Sviluppo di quattro sensori: - pH, - pCO2 nell’espirato e nel sangue, - lattati ematici, - Insorgenza degli stati infiammatori.
Il TPM ha sviluppato tecnologie in grado di trasformare tubatismi plastici in sensori a basso costo per la misurazione in linea ed in tempo reale della concentrazione di specifici analiti. Tale metodica di misura si basa su una parte disposable (il tubatismo funzionalizzato) e su un sistema optoelettronico di lettura. La parte disposable contiene fluorofori sviluppati ad-hoc per la rivelazione dell'analita di interesse immobilizzati sul tubatismo che trasformano il tubo in un sensore. Il sensore così realizzato viene pertanto letto otticamente grazie ai sistemi optoelettronici progettati ad-hoc. Tali tecnologie sono già state proficuamente specializzate per lo sviluppo di sistemi capaci di consentire la misurazione di analiti di particolare interesse clinico quali: pH ematico, pCO2 ematica e pCO2 nell'espirato. Tali sistemi di misura sono quindi stati validati in ambiente significativo (TRL5). I vantaggi offerti sono: 1. Misurazione in linea ed in tempo reale analiti che ad oggi possono essere stimati solo per mezzo di campionamenti; 2. Personalizzazione del trattamento sulla base dei valori misurati al fine di migliorare l’efficacia del trattamento; 3. Possibilità di realizzare ulteriori sensori per il monitoraggio di altre molecole d’interesse; 4. Possibilità di un controllo in remoto del trattamento da utilizzare in Homecare.
MIST E-R Rizzoli RIT FONDAZIONE DEMOCENTER-SIPE
Le tecnologie sviluppate sono in fase di brevettazione.
Esempio di sistema di misurazione