Trilogy come 3 gemme. Gemme di scienza

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Trilogy come 3 gemme. Gemme di scienza

Puntata 3: Microbioma e Bioingegneria

Il Microbioma può essere interpretato grazie all’Ingegneria Biomedica.

È possibile studiare il microbioma attraverso le tecnologie biomedicali, approfondirne la biochimica e valutarne le possibili evoluzioni.

L’ingegneria biomedica può originare soluzioni in grado di avvantaggiare la ricerca in merito a specifici interrogativi clinici. Essa, si distingue attraverso differenti aree di applicazione. L’ingegner* biomedic* è, a livello generale, la figura che maggiormente si interfaccia tecnologicamente con il corpo umano, in particolare con i sistemi fisiologici grazie ad una preparazione approfondita nelle principali materie scientifiche come matematica, informatica, biochimica, elettronica.

L’IEEE sez. Engineering in Medicine and Biology Society (1) ci fornisce una definizione precisa su tale figura professionale:

 “Gli ingegneri biomedici lavorano nell’intersezione tra ingegneria, scienze della vita e assistenza sanitaria. Questi ingegneri prendono i principi della scienza applicata (compresa l’ingegneria meccanica, elettrica, chimica e informatica) e delle scienze fisiche (inclusa la fisica, la chimica e la matematica) e li applicano alla biologia e alla medicina. Sebbene il corpo umano sia un sistema più complesso anche della macchina più sofisticata, molti degli stessi concetti che entrano nella costruzione e programmazione di una macchina possono essere applicati a strutture biologiche e strumenti diagnostici e terapeutici”

Prima ancora di definire una “soluzione”, si studia il contesto della problematica riferita, verificando attraverso gli interrogativi clinici due elementi:

– La TIPOLOGIA di indagine

– La MODALITA’ di indagine

Con questi elementi si possono ipotizzare e formulare differenti azioni di approfondimento.

In Italia, negli ultimi 5 anni, il tema del Microbioma è diventato di notevole interesse perché affianca interrogativi clinici interessanti sulla correlazione tra PATOLOGIA E CURA.

Esempi di Tipologia di indagine:

RIPRODUZIONE DI ORGANI ARTIFICALI

RIPRODUZIONE DI MICROBIOMA ARTIFICIALE

COLTIVAZIONE DI MICROBIOMA IN VIVO

PIATTAFORMA INGEGNERIZZATA PER IL MONITORAGGIO DELLA RELAZIONE TRA MICROBIOTA E INTESTINO

PROGETTAZIONE DI DISPOSITIVI DI TIPO ORGAN-ON-A-CHIP

RIPRODUZIONE DI MODELLI CELLULARI INGEGNERIZZATI IN 2D E 3D

Esempi di Modalità di indagine:

RIPRODUZIONE DELLE FUNZIONALITA’ COMPLESSE DEGLI ORGANI

RIPRODUZIONE DELLE FUNZIONALITÀ DI UN MICROBIOMA ARTIFICIALE

MONITORAGGIO DEL MICROBIOMA IN VIVO

RIPRODUZIONE DI ALTRI SISTEMI BIOLOGICI COINVOLTI

OSSERVAZIONE INTERAZIONE FARMACO – MICROBIOTA

L’ Università di Pisa con Giovanni Vozzi ed Emilia Ghelardi e l’Università Politecnica delle Marche con Monica Mattioli Belmonte hanno collaborato per dare vita ad un modello 3D in vitro di microbiota intestinale umano per verificare e comprendere l’interazione del modello con i farmaci e gli alimenti al fine di migliorare la personalizzazione di terapie e diete specifiche per gli individui siano essi anche pazienti. Il modello (2.) è composto da “strutture polimeriche naturali nanofabbricate” con innesti di colture di microbiota intestinale.

Gruppo di ricerca Biofabrication, partendo da sinistra Giovanni Vozzi, Francesca Montemurro, Francesco Biagini, Aurora De Acutis, Gabriele Maria Fortunato, Anna Lapomarda, Carmelo De Maria (foto di archivio scattata prima dell’emergenza Covid-19)

Dal punto di vista strettamente biomedicale è attraverso le “Simulazioni” che possiamo giungere ai modelli in grado di fornire delle risposte. Sono medici insieme a ingegneri, neuroscienziati, biologi, e altri professionisti dell’ambito scientifico ad approfondire gli aspetti legati all’interazione del microbioma e microbiota intestinale rispetto ai vari distretti del corpo umano coinvolti come Cervello, Intestino, Cuore. La tecnologia può fornire inoltre importanti novità riguardanti l’interazione dei farmaci aprendo strade verso una cura mirata e meno generalizzata.

Trilogy nasce come esperimento multi-editoriale di WeWomEngineers. WWE incontra una neuroscienziata e una biologa per parlare di una tematica attualissima: Il Microbioma

La storia delle gemme nella scienza in realtà nasce due anni fa. La nostra Founder Manuela Appendino, incontra la Dott.ssa Lucia Mattera in occasione dell’incontro WIE (Women In Engineering) Italy presso il Politecnico di Palermo. Proprio in quell’incontro nacque la curiosità di unire insieme aspetti differenti della scienza partendo da un’esigenza clinica, legata alla salute della popolazione. In fondo una biologa cerca risposte dai propri studi ma anche una bioingegnera. Qualche mese fa si è aggiunta a questa bellissima squadra Marialessia Musumeci, una neuroscienziata! Con lei ci siamo rese conto che avremmo potuto immaginare di diversificare contenuti per il nostro pubblico unendo le forze, creando dei focus diversi, oltre a delle risposte differenziate in base partendo da un macro tema. Sono uscite due puntate precedenti e le puoi leggere QUI e QUI.

NOTE

Giovanni Vozzi: professore al dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e al Centro di Ricerca “E. Piaggio”e il suo team comprende Carmelo De Maria, Francesca Montemurro, Francesco Biagini, Anna Lapomarda, Aurora De Acutis e Chiara Magliaro

Emilia Ghelardi: professoressa al dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia e il suo team comprende Marco Calvigioni, Alessandra Vecchione, Francesco Celandroni e Diletta Mazzantini.

I due gruppi dell’ateneo pisano collaborano da tempo allo sviluppo di piattaforme bioingegneristiche utili in medicina. Su questo argomento si sono già aggiudicati un progetto MIT-UNIPI che riguardava lo studio dell’influenza del microbiota intestinale sulla pielonefrite, una malattia infiammatoria del rene.

  1. http://www.embs.org/about-biomedical-engineering
  2. https://www.unipi.it/index.php/news/item/19879-creato-per-la-prima-volta-un-modello-3d-di-microbiota-intestinale-umano
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Manuela Appendino

Sono Manuela Appendino, un ingegnere biomedico, moglie, mamma! L’idea di avere uno spazio tutto mio sull’ingegneria biomedica mi elettrizza perchè mi piacerebbe non solo divulgare notizie particolari ed interessanti sul mondo biomedicale ma aprire una finestra di ascolto sul mondo che vivo quotidianamente!