Tecnologie innovative in sanità pubblica

Direttore: Dott. Evaristo Cisbani
telefono: (+39) 06 4990 6535
mail: evaristo.cisbani@iss.it

Attività del centro

Il Centro nazionale per le tecnologie innovative in sanità pubblica (TISP) promuove il miglioramento dello stato di salute pubblica attraverso la ricerca, lo sviluppo, l’ottimizzazione e la valutazione di tecnologie innovative per la tutela della salute pubblica utilizzando competenze multidisciplinari.  L’ambito di attività spazia dai dispositivi medici, all'ingegneria biomedica, salute radiologica, medicina nucleare, nanotecnologie e terapie innovative.

Il Centro, sfruttando competenze multidisciplinari, svolge attività di ricerca, controllo e formazione nei settori della radiobiologia, dell’assicurazione di qualità nelle scienze radiologiche, della medicina nucleare, della bioingegneria, dei dispositivi medici, della medicina rigenerativa, della microscopia elettronica, delle nanotecnologie e delle terapie innovative.

Organizzazione del centro

Il Centro dispone di capacità  autonome  di realizzazione  prototipale (elettronica,  meccanica, idraulica) e laboratori tematici, a favore della ricerca e dell’innovazione. Al suo interno sono presenti le seguenti aree:

1. Area strategica di Scienze radiologiche; referente: Antonella Rosi
   L’attività di ricerca è volta allo studio dell’efficacia biologica delle radiazioni al target tumorale e degli effetti indesiderati al tessuto sano e alla valutazione del rischio da radiazioni in un regime di basse dosi e ratei di dose variabili, di particolare rilevanza in radiodiagnostica e in medicina nucleare. I gruppi coinvolti si occupano dell’ottimizzazione dell’impiego delle radiazioni ionizzanti in radioterapia e radiodiagnostica; della valutazione del danno da radiazioni e dei requisiti di assicurazione di qualità.

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   Gli studi sui meccanismi alla base degli effetti radioindotti vengono condotti in cellule o organismi nei diversi scenari di esposizione sia a fotoni, comunemente impiegati in clinica, che a particelle cariche, attualmente di estremo interesse in procedure complesse come l’adroterapia.

   Lo studio sistematico in funzione dell’incremento del rateo di dose a partire da valori quelli al di sotto del fondo naturale è mirato ad ottenere dati utili alla validazione del modello lineare senza soglia utilizzato per l’estrapolazione del rischio di cancerogenesi da radiazione.

   Un altro approccio nello studio della risposta a trattamenti chemio e radioterapici e verso una terapia personalizzata, è l’individuazione di biomarcatori metabolici attraverso la metabolomica con Risonanza Magnetica Nucleare di campioni biologici quali sistemi cellulari/tissutali modello e fluidi biologici di diversa origine.  L’identificazione e caratterizzazione dei profili metabolici è essenziale per la descrizione dettagliata delle interazioni tra metaboliti e per la comprensione dei cammini metabolici e della loro alterazione come risposta a stimoli esterni ed interni.

   Nell’ambito dell’Adroterapia oncologica la collaborazione ENEA-IFO-ISS, con il supporto finanziario della Regione Lazio, è impegnata nel progetto TOP-IMPLART (Terapia Oncologica con Protoni – Intensity Modulated Proton Linear Accelerator for RadioTherapy) per la realizzazione del primo acceleratore lineare per adroterapia. L’attività riguarda la caratterizzazione radiobiologica e dosimetrica del fascio di protoni; l’allestimento di una linea verticale dedicata a studi di radiobiologia; la progettazione, realizzazione e operazione del sistema di rilascio di dose e componenti di diagnostica di fasci correlati e lo sviluppo di un sistema innovativo per la misura della energia del fascio.

   Le attività di ricerca, fortemente interdisciplinari, vengono svolte in collaborazione con altri gruppi dell’Istituto Superiore di Sanità e con altre Istituzioni (in particolare INFN, ENEA e IRCCS).

   Le attività istituzionali sono strettamente correlate alle attività di ricerca e sono rivolte alla implementazione di Programmi di Assicurazione di Qualità attraverso il coordinamento Gruppi di Studio multidisciplinari in Radioterapia (inclusa la proton-terapia che sta conquistando un importante spazio nell’ambito della sanità pubblica), Radiodiagnostica, Radiologia Interventistica per il miglioramento continuo della qualità nelle scienze radiologiche. Questa attività vede il coinvolgimento di tutte le Associazioni/Federazioni scientifiche del settore.

   A livello europeo si è referenti ISS per:

   Piattaforma MELODI – EURATOM

   MELODI (Multidisciplinary European Low Dose Initiative) è una organizzazione transnazionale la cui missione è quella di coordinare e di promuovere la ricerca europea sui rischi associati all’esposizione a basse dosi di radiazioni ionizzanti. L’ISS è stato tra i membri fondatori della Piattaforma che, ad oggi, è costituita da 44 membri afferenti ai diversi Paesi europei . Tra le principali attività vi è la definizione ed il continuo aggiornamento di una Strategic Research Agenda (SRA) a lungo termine (20 anni) per la ricerca nel settore, il mantenimento di un alto livello di competenze nelle scienze radiologiche ed in radioprotezione ed il favorire l’accesso e la sostenibilità di infrastrutture di interesse. MELODI ha stabilito strette relazioni attraverso Memorandum of Understanding (MoU) con le altre Piattaforme Europee coinvolte nella ricerca in radioprotezione (i.e., ALLIANCE per la radioecologia, NERIS per le emergenze, EURADOS per la dosimetria, EURAMED per gli aspetti medici e SHARE - scienze sociali legate all'uso delle radiazioni).

   Le piattaforme identificano priorità per guidare programmi di ricerca nazionali ed europei e per la preparazione di bandi competitivi in ambito EURATOM, contribuiscono alla disseminazione di conoscenze e costituiscono una interfaccia con partner internazionali quali World Health Organization (WHO), United Nations Scientific Commitee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR), International Conference on Recovery after Nuclear Accidents (ICRP) e International Atomic Energy Agency (IAEA).

   Piattaforma EURAMED

   “EURAMED (European Alliance for Medical Radiation Protection Research) è una organizzazione transnazionale la cui missione è quella di guidare le attività di ricerca europee nel campo della radioprotezione in campo medico, armonizzare la pratica clinica, e promuovere la cultura europea della sicurezza nell’uso delle radiazioni in medicina. EURAMED mette in contatto ricercatori e medici, promuovendo la ricerca, l'insegnamento e la pubblicazione di informazioni scientifiche e professionali, definendo in particolare un'agenda strategica di ricerca nel campo della radioprotezione medica per aumentarne le basi scientifiche. EURAMED persegue il suo scopo cooperando con le organizzazioni scientifiche nazionali, europee e internazionali attive nella ricerca sulla radioprotezione in campo medico, nonché con le associazioni di pazienti, e in generale con tutti gli Stakeholder.”

   EJP CONCERT (UO) – EURATOM

   Il programma europeo CONCERT (European Joint Program for the integration of radiation protection research) opera nell’ambito del programma di finanziamento per la ricerca e l’innovazione della Comunità Europea Horizon 2020 per iniziative di ricerca congiunte proposte dalle piattaforme europee di ricerca sulla protezione dalle radiazioni (MELODI, ALLIANCE, NERIS, EURADOS e EURAMED). Per stimolare un dialogo attivo con tutti i soggetti che hanno un interesse significativo per la protezione dalle radiazioni nell’ambito del Task 5.3 è stato sviluppato un questionario che si rivolge ad un pubblico di non specialisti, per valutare la loro percezione del rischio radiologico e nucleare e il loro parere su questioni correlate come la comunicazione e le informazioni ricevute da diversi attori. Il questionario in 15 lingue è stato lanciato a livello europeo attraverso canali istituzionali e social media (2000 risposte di cui 600 in Italia). È attualmente in corso l’analisi dei risultati che sarà usata per l’indirizzamento della futura attività di ricerca nella radioprotezione.

   Progetto MEDIRAD(UO)– EURATOM 

   L’obiettivo di MEDIRAD è il miglioramento delle pratiche di radioprotezione attraverso tre principali scopi operativi: i) migliorare la stima della dose agli organi e la sua modalità di registrazione; ii) valutare e comprendere i meccanismi alla base degli effetti dovuti ad esposizioni mediche concentrandosi, in particolare, su due risultati rilevanti per la sanità pubblica: gli effetti cardiovascolari indotti dalla radioterapia nella cura del tumore al seno e il rischio di cancerogenesi in seguito ad esami TAC in età pediatrica iii) sviluppare raccomandazioni basate sull’evidenza scientifica e su una politica di consenso volte ad ottimizzare la radioprotezione dei pazienti.

   Piattaforma EURAMED Progetto EURAMED Rocc-n- Roll

   Il progetto EURAMED Rocc-n- Roll (EURopeAn MEDical application and Radiation prOteCtion Concept: strategic research agenda aNd ROadmap interLinking to heaLth and digitisation aspects) mira a proporre un approccio europeo integrato e coordinato alla ricerca e innovazione nelle applicazioni mediche delle radiazioni ionizzanti e della relativa radioprotezione, basato sul consenso delle parti interessate e sulle attività esistenti nel campo. Per raggiungere questo obiettivo, vengono analizzate le esigenze di ricerca e radioprotezione in campo medico con l'obiettivo di generare il massimo beneficio per la popolazione europea in modo equo, sicuro e di alta qualità in tutta l’Europa, promuovendo il trasferimento dei risultati alla clinica. Tale attività sarà accompagnata da programmi di istruzione e formazione per il personale sanitario e gli scienziati per migliorare la ricerca europea nel campo.

2. Area strategica di Medicina nucleare; referente: Evaristo Cisbani
   Utilizzo delle radiazioni di origine nucleare per applicazioni innovative e sempre più efficaci per la salute pubblica e valutazione del loro beneficio complessivo; miglioramento degli standard di qualità nella medicina nucleare.

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   L’attività del gruppo di fisici nucleari e biologi è impegnato nello sviluppo di strumentazione innovativa per l’imaging con radiofarmaci, di largo impiego soprattutto nella identificazione, stadiazione accurata e/o terapia dei tumori, ma anche nella diagnosi di malattie cardiovascolari e neurologiche.

   Negli anni recenti le attività si sono concentrate verso lo sviluppo di nuovi dispositivi per:

   • la diagnosi precoce dei tumori alla mammella e alla prostata
   • studi preclinici di nuovi radiofarmaci e terapie innovative
   • supporto ad una maggiore personalizzazione delle terapie radiometaboliche, considerate tra le più promettenti applicazioni delle radiazioni ionizzanti in ambito oncologico

   Queste attività vengono svolte in collaborazione con ricercatori di altri enti ed università nazionali ed internazionali.

   Il Centro è promotore e coordinatore di un gruppo di lavoro per l’Assicurazione di Qualità in Medicina nucleare che vede coinvolti esperti delle principali associazioni professionali del settore.

3. Area strategica di Ingegneria biomedica; referenti: Mauro Grigioni, Rossella Bedini
   L’offerta diagnostica e terapeutica è attualmente soggetta a una pressione crescente, a causa dell’aumento dell’età media dei soggetti e alla necessità di ripartire risorse limitate a fronte di un aumento delle possibilità tecnologiche. In questo contesto, l’Ingegneria biomedica può offrire un valido aiuto al Servizio sanitario nazionale (SSN), facendo ricorso a metodologie di modellizzazione del paziente o più in generale dei sistemi biologici, applicando principi di ingegneria elettrica, chimica, meccanica, ottica, etc.

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   L’Ingegneria biomedica è in grado, ad esempio, di dare un contributo rilevante alla medicina personalizzata (con evidenti miglioramenti di esito rispetto agli approcci tradizionali), tramite costruzione di modelli virtuali del paziente e studio delle possibili opzioni chirurgiche.Tramite acquisizione microtomografica 3D si può acquisire la struttura di una parte del corpo umano, ad es. frammenti di ossa, e riprodurla tramite stampa 3D in modo da poter realizzare supporti impiantabili.
   Gli studi del centro TISP sono riconducibili a un ambito di biomeccanica, in particolare di fluidodinamica del sistema cardiovascolare, biomeccanica del movimento umano, con un’esperienza consolidata nell’ingegneria della riabilitazione, tramite progettazione e realizzazione di prototipi per la misura di parametri biomeccanici rilevanti. Nel centro TISP, inoltre, è presente un laboratorio di prove biomeccaniche statiche e dinamiche a fatica su biomateriali, manufatti e dispositivi impiantabili e non, per la simulazione e valutazione in-vitro delle performance meccaniche di utilizzo in-vivo.
   Il personale del centro TISP è attivo in vari settori della biomeccanica, che spaziano dalla caratterizzazione funzionale e strutturale dei dispositivi medici alla meccatronica/robotica nel caso motorio, ed in particolare alla sensorizzazione wireless, realizzando kit per applicazioni nella domiciliazione e nella clinica. Sono disponibili strumentazioni in vitro allo stato dell’arte per le misure fluidodinamiche su DM (PIV, LDA, Hot-film Anemometry), nonché di risorse per la simulazione numerica della fluidodinamica dei flussi biologici, partecipando anche alle fasi di sperimentazione in vivo su animale, per ricerche particolari.
   È pertanto possibile comparare risultati sperimentali e numerici sui medesimi oggetti di studio. È possibile altresì progettare prototipi per la ricerca, sistemi completi per la rilevazione metrologica, realizzare strumentazione elettronica, programmazione e controllo di dispositivi per la registrazione e il condizionamento di segnali fisiologici provenienti da dispositivi wireless per l’analisi del moto.
   Queste attività trovano sbocco nella telemedicina (telemonitoraggio, telerefertazione, telecitologia, telechirurgia, etc.)con rilevanza negli studi del movimento a fini di assistenza e riabilitazione in versione telematica. Esempi in particolare, sono la teleriabilitazione e le teleassistenze, con le implicazioni nella definizione di nuovi modelli sanitari di intervento per la continuità assistenziale, come nel caso di patologie complesse come Parkinson, Alzheimer e BPCO, con interventi riabilitativi quali la riabilitazione motoria, cognitiva e cardio-respiratoria, oggetto di progetti di ricerca, con importanti ricadute nella eHealth, mobile Health e telemedicina, che sotto il punto di vista organizzativo. Sono in corso di sperimentazione applicazioni di realtà virtuale e aumentata a favore dei soggetti fragili o con deficit cognitivi lievi, con l’obiettivo di una riabilitazione fisica e cognitiva. Messa a punto di questionari rivolti ai pazienti fragili/disabili e ai caregiver, sull’usabilità e il gradimento delle tecnologie in condizioni di disagio. Tecnologie per la fragilità, la disabilità, la cronicità e l'assistenza nella sanità e medicina digitale.
   Sono temi di ricerca del centro TISP le applicazioni dei Big Data, dell’Intelligenza Artificiale, Analitics, Cyber Security per i dispositivi medici a favore della governance delle tecnologie del Sistema Sanitario Nazionale, come anche ad esempio la gestione e il rinnovamento del parco tecnologico diagnostico-terapeutico. pertanto possibile comparare risultati sperimentali e numerici sui medesimi oggetti di studio.
   Il centro TISP, ha inoltre una lunga esperienza di collaborazione con il dipartimento di Cardiochirurgia dell’Ospedale pediatrico Bambino Gesù di Roma, mirata alla valutazione di esito nel trattamento chirurgico del paziente univentricolare, che deve affrontare una patologica congenita molto grave (presenza di un solo ventricolo funzionale), studiando sperimentalmente l’ottimizzazione fluidodinamica della connessione chirurgica standard (PIV, LDA, CFD) anche in presenza di anomalie secondarie (stenosi delle arterie polmonari). Inoltre ci sono in corso collaborazioni con i laboratori di ricerca del Bambino Gesù per lo studio delle alterazioni strutturali, tramite microtomografia 3D, delle ossa di piccoli animali, soggetti a trattamenti per la cura di gravi malattie pediatriche.

   Open Data Covid Portal
   Il CN TISP ha la responsabilità della sezione Imaging data e della sezione Health data dell’Italian COVID-19 Data Portal, National Data Portal associato allo European Covid-19 Data Platform (“The European Commission and EMBL’s European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI), together with EU Member States and research partners such as ELIXIR, operate a dedicated European COVID-19 Data Platform that enables the rapid collection and comprehensive data sharing of available research data from different sources for the European and global research communities.”). L’Italian COVID-19 Data Portal intende censire le risorse e le metodologie applicate in Italia per la condivisione dei dati relativi all’emergenza da Covid-19.

   Progetti:

   • High-end and Low-End Virtual Reality Systems for the Evaluation, Training and Rehabilitation of Frailty in the Elderly (UO) funded by Italian MoH, Bando del Ministero della Salute Finalizzato 2013
   • Development and validation of a robotic platform for motor rehabilitation and visuomotor coordination of the upper limbs with virtual reality scenarios related to daily life activities (UO), funded by INAIL, Bando BRIC 2016
   • “Telemedicine for home-based management of patients with chronic diseases and comorbidities: analysis of current models and design of innovative strategies to improve quality of care and optimise resource utilization: TELEMECHRON study” committente: Ministero della Salute (Bando Ricerca Finalizzata 2018). Durata: 36 mesi
4. Area strategica di Dispositivi medici; referente: Carla Daniele
   Il centro TISP ha una notevole esperienza nel settore dei dispositivi medici, tradizionalmente studiati sia dal punto di vista sperimentale (mettendo a punto protocolli di prova per molti tipi di dispositivi medici ad alta classe di rischio, in particolare per gli impiantabili cardiovascolari come valvole, stent, protesi vascolari, dispositivi di supporto cardiaco) sia da quello regolatorio.

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   Viene fornito supporto tecnico-scientifico al Ministero della Salute in relazione a controllo e sperimentazione clinica su dispositivi medici. Consulenza e supporto riguardano anche altri soggetti del SSN, nel quadro di convenzioni dirette al miglioramento dell’offerta sanitaria in aree specifiche di intervento (BCPO, SLA, Ausili)

   Sempre nell’ambito del lavoro istituzionale dell’ISS, il centro TISP fornisce, fra gli altri, pareri su:

   • progetti di sperimentazione animale con impiego di biomateriali e dispositivi medici
   • presenza e caratterizzazione di corpi estranei nei farmaci e negli alimenti
   • prove meccaniche di sicurezza sui giocattoli e sui prodotti di consumo secondo normativa europea in supporto ad altri dipartimenti/centri

    

   È disponibile una officina meccanica e servizi di elettronica per la costruzione di prototipi necessari all’esecuzione delle misure richieste dal Ministero della Salute, dal NAS, o da privati in collaborazione.
   Il centro TISP è attivo infine nello studio e nello sviluppo di nuovi dispositivi per l’ingegneria dei tessuti e le nanotecnologie, sia nella ricerca che dal punto di vista regolatorio.
   Fra i dispositivi medici innovativi studiati dal centro TISP in tempi recenti si possono ricordare i DM realizzati con tecniche di stampa 3D e i DM nanostrutturati: questi ultimi, in particolare, sfruttano le caratteristiche peculiari dei materiali alle nanoscale, per cui si evidenziano effetti quantistici anche sorprendenti, nel senso che le caratteristiche tradizionali dei materiali in massa sono spesso contraddette dalle proprietà dei materiali nanostrutturati aventi la stessa composizione chimica (un esempio è l’oro nanostrutturato, che può comportarsi da forte catalizzatore di reazioni enzimatiche, all’opposto di quanto noto per l’oro lavorato tradizionalmente). Le proprietà peculiari dei nanomateriali pongono sia grandi opportunità di fabbricazione di DM innovativi sia potenziali problemi, in quanto i materiali a scala nanometrica interagiscono fortemente con le cellule e le strutture subcellulari (p.es., le cellule tendono a internalizzare molti tipi di nanoparticelle, con possibili effetti citotossici), quindi è necessario accertare la sicurezza nell’uso dei DM nanostrutturati.
   Il Centro TISP si occupa, inoltre della sicurezza delle pratiche di decorazione corporea, quali: tatuaggio, trucco permanente e piercing. Queste pratiche, sempre più diffuse nella popolazione, sono procedure invasive. Per questo, oltre ad evidenziare le criticità, è importante migliorare le condizioni di sicurezza in cui tali procedure vengono eseguite e sensibilizzare la popolazione sui rischi cui si va incontro. Un settore di particolare interesse è costituito dai tatuaggi con finalità mediche, cui si ricorre per ripristinare l’aspetto di una cute sana e/o come complemento agli interventi di chirurgia ricostruttiva. Uno degli obiettivi del Centro è approfondire e diffondere la conoscenza dei benefici di cui il cittadino può avvantaggiarsi attraverso il ricorso a questa tipologia di tatuaggi. In proposito, stiamo effettuando ulteriori studi, in collaborazione con strutture sanitarie in cui sono presenti Breast Unit che effettuano interventi di asportazione chirurgica del carcinoma mammario e successiva ricostruzione, finalizzati alla messa a punto di un protocollo operativo standardizzato per il tatuaggio del complesso areola-capezzolo.
   Il Centro TISP inoltre, studia anche i dispositivi che rientrano nell’ambito delle Tecnologie Assistive (AT), destinati ai disabili motori gravi e più in generale rivolti a persone con fragilità.

    

   Consensus Conference CICERONE sulla Robotica in Riabilitazione: al via il primo incontro del Comitato tecnico-scientifico della conferenza di consenso sulla riabilitazione assistita da robot e da apparecchi elettromeccanici per le persone con patologie disabilitanti di origine neurologica
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   L’Istituto Superiore di Sanità ospita il primo incontro del Comitato Tecnico Scientifico della Conferenza nazionale di consenso “ CICERONE”, promossa dalla Società Italiana di Medicina Fisica e Riabilitativa (SIMFER) e dalla Società Italiana di Riabilitazione (SIRN), dedicato alla riabilitazione assistita da robot per le persone con patologie disabilitanti di origine neurologica e la cui celebrazione finale è prevista per la prima metà del 2020.
   La crescente diffusione di sistemi robotici e dispositivi elettromeccanici nell'ambito della riabilitazione neurologica ha evidenziato la necessità di realizzare un quadro condiviso di riferimento e di omogeneizzare criteri e metodologie nell'impiego clinico di queste tecnologie, sia in relazione ai contesti organizzativi in cui vengono erogati, sia nella valutazione degli esiti dei trattamenti.
   I compiti del Comitato Tecnico-Scientifico in questa prima fase saranno:

   • definizione finale del panel degli stakeholders
   • predisposizione dei quesiti da sottoporre alla giuria
   • definizione dei gruppi di lavoro per la predisposizione dei documenti preparatori

    

   Il gruppo di lavoro multidisciplinare che costituisce il Comitato Tecnico-Scientifico vede l’ISS rappresentato da Mauro Grigioni, Direttore del Centro nazionale tecnologie innovative in sanità pubblica e vanterà la partecipazione dei rappresentanti di Società Medico Scientifiche del settore, della bioingegneria, dell’economia sanitaria, della bioetica, dell’Health Technology Assessment, di membri delle associazioni di professionisti sanitari della Riabilitazione e delle associazioni di persone con disabilità.

   Progetti:

   • Accordo di collaborazione tra il Ministero della Salute - D.G.D.M.S.F. e l’Istituto Superiore di Sanità per: Realizzazione di un osservatorio per l’adozione responsabile e regolata delle innovazioni tecnologiche, nell’attuale quadro di trasformazione digitale del servizio sanitario nazionale. Durata: 18 mesi
   • Progetto "Access to assistive technology in Italy: a population-wide survey using the WHO rapid Assistive Technology Assessment (rATA) questionnaire" ("Accesso alle Tecnologie Assistive in Italia”). Expression of Interests in response to the Global call for measuring access to assistive technology using the WHO rapid Assistive Technology Assessment (rATA) questionnaire (2020|MHP|HPS|002).
     Il progetto intende realizzare un'indagine nazionale randomizzata sulla conoscenza e sull’uso delle tecnologie assistive, utilizzando il questionario WHO-rATA attraverso metodologie miste CATI/CAMI/CAWI. Il questionario sarà rivolto a un campione rappresentativo della popolazione generale (sopra i 14 anni), coinvolgendo un totale di 10.000 persone. Enti partecipanti: AIAS Bologna onlus (lead organisation), CENSIS, GLIC, ISS (Mauro Grigioni, Domenica Taruscio).

    

   Pianificazione chirurgica e verifiche sperimentali (Personalised Medicine; Era -IPerMed)
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   L’Unità operativa di biomeccanica cardiovascolare del Centro nazionale per la salute pubblica ha da molti anni supportato la cardiochirurgia pediatrica mediante studi di emodinamica in modelli di patologie congenite cardiovascolari realizzati in vetro soffiato grazie alle capacità tecniche presenti in ISS; è stato così possibile studiare la risposta attesa dell’intervento chirurgico di riduzione e riperfusione degli organi correggendo stagnazione e alto sforzo di taglio (shear stress).
   Oggi lo stesso gruppo può implementare la pianificazione chirurgica a partire dall’imaging di risonanza magnetica nucleare (RMN) ricostruendo modelli numerici in-silico dei distretti patologici, simulando la risposta emodinamica mediante tecniche raffinate di velocimetria 3D a partire dalla rappresentazione anatomica stampata 3D.

5. Area strategica di Nanotecnologie; referenti: Fabiana Superti, Mauro Grigioni
   Quest’area strategica utilizza metologie ultrastrutturali, microanalitiche, immunologiche (immunoelettromicroscopia), biologiche e microbiologiche e segue gli aspetti normativi e lo sviluppo dei nanomateriali e dei dispositivi medici nanostrutturati

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   Area ultrastrutturale

   Il gruppo utilizza metodologie ultrastrutturali, microanalitiche, immunologiche (immunoelettromicroscopia), biologiche e microbiologiche per:

   • caratterizzare nanomateriali (NM) presenti in prodotti di uso quotidiano o in dispositivi medici (DM)
   • studiare l’interazione tra cellule (respiratorie, intestinali e di altra origine) e NM, in relazione alle loro caratteristiche fisico-chimiche, nell’ambito dell’identificazione rischio/beneficio legato alle nanotecnolologie
   • analizzare gli effetti dell’esposizione a NM, presenti in prodotti di uso quotidiano o in DM, con particolare riguardo all’analisi dei potenziali rischi di incremento della suscettibilità alle infezioni, allo scopo di migliorare la comprensione del loro potenziale impatto sulla salute umana
   • sviluppare approcci nanotecnologici per la realizzazione di nanoparticelle e nanocarrier volti a migliorare l’efficacia terapeutica di sostanze di origine naturale
   • design e sviluppo di nanoemulsioni e/o nanoparticelle proteiche caricate con antibiotici o sostanze naturali per la valutazione della loro attività antibatterica in sinergia o in alternativa alle terapie convenzionali
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   L’attività di ricerca del gruppo, focalizzata su alcuni obiettivi principali quali lo studio della patogenesi delle infezioni virali e batteriche e lo studio dell’impatto delle nanotecnologie sulla salute, è così articolata:

   • studio tramite microscopia elettronica a scansione (SEM) e a trasmissione (TEM) dei danni cellulari e subcellulari indotti da agenti infettivi e dell’effetto dell’esposizione a NM sulla suscettibilità a infezioni di origine virale e batterica, con particolare riguardo ad agenti patogeni nuovi o emergenti
   • sviluppo e implementazione di SOP, messa a punto di metodi per la caratterizzazione chimico-fisica dei NM, di dispositivi medici nanostrutturati (DM-NM) e delle sospensioni di NM da utilizzare nei test di tossicità in vitro mediante microscopia elettronica analitica (SEM/EDX) e microscopia elettronica a trasmissione (TEM)
   • utilizzo di nanotecnologie volte all'ottimizzazione della biocompatibilità dei materiali costituenti i dispositivi medici

    

   Le ricerche sono condotte tramite approcci multidisciplinari (ultrastrutturali, fisici, biologici, microbiologici, biochimici e molecolari) anche in collaborazione con altri gruppi dell’Istituto Superiore di Sanità e con altre Istituzioni.

   Area tecnologica

   Quest’area segue gli aspetti normativi e lo sviluppo dei nanomateriali e dei dispositivi medici nanostrutturati. Come ribadito dai più recenti standard di settore, è necessario sviluppare metodologie alternative per l’effettuazione di prove di Biocompatibilità (in particolare citotossicità) dei nanomateriali utilizzati per il progetto e lo sviluppo dei DM, confrontandone il risultato con i metodi tradizionali riportati nelle norme (in particolare la serie EN ISO 10993) e discutendone criticamente efficacia e limiti, considerando le interazioni con il nanomateriale e la metodologia elettiva di analisi e gestione del rischio per i DM (norma EN ISO 14971).

   Il centro TISP è particolarmente attivo nello sviluppo di metodologie di valutazione della citotossicità di nanomateriali di interesse nella produzione di DM: a tal fine è stata sviluppata la metodica impedenziometrica (ECIS ^TM) che permette un monitoraggio in tempo reale di monostrati cellulari sottoposti a differenti concentrazioni di agenti potenzialmente tossici (nanoparticelle); i risultati sono confrontati con metodiche più tradizionali (MTT, Neutral red, cloning efficiency, etc.), come riscontrabile nelle presentazioni dei seminari e dei convegni del progetto RinnovaReNano, finanziato dalla Regione Lazio. Il centro TISP ha contribuito a tale progetto anche in termini di ricognizione degli sviluppi regolatori e di trasferimento tecnologico (attività seminariali, creazione di contenuti per il sito web tematico).

   I DM realizzati con nanostrutture sono soggetti alle prove biomeccaniche sperimentali, tradizionalmente necessarie per quanto riguarda le caratteristiche fisiche del prodotto finale (p.es., resistenza agli sforzi), presso il laboratorio di prove biomeccaniche statiche e dinamiche su biomateriali e dispositivi medici impiantabili e non, disponibili nel centro TISP.

   Un importante ambito applicativo delle nanotecnologie ai fini della produzione di dispositivi medici è costituito dalla Medicina rigenerativa, che si prefigge di realizzare dei sostituti di tessuti o di organi, tramite complessi processi produttivi di tipo ingegneristico e biologico.

   Stante la natura interdisciplinare di questo settore, le relative attività del centro TISP sono caratterizzate da un alto livello di collaborazione fra gruppi di ricerca sia all’interno del centro che all’esterno, principalmente con gruppi universitari, tramite Accordi di Ricerca. Il personale del centro organizza annualmente, dal 2017, un Convegno ed un Corso nell’ambito dei biomateriali e delle metodiche per la rigenerazione tissutale applicate anche nella clinica, denominato FORM (Forum on Regenerative Medicine).

   L’Area Strategica nanotecnologie ha avuto la responsabilità di 4 Unità Operative nel progetto RinnovaReNano contribuendo all’implementazione di metodi di caratterizzazione e alla trasferibilità di metodi in vitro per la valutazione della sicurezza biologica di dispositivi medici nanostrutturati (DM-NP) o portatori di nanostrutture. I risultati di queste attività sono stati oggetto di presentazioni a workshop e convegni.

   L’Area Ultrastrutturale ha poi la responsabilità di un progetto INAIL BRIC volto allo studio dei potenziali rischi infettivi nei lavoratori esposti a nanomateriali.

   Progetti

   • progetto RinnovaReNano, finanziato dalla Regione Lazio (4 Unità Operative TISP)
   • progetto BRIC: Interazione tra nanoparticelle d’oro e cellule respiratorie: indagini ultrastrutturali e virologiche sui processi d’internalizzazione e sulla modulazione della suscettibilità a infezioni respiratorie virali in relazione alle caratteristiche fisico/chimiche delle nanoparticelle, finanziato da INAIL (PI)
6. Area strategica di Terapie innovative; referenti: Fabiana Superti, Rossella Bedini
   In questa area strategica sono condotte ricerche su approcci innovativi per terapie in diversi ambiti: antimicrobiche, oncologiche e per l’obesità.

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   Uno degli argomenti di studio per le terapie antimicrobiche, riguarda la messa a punto di nuove strategie per la lotta contro le infezioni. con particolare riguardo allo sviluppo di approcci innovativi e di combinazioni di terapie antimicrobiche convenzionali con sostanze di origine naturale o sintetiche (piccole molecole). Tra gli approcci innovativi particolare attenzione è rivolta al design e allo sviluppo di nanocarrier basati su nanoemulsioni e/o nanoparticelle caricate con farmaci o sostanze naturali per contrastare l’insorgenza della farmacoresistenza e potenziare l’efficacia dei trattamenti. Le ricerche sono condotte tramite approcci multidisciplinari (microbiologici, biochimici, molecolari e ultrastrutturali) anche in collaborazione con altri gruppi dell’Istituto Superiore di Sanità e con altre Istituzioni. Particolare attenzione è inoltre rivolta allo studio di peptidi antimicrobici derivati da proteine del sistema immunitario innato. I peptidi antimicrobici vengono studiati “tal quali” o modificati tramite vari approcci metodologici (es. Ala-Scan, sintesi di peptidomimetici) con lo scopo di identificare la sequenza, la conformazione e i residui amminoacidici cruciali per l’attività biologica.

   Lo scopo principale di queste ricerche è quello di identificare i peptidi che presentano il migliore indice terapeutico per la protezione dalle infezioni.

   Nelle terapie oncologiche è importante valutare gli effetti delle nuove terapie in fase di studio preliminare su piccoli animali. Un contributo molto importante, per poter procedere nello sviluppo di una nuova terapia, è quello di valutare le alterazioni ossee che può provocare la applicazione. Tramite analisi microstrutturali e morfometriche effettuate con strumentazione di microtomografia 3D, presente nel centro TISP, è possibile valutare e quantizzare tutte le caratteristiche e le alterazioni dell’osso trabecolare e corticale, di solito di femori e/o tibia di piccoli animali, in modo da proseguire lo studio della terapia o decidere variazioni della stessa.

   Nello studio e nelle terapie contro l’obesità è importante una conoscenza ed uno studio preliminare degli effetti sia di farmaci sia di variazione dei dosaggi degli elementi del processo degenerativo, cellulare e metabolico, principalmente in vivo su piccolo animale. Uno degli effetti che viene studiato è il danneggiamento delle strutture ossee, esaminando le alterazioni che possono verificarsi, tramite microtomografia 3D in-vitro, sia dell’osso trabecolare sia corticale di femori di piccoli animali.

   Inoltre tramite le analisi istomorfometriche effettuate sempre con la microtomografia 3D è possibile caratterizzare l’osso umano patologico e sano per valutare gli effetti di trattamenti farmacologici innovativi per la cura della osteoporosi.

   Osservatorio SaMD

   APP, software per usi medici, terapie digitali, nuovi regolamenti e possibili rischi ed azioni di governance del mercato dei dispositivi medici. Sono problemi complessi sui quali industria, medici e pazienti chiedono ai decisori pubblici chiarezza e norme. Il gruppo di lavoro SaMD, Software as Medical Device, nato su mandato del Ministero della Salute, è guidato dal centro Tecnologie Innovative in Sanità Pubblica (TISP) dell'Istituto Superiore di Sanità, con esperti interni dei centri TISP, TETA e CORI dell’ISS ed esperti esterni della Confindustria dispositivi medici, degli enti normatori ISO e Uninfo, della European Public Health Alliance (EPHA), del Cnr, dell’istituto Mario Negri, della AIFM, e delle università università di Bologna e Udine.
   L’obiettivo principale dell’Osservatorio è la definizione di metodologie per la classificazione e la valutazione di software stand-alone come dispositivi medici (SaMD) e dei software non DM (SnMD), ma comunque di interesse per la salute, per favorire la sorveglianza ed una adozione regolata.

   Nel dettaglio l’Osservatorio SaMD realizzerà:

   • monitoraggio della situazione nazionale e internazionale in tema di criteri di classificazione e valutazione dei SaMD e dei SnMD, utilizzabili nell’ambito della salute, definendo poi protocolli di classificazione e valutazione dei software in oggetto
   • progettazione e successivamente realizzazione di protocolli di classificazione e valutazione automatica di prodotti come APP e altre tipologie di software stand-alone, liberamente disponibili al consumatore (ad esempio i software comunemente definiti come Intelligenza Artificiale, IA)
   • valutazione necessarie relativamente ai temi chiave della Cyber Security e delle tematiche relative al Big Data (DM connessi in rete)
   • rilevazione di effetti secondari rispetto all'uso inteso come principale del SaMD
   • attività di disseminazione dei risultati ottenuti

    

   L'incontro iniziale dei partner del progetto (19.02.2020) ha evidenziato come la sanità digitale si articoli ormai in molteplici aspetti, molti dei quali (es. APP, IA) caratterizzati dall’ingresso di molti nuovi players, che in alcuni casi arrivano da paesi extraeuropei grazie alla Rete. L'attuale situazione ha un lato indubbiamente positivo, in quanto l'accesso al mercato è molto più facile per tali prodotti innovativi che per le tradizionali tecnologie biomediche (più incentrate sulla parte hardware, pertanto associate a costi di sviluppo elevati). D'altro canto, tale facilità di accesso al mercato complica molto i processi di governance del sistema nel suo complesso.

   Un secondo incontro si è svolto in data 22.12.2020, con approfondimenti su varie tematiche, fra cui gli aspetti regolatori introdotti dal Regolamento sui dispositivi medici 2017/745, l’adozione dei SaMD da parte dei sistemi sanitari nazionali in Europa, la certificazione dei dispositivi medici basati su Intelligenza artificiale (IA), gli aggiornamenti normativi nel settore dei software medicali.
   L'osservatorio fornirà un insieme di strumenti utili per la programmazione e il governo della sanità digitale, inquadrando le nuove opportunità nel corretto riferimento regolatorio. Sarà anche un riferimento per una corretta informazione e valutazione dei SaMD e SnMD per l'industria, peri medici e per il cittadino, quest’ultimo spesso non in grado di individuare gli strumenti informatici più appropriati per le sue necessità, fra tutti quelli liberamente disponibili.

   Progetti:

   Salute della donna: studio in vitro dell’azione di probiotici e prebiotici sulle vaginiti aerobie (PI) finanziato da GIELLEPI S.p.A.

   Brevetti:

   • brevetto italiano No. 0001408732: Peptidi della Lattoferrina per l’uso come inibitori ad ampio spettro dell’infezione da virus dell’influenza
   • European Patent publication number EP 2780365: Lactoferrin derived peptides for use as broad- spectrum inhibitors of influenza virus infection

Le sei aree strategiche collaborano con altre strutture dell’Istituto Superiore di Sanità (ISS) fornendo esperti per le attività istituzionali di redazioni di pareri, ad es per la legge 26/2014 e le direttive comunitarie, nei rispettivi ambiti di competenza.

Il Centro partecipa alla struttura di missione temporanea NanoTecnologie.

Infrastrutture

Microscopia elettronica. Referenti: Fabiana Superti
Officina meccanica. Referenti: Giorgio De Angelis, Fabio Santavenere
Elettronica. Referenti: Gianni Maccioni, Angelo Angeloni, Fausto Giuliani
Gestione informatica del Centro. Referenti: Alessandro Spurio, Carmelo Notaro
Comitato redazionale TISP. Referente: Paola Meli
Facilities di irraggiamento. Referenti: Giuseppe Esposito, Maria Antonella Tabocchini

Servizio irraggiamenti

Gruppo di lavoro cybersecurity 

Referente: Mauro Grigioni

Ufficio stampa

Tac più sicure e precise: un progetto dell’ISS

Progetto ISS per migliorare esami TAC

Convegni organizzati da TISP negli ultimi anni:

• La figura del caregiver: tecnologie e ausili per migliorare la qualità della vita
• Tecnologie innovative per persone fragili e per quelle con disabilità
• Dispositivi e ausili nella Comunicazione Aumentativa e Alternativa e nelle Tecnologie Assistive
• Il ruolo delle Tecnologie Innovative in Sanità Pubblica
• MEDAMI 2017 – V MEDiterranean thematic workshop in Advanced Molecular Imaging
• Probing transverse nucleon structure at high momentum transfer
• MEDAMI 2014 – III MEDiterranean thematic workshop in Advanced Molecular Imaging

Progetti:

• MEDIRAD(UO)– EURATOM, L’obiettivo di MEDIRAD è il miglioramento delle pratiche di radioprotezione attraverso tre principali scopi operativi: i) migliorare la stima della dose agli organi e la sua modalità di registrazione; ii) valutare e comprendere i meccanismi alla base degli effetti dovuti ad esposizioni mediche concentrandosi, in particolare, su due risultati rilevanti per la sanità pubblica: gli effetti cardiovascolari indotti dalla radioterapia nella cura del tumore al seno e il rischio di cancerogenesi in seguito ad esami TAC in età pediatrica iii) sviluppare raccomandazioni basate sull’evidenza scientifica e su una politica di consenso volte ad ottimizzare la radioprotezione dei pazienti
• Piattaforma EURAMED Progetto EURAMED Rocc-n- Roll (EURopeAn MEDical application and Radiation prOteCtion Concept: strategic research agenda aNd ROadmap interLinking to heaLth and digitisation aspects), mira a proporre un approccio europeo integrato e coordinato alla ricerca e innovazione nelle applicazioni mediche delle radiazioni ionizzanti e della relativa radioprotezione, basato sul consenso delle parti interessate e sulle attività esistenti nel campo. Per raggiungere questo obiettivo, vengono analizzate le esigenze di ricerca e radioprotezione in campo medico con l'obiettivo di generare il massimo beneficio per la popolazione europea in modo equo, sicuro e di alta qualità in tutta l’Europa, promuovendo il trasferimento dei risultati alla clinica. Tale attività sarà accompagnata da programmi di istruzione e formazione per il personale sanitario e gli scienziati per migliorare la ricerca europea nel campo.
• High-end and Low-End Virtual Reality Systems for the Evaluation, Training and Rehabilitation of Frailty in the Elderly (UO), funded by Italian MoH, Bando del Ministero della Salute Finalizzato 2013
• Development and validation of a robotic platform for motor rehabilitation and visuomotor coordination of the upper limbs with virtual reality scenarios related to daily life activities (UO), funded by INAIL, Bando BRIC 2016
• Telemedicine for home-based management of patients with chronic diseases and comorbidities: analysis of current models and design of innovative strategies to improve quality of care and optimise resource utilization: TELEMECHRON study, committente: Ministero della Salute (Bando Ricerca Finalizzata 2018). Durata: 36 mesi
• Realizzazione di un osservatorio per l’adozione responsabile e regolata delle innovazioni tecnologiche, nell’attuale quadro di trasformazione digitale del servizio sanitario nazionale. accordo di collaborazione tra il Ministero della Salute - D.G.D.M.S.F. e l’Istituto Superiore di Sanità. Durata: 18 mesi
• Access to assistive technology in Italy: a population-wide survey using the WHO rapid Assistive Technology Assessment (rATA) questionnaire (Accesso alle Tecnologie Assistive in Italia). Expression of Interests in response to the Global call for measuring access to assistive technology using the WHO rapid Assistive Technology Assessment (rATA) questionnaire (2020|MHP|HPS|002). Il progetto intende realizzare un'indagine nazionale randomizzata sulla conoscenza e sull’uso delle tecnologie assistive, utilizzando il questionario WHO-rATA attraverso metodologie miste CATI/CAMI/CAWI. Il questionario sarà rivolto a un campione rappresentativo della popolazione generale (sopra i 14 anni), coinvolgendo un totale di 10.000 persone. Enti partecipanti: AIAS Bologna onlus (lead organisation), CENSIS, GLIC, ISS (Mauro Grigioni, Domenica Taruscio)
• RinnovaReNano, finanziato dalla Regione Lazio (4 Unità Operative TISP)
• BRIC: Interazione tra nanoparticelle d’oro e cellule respiratorie: indagini ultrastrutturali e virologiche sui processi d’internalizzazione e sulla modulazione della suscettibilità a infezioni respiratorie virali in relazione alle caratteristiche fisico/chimiche delle nanoparticelle, finanziato da INAIL (PI)
• Salute della donna: studio in vitro dell’azione di probiotici e prebiotici sulle vaginiti aerobie (PI), finanziato da GIELLEPI S.p.A.
• Sviluppo di nanosistemi basati su sostanze di origine naturale nel trattamento delle infezioni da virus respiratori e dei processi infiammatori a esse associate, progetto biennale sullo sviluppo di terapie innovative per il trattamento di processi infiammatori associati a infezioni da virus respiratori

Brevetti:

• brevetto italiano No. 0001408732: Peptidi della Lattoferrina per l’uso come inibitori ad ampio spettro dell’infezione da virus dell’influenza
• European Patent publication number EP 2780365: Lactoferrin derived peptides for use as broad- spectrum inhibitors of influenza virus infection