Il progetto NeON si inserisce nell’ambito del programma quadro europeo per la ricerca e l’innovazione 2014-2020 (Horizon 2020). L’Unione Europea ha identificato Salute (health demographic changes and well-being) come uno degli obiettivi specifici del programma nel cui ambito le attività proposte devono avere un approccio collegato all’innovazione ed alla ricerca di base ed applicata. La proposta del progetto NeON s’inserisce a pieno titolo nelle finalità previste dal PNR 2015, nell’area Salute che cita testualmente: “le azioni dovranno in particolare riguardare la cura della salute umana secondo approcci innovativi di medicina rigenerativa, predittiva e personalizzata; lo svilluppo di nuovi farmaci, medical devices e terapie assistive.”

In questo contesto, la seguente proposta di progetto è finalizzata allo sviluppo di piattaforme e conseguenti metodologie innovative per la diagnosi, la prognosi e la terapia di patologie oncologiche e neurologiche che possano consentire di superare le limitazioni esistenti. 

A tal fine si è pensato di proporre un approccio completamente innovativo secondo cui la diagnosi, la prognosi e la terapia possano potenzialmente avere luogo in uno specifico punto del corpo umano, seguendo un approccio selettivo e mirato (medicina di precisione). La piattaforma tecnologica che consente di assolvere a questa funzione è la fibra ottica che può essere opportunamente ‘modificata’ mediante integrazione di componenti e biomateriali definiti su scala micro e nanometrica per diventare un efficace biosensore o un carrier di farmaci da poter rilasciare in maniera controllata.

Il progetto di ricerca prevede, dunque, la realizzazione di sistemi e sensori biologici in cui la fotonica, e più in particolare la nanofotonica, rappresenta la tecnologia abilitante per l’identificazione, la classificazione e la definizione della firma molecolare associata con diversi fenotipi tumorali, specie quelli con elevati rischi di metastatizzazione, e/o malattie neuronali nonché la rivelazione della modifica di proprietà dei sistemi biologici a livello molecolare e cellulare/sub-cellulare.

Il progetto prevede lo sviluppo di piattaforme tecnologiche, basate su sonde in fibra ottica (Lab-On-Fiber) per la diagnosi e la terapia di patologie tumorali, fino allo studio di fattibilità del Lab in Needle, ossia sull’integrazione in aghi dei probes in fibra ottica per il riconoscimento del tessuto tumorale basato su tecnologia SERS e per il trattamento terapeutico loco-regionale il rilascio controllato (drug delivery) di farmaci antitumorali.

In particolare, in ambito diagnostico le suddette piattaforme consentiranno di effettuare:

1. Riconoscimento di bio-marcatori circolanti in biopsie liquide per la diagnosi e la prognosi del cancro basato su tecnologia Surface Enhanced Raman Scattering – SERS;
2. Riconoscimento dello specifico fenotipo tumorale basato su tecnologia Surface Enhanced Raman Scattering – SERS;

Al contempo, in ambito terapeutico, le piattaforme saranno implementate per realizzare ex vivo un rilascio ottimale e selettivo di farmaci antitumorali (drug delivery). Per quanto concerne il rilascio ottimale di farmaci ci si avvarrà dell’integrazione della tecnologia Lab-On-Fiber con vettori polimerici in grado di intrappolare al proprio interno i farmaci da rilasciare. L’integrazione dei vettori con la fibra ottica consentirà non solo di portare il farmaco quasi a diretto contatto col tessuto da curare, ma anche di controllarne il rilascio mediante impulsi luminosi trasmessi sulla fibra ottica da sorgenti esterne.