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Le Università di Cagliari e Genova lavorano con l’IBM alla realizzazione di un dispositivo ad alta risoluzione in grado di studiare le reti di comunicazione tra i neuroni. Nella ricerca è impegnato il gruppo di Bioingegneria elettronica del Dipartimento di Ingegneria elettrica ed elettronica dell’Ateneo di Cagliari – team guidato dalla prof.ssa Annalisa Bonfiglio – in cui lavorano giovani ricercatori come Andrea Spanu, la cui tesi di Dottorato, già premiata dal Gruppo Nazionale di Bioingegneria come miglior tesi di dottorato in Neuroingegneria del 2015, è stata selezionata dalla casa editrice Springer (nell’ambito scientifico tra i top) per essere pubblicata nella collana dedicata ad “Outstanding Ph.D. Research”, una collana in cui vengono pubblicate le migliori tesi di dottorato di tutto il mondo.
Spanu si è laureato a Cagliari in Ingegneria Biomedica, e ha proseguito i suoi studi con la Laurea specialistica in Bioingegneria a Genova e con il Dottorato di Ricerca in Bioingegneria alla Scuola di Dottorato in Scienze e Tecnologie per l’Informazione e la Conoscenza dell’Università di Genova. Il suo dottorato si è svolto in convenzione con l’Università di Cagliari che ha finanziato la borsa, portando a risultati di assoluta originalità e rilevanza, già pubblicati lo scorso anno sulla prestigiosa rivistaScientific Reports. Il suo lavoro sta proseguendo ora a metà tra il nostro Ateneo e l’IBM Almaden Centre in California dove sta ottimizzando la tecnologia sviluppata nei laboratori dell’Università di Cagliari per arrivare a risultati ancora più interessanti nell’ambito del monitoraggio e stimolazione di cellule neurali con dispositivi a semiconduttore organico. Il lavoro si svolge anche in collaborazione con il Laboratorio di Neuroingegneria e Bio-Nanotecnologie dell’Università di Genova (prof. Martinoia). L’attività di ricerca del dottor Spanu è incentrata sullo studio di dispositivi elettronici innovativi per applicazioni elettrofisiologiche. “Più nel dettaglio – spiega – sto studiando particolari matrici di transistor organici (che prevedono cioè l’utilizzo di semiconduttori organici, a differenza dei “classici” transistor realizzati in silicio) realizzati su substrati plastici flessibili e trasparenti per la rilevazione di segnali elettrici provenienti da cellule elettro-attive quali neuroni del sistema nervoso centrale e cellule cardiache”.
“I vantaggi dell’approccio studiato sono innumerevoli – prosegue Spanu – vanno dai bassi costi di produzione, all’alta sensibilità dovuta alla particolare struttura del transistor organico utilizzato, ma anche alla possibilità di utilizzare materiali intrinsecamente bio-compatibili e dalle ottime proprietà meccaniche che rendono i dispositivi adatti ad entrare in contatto con i tessuti biologici”.
Nei laboratori dell’Università di Cagliari è in fase di sviluppo un dispositivo per applicazioni cosiddette “in vitro” che potrà essere utilizzato per studiare la connettività funzionale di reti di neuroni (cioè per capire come le cellule nervose trasmettono e ricevono i segnali) e per studi farmacologici e tossicologici (come test di nuovi farmaci o studi su possibili trattamenti contro malattie neurodegenerative quali Parkinson e Alzheimer). Una versione miniaturizzata ed a elevate performance è attualmente oggetto di collaborazione tra Università di Cagliari, Università di Genova e IBM Almaden Reseach Center, a San Jose, California. Una ulteriore applicazione attualmente in fase di studio (anche se in fase embrionale) è lo studio su modelli animali in vivo. L’introduzione di questi dispositivi plastici flessibili nella pratica in vivo apporterebbe sostanziali miglioramenti in ambiti quali le Brain-Machine Interface, specialmente in termini di biocompatibilità, riduzione di effetti infiammatori locali e aumento del rapporto segnale rumore.