La spettrometria di massa nel palmo della mano

Uno spettrometro di massa è uno strumento che identifica e misura le molecole in un campione in base alla loro massa, permettendo di scoprirne composizione, struttura e quantità: è largamente utilizzato in medicina, ma anche nell’ambito della sicurezza alimentare o per l’analisi della composizione dell’aria. Oggi questi strumenti occupano la dimensione di un tavolo da lavoro, ma presto sarà possibile renderli compatti, trasportabili e maneggevoli.

Il percorso è stato avviato dall’azienda Nano Tech Analysis, che – dopo la validazione scientifica dell’idea di ricerca valsa una pubblicazione su Nature – ha affidato alla Fondazione Bruno Kessler la fase di ingegnerizzazione e realizzazione del componente MEMS destinato alla miniaturizzazione degli spettrometri di massa, passaggio fondamentale per aprire la strada a future applicazioni industriali. Tra le prospettive più promettenti c’è la diagnostica non invasiva attraverso l’analisi dei gas espirati. La miniaturizzazione della spettrometria di massa può infatti favorire lo sviluppo di strumenti capaci di analizzare il respiro per individuare biomarcatori associati a diverse patologie, come ad esempio la diagnosi dell’infezione da Helicobacter pylori – batterio associato a gastriti, ulcere e, in alcuni casi, tumore dello stomaco –  con risultati che riportano una corrispondenza diagnostica del 99%.

Il contributo del Centro Sensor & Devices di FBK si è concentrato sullo sviluppo del processo di microfabbricazione necessario a trasformare il progetto in un dispositivo funzionante e riproducibile. Un’attività svolta all’interno delle Clean Room della Fondazione, dove competenze specialistiche e infrastrutture dedicate consentono di sviluppare microsistemi e dispositivi avanzati per aziende e centri di ricerca.

“La collaborazione con la Fondazione Bruno Kessler rappresenta per NanoTech Analysis un esempio concreto e virtuoso di trasferimento tecnologico tra ricerca avanzata e impresa. Le competenze del Centro Sensors & Devices e le infrastrutture delle Clean Room di FBK ci hanno consentito di trasformare un progetto proprietario, già validato scientificamente, in un componente MEMS funzionante, riproducibile e destinato all’integrazione nell’Helitron. La miniaturizzazione della spettrometria di massa costituisce un elemento centrale della nostra strategia tecnologica e significa sviluppare strumenti diagnostici sempre più compatti e vicini al paziente. Questa collaborazione rafforza la credibilità scientifica e industriale del progetto e dimostra come l’incontro tra l’eccellenza della ricerca e la capacità innovativa di una PMI possa accelerare il passaggio dal laboratorio al mercato, creando tecnologie biomedicali ad alto valore aggiunto.”, ha commentato l’Amministratore Delegato di NanoTech Analysis S.r.l.  Raffaele Correale.

Il percorso ha portato alla produzione di una prima serie di componenti (con la previsione di riprodurre una serie limitata di pezzi) progettati per sostituire un’intera sezione del sistema fluidico dello spettrometro di massa con un micro dispositivo delle dimensioni di una moneta. Una miniaturizzazione che permette di ripensare l’architettura dello strumento, riducendo ingombri e complessità e aprendo nuove prospettive per la realizzazione di sistemi più compatti e facilmente trasportabili.

“Questo progetto mostra come la Fondazione possa fare leva sulla doppia natura dei suoi laboratori di microfabbricazione, da un lato dedicati a ricerca e sviluppo, dall’altro certificati e adatti alla realizzazione in piccoli numeri dei componenti basati proprio sulle tecnologie sviluppate in casa. In questo modo si riesce a contribuire nello sviluppo di dispositivi ad alta tecnologia garantendo all’azienda partner il necessario appoggio anche nella filiera della componentistica per le prime serie. La collaborazione con l’azienda è particolarmente efficace in settori di mercato altamente innovativi dove queste prime serie sono fondamentali per dimostrare la validità della tecnologia direttamente sul campo e darle visibilità.”, ha affermato Alvise Bagolini, ricercatore senior all’interno del centro Sensors & Devices di FBK.

Per NanoTech Analysis la collaborazione con FBK ha reso possibile il passaggio dalla progettazione alla realizzazione del componente. Per la Fondazione rappresenta invece un esempio concreto del ruolo che le proprie Clean Room possono svolgere a supporto dell’innovazione industriale: non solo come infrastruttura di ricerca, ma come piattaforma tecnologica capace di sviluppare processi di microfabbricazione, realizzare prototipi e produrre piccole serie di dispositivi ad alto contenuto tecnologico.