MEDFil: un filtro per la salute dell’uomo che guarda all’ambiente

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Filtri multifunzionali con elevate capacità di scambio di calore e umidità (HMEf) e per l’identificazione precoce di infezioni delle vie respiratorie è questo in sintesi MEDFil, progetto di ricerca industriale innovativo in fase avanzata co-finanziato dal POR-FESR Regione Emilia-Romagna 2014-2020 coordinato da CNR-ISTEC di Faenza

Esiste un tipo di polmonite che colpisce migliaia di pazienti già ricoverati in terapia intensiva: è la polmonite associata alla ventilazione meccanica che uccide il 10% di adulti e bambini che la contraggono.

Il progetto MEDFil di ricerca industriale innovativo in fase avanzata co-finanziato dal POR-FESR Regione Emilia-Romagna 2014-2020 coordinato dall’Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici del Consiglio Nazionale delle Ricerche, CNR-ISTEC di Faenza, ha l’obiettivo di fornire al Sistema Sanitario un dispositivo multifunzionale che ottimizza le proprietà dell’aria somministrata, filtra e rileva agenti patogeni, aiutando così a prevenire questo genere d’infezioni delle vie respiratorie.

Cosa succede a un paziente sottoposto a ventilazione meccanica?

Monica Sandri, primo ricercatore all’ISTEC-CNR e responsabile scientifico del progetto MEDFil, spiega: “L’aria inspirata presenta valori di temperatura e umidità molto bassi e questo porta all’eccessivo essicamento delle vie respiratorie, rendendole più vulnerabili all’attacco di agenti microbici che causano infezione. MEDFil mira a potenziare l’efficienza antimicrobica e la somministrazione di umidità dei dispositivi HME (Heat and Moisture Exchanger – scambiatori di calore e di umidità) già esistenti, progettando e realizzando filtri composti da materie prime a basso costo e provenienti da scarti della filiera alimentare e biomedicale.  In più – aggiunge Sandri – MEDFil prevede l’integrazione nel filtro di elementi cromatici che attraverso una variazione di colore funzioneranno da sensori per la diagnosi precoce di infezioni delle vie respiratorie permettendo una facile diagnosi anche in pazienti deospedalizzati”.

funzionamento MeD

Alla scoperta del progetto

MEDFil è stato approvato sul “Bando per progetti di ricerca industriale strategica rivolti agli ambiti prioritari della strategia di specializzazione intelligente” dell’obiettivo della S3 “Industrie della salute e del benessere” con orientamento tematico “Innovazione tecnologica al servizio della deospedalizzazione”. Negli ultimi decenni, i dispositivi HME sono stati utilizzati sempre più spesso sia per l’uso a breve termine in anestesia, che per l’uso a lungo termine nelle unità di terapia intensiva. Questi dispositivi, anche chiamati “nasi artificiali” funzionano come scambiatori di calore e umidità, accumulandoli dell’espirato del paziente e restituendoglieli durante la fase di inspirazione, preservandone così le vie respiratorie.

Una nuova generazione di dispositivi HME totalmente biodegradabili e prodotti da scarti della filiera alimentare, sono stati progettati dal CNR-ISTEC ispirandosi alla natura. I materiali realizzati, testati e brevettati (TRL 4; Brevetto 102017000022625: Filtro per lo scambio di calore ed umidità per applicazione in campo medicale e procedimento per la sua produzione. PCT/IB2018/051234) sono dotati di elevata area superficiale e composizione chimica simile a quella delle mucose che rivestono il nostro apparato respiratorio.

Il progetto MEDFil prevede inoltre la loro ottimizzazione ed implementazione con l’uso di vescicole liposomiali funzionalizzate con agenti cromofori per rilevazione microbica e l’integrazione con moduli attivi (adsorbenti/microfiltranti) a base di membrane e fibre polimeriche già impiegate nell’ambito biomedicale portando allo sviluppo di sistemi di filtrazione multistadio innovativi.

L’obiettivo è la progettazione di sistemi e funzionalizzazioni in grado di fornire da un lato la tutela delle vie respiratorie attraverso la somministrazione di un gas tecnico umido e caldo, e dall’altro una rilevazione precoce di agenti microbici, possibile causa di infezioni delle vie respiratorie.

MEDFil guarda alla sostenibilità

In tale contesto, MEDFil ha l’obiettivo di creare una nuova famiglia di filtri (HMEfD) ottenuti coniugando materie prime a basso costo, derivanti da scarti delle filiere alimentari e biomedicali, che siano ecosostenibili ed al tempo stesso dotati di prestazioni superiori a quelli attualmente disponibili sul mercato.

Essi saranno caratterizzati da una maggiore produzione di umidità, minore spazio morto, minore caduta di pressione, costi accessibili, efficienza antimicrobica, sterilizzabilità mediante raggi gamma, maggiore durata e biodegradabilità. Inoltre, attraverso l’implementazione con elementi diagnostici (vescicole liposomiali cromatiche) forniranno soluzioni innovative nel contesto della tutela del paziente in termini di comfort e individuazione precoce di patologie microbiche.

I risultati attesi dal progetto avranno ricadute del Sistema Sanitario Nazionale, rendendo disponibili dispostivi intelligenti capaci di tenere monitorato in continuo lo stato di salute del paziente, in particolare delle vie respiratorie, anche al di fuori della struttura sanitaria, agevoleranno i processi di deospedalizzazione dei pazienti in lunga degenza e soggetti a ventilazione assistita.

Questi obiettivi non possono essere ottenuti agendo unicamente sulla scelta del materiale, ma è necessario un approccio combinato per la coniugazione delle caratteristiche chimiche e morfologiche del filtro con gli elementi diagnostici e l’ingegnerizzazione sia del contenitore porta-filtro che di tutto l’apparato di distribuzione del gas al fine di ottimizzare l’efficienza del sistema e quindi il comfort e la tutela del paziente. Ciò sarà possibile grazie alla rete di alte competenze messe in gioco dai Centri di Ricerca coinvolti nel progetto e dalle aziende partner operanti negli ambiti Medicale, Biomedicale e Diagnostico.

I partner

MEDFil è un progetto di ricerca industriale innovativo in fase avanzata co-finanziato dal POR-FESR Regione Emilia-Romagna 2014-2020 coordinato dall’Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici del Consiglio Nazionale delle Ricerche, CNR-ISTEC di Faenza, in collaborazione con centri di ricerca, accademici e centri per l’innovazione di eccellenza della regione come, CNR-ISOF, CNR-ISAC, Consorzio Futuro e Ricerca di Ferrara, MISTER, Romagna Tech e con aziende attive in campo medico come Medica SpA, Pollution Srl, Finceramica SpA e Montecatone Rehabilitation Institute SpA.

Il progetto MEDFil ha partecipato al concorso l’Europa è QUIiniziativa della Regione Emilia-Romagna aperta ai progetti finanziati dal Fondo europeo di sviluppo regionale, con un video. Eccolo!

 

 

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