Il monitoraggio degli organi e l\u2019imaging profondo nel corpo umano sono tradizionalmente ottenuti grazie all\u2019uso di ultrasuoni, raggi X (inclusa la tomografia computerizzata), tomografia a emissione di positroni e risonanza magnetica. Queste tecniche consentono, tuttavia, solo misure di funzionalit\u00e0 molto limitate e sono solitamente combinate con agenti esogeni e radioattivi.
\nSei partner, coordinati dall\u2019azienda olandese Single Quantum, hanno unito le forze per superare tali limiti sviluppando un sensore a elevatissime prestazioni in diverse tecniche di imaging, destinato a migliorare radicalmente la microscopia e l\u2019imaging.<\/p>\n
Il nuovo sensore \u00e8 basato su rivelatori di singolo fotone a nanofilo superconduttivo (superconducting nanowire single-photon detectors, SNSPDs), gi\u00e0 dimostratisi estremamente veloci ed efficienti. Tuttavia, fino ad oggi, la dimensione di questi rivelatori \u00e8 limitata all\u2019ordine di grandezza dei micrometri e il numero di pixel a poche decine.
\nCon il suo innovativo sensore di singoli fotoni abilitato velocemente e ad altissima efficienza quantica, il progetto fastMOT (fast gated superconducting nanowire camera for multi-functional optical tomograph) vuole invece consentire l\u2019imaging profondo nel corpo umano con tecniche di ottica diffusa. Il sensore, una volta integrato in un nuovo tomografo ottico multifunzionale, permetter\u00e0 un miglioramento di due ordini di grandezza nel rapporto segnale-rumore, se confrontato con rivelatori esistenti.<\/p>\n
Accanto alla capofila Single Quantum partecipano al progetto il Center for Ultrafast Science and Biomedical Optics (CUSBO) del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano in Italia<\/strong> (responsabile di unit\u00e0 professor Alberto Dalla Mora), l\u2019Institute of Photonic Sciences (ICFO) in Spagna, la Technische Universiteit Delft nei Paesi Bassi, il network dello European laser research infrastructures Laserlab-Europe AISBL in Belgio, il Forschungsverbund Berlin e.V. in Germania e lo University College London nel Regno Unito.<\/p>\n FastMOT \u00e8 un progetto finanziato dal programma EU\u00a0Horizon Europe\u00a0(grant agreement 101099291) e dallo UK Research and Innovation (UKRI) nell\u2019ambito del fondo di garanzia governativo per progetti Horizon Europe (grant number 10063660).<\/p>\n \u201cIl progetto fastMOT rappresenta un\u2019affascinante sfida sotto un duplice aspetto: quello tecnologico (realizzare il sensore di singolo fotone con caratteristiche cos\u00ec innovative) e quello applicativo (fare imaging funzionale di organi profondi in modo totalmente non invasivo). Il progetto conta sei partner che rappresentano l\u2019eccellenza nel loro ambito specifico e che sapranno rispondere al meglio alle sfide poste del progetto\u201d, sottolinea Laura Di Sieno \u2013 docente di Fisica Sperimentale al Politecnico di Milano.<\/p>\n Sei partner, cinque Paesi coinvolti, quattro anni per sviluppare il progetto e circa 3 milioni di euro di fondi: 2,49 milioni di euro dallo European Innovation Council e 525.000 euro dallo UK Research and Innovation (UKRI), nell\u2019ambito del fondo di garanzia governativo per progetti Horizon Europe.<\/p>\n Il consorzio di fastMOT ambisce ora allo sviluppo di nuove tecniche per arrivare a dimensioni dell\u2019ordine di grandezza dei millimetri e alla definizione di 10.000 pixel. Tutto questo in aggiunta allo sviluppo di nuove strategie per la spettroscopia nel vicino infrarosso risolta in tempo (time domain near infrared spectroscopy, TDNIRS) e per la spettroscopia ottica a contrasto di speckle nel dominio del tempo (time domain speckle contrast optical spectroscopy, TD-SCOS), finalizzate a ottimizzare l\u2019uso del nuovo rivelatore anche grazie a simulazioni Monte-Carlo.<\/p>\n L\u2019innovativa tecnologia di rivelazione avr\u00e0 principalmente\u00a0impatto in diversi settori:\u00a0non solo migliorer\u00e0 le prestazioni nell\u2019ambito della microscopia e dell\u2019imaging medicale, ma consentir\u00e0 applicazioni rivoluzionarie che porteranno nuove conoscenze e un notevole impulso economico. Il tomografo ottico multifunzionale proposto permetter\u00e0 di ottenere immagini di organi e strutture ottiche profonde, nonch\u00e9\u00a0il monitoraggio di parametri funzionali, come ad esempio ossigenazione, emodinamica, perfusione e metabolismo. Avr\u00e0 inoltre la possibilit\u00e0 di migliorare in modo significativo l\u2019accuratezza nell\u2019ambito della\u00a0diagnosi non invasiva del tumore al seno, riducendo quindi il rischio di effettuare biopsie in conseguenza a falsi positivi a beneficio della qualit\u00e0 di vita delle pazienti e della sostenibilit\u00e0 del sistema sanitario.<\/p>\n