LASER OPTIMAL è un progetto quinquennale finanziato dall’European Research Council con il prestigioso ERC Starting Grant: avviato nel maggio 2018, ha l’obbiettivo di sviluppare una piattaforma terapeutica che vede l’utilizzo del laser per la rimozione minimamente invasiva di forme localizzate di tumore. Il team di LASER OPTIMAL sta proseguendo le sue attività di ricerca presso MeccPolimi sotto la guida della Prof.ssa Paola Saccomandi, ed è in continua crescita: Martina, Somayeh, Sanzhar, Leonardo, Nava e presto Ahad stanno sviluppando le diverse fasi del progetto, anche in collaborazione con partner internazionali.

L’idea si sviluppa in un più ampio contesto di ricerca, che vede negli ultimi anni una rapida crescita di procedure sempre più intelligenti per le applicazioni biomedicali con l’obiettivo di realizzare terapie personalizzate i cui effetti siano monitorabili in tempo reale.

La ricerca si articola in tre fasi principali:

1. la misura di temperatura in corrispondenza del tessuto target che viene sottoposto a trattamento laser nel vicino infrarosso. In questo contesto, presso il LAMBDA Lab (Laboratory of Measurements for Biomedical Applications, operativo da maggio 2019), è stata allestita una catena di misura con sensori in fibra ottica con risoluzione spaziale submillimetrica che consentono la ricostruzione accurata delle mappe termiche tridimensionali nei tessuti biologici. Sono in fase di studio anche metodi di termometria con sistemi di imaging diagnostico, ed un sistema di controllo dell’energia depositata grazie a feedback in temperatura.
2. l’utilizzo di nanotecnologie per rendere selettivo il trattamento e limitare il danno termico ai tessuti sani circostanti la lesione. L’efficienza termica di vari nanomateriali (tra cui oro, ossido di rame) funzionalizzati è stata valutata sperimentalmente, e, in parallelo, si sta lavorando all’implementazione di simulazioni di interazione laser-tessuto-nanoparticelle.
3. lo sviluppo di modelli matematici per predire l’efficacia del trattamento proposto e per guidare la procedura, tramite l’implementazione di simulazioni data-driven per la stima dei parametri del modello paziente-specifico a partire dalle temperature misurate, in collaborazione con il team MIMESIS dell’INRIA (Francia).

In questi primi due anni, in particolare, sono stati condotti test sull’interazione laser-tessuto-nanoparticelle su modelli in vivo (presso il Beckman Research Institute di City of Hope, California), ed è stato messo a punto un innovativo sistema di misura del danno termico con tecniche di imaging iperspettrale (in collaborazione con Institute of Image-guided Surgery, Francia). Questa tematica verrà ulteriormente approfondita grazie a un nuovo finanziamento del MIUR, bando FARE, nell’ambito del progetto quadriennale HYPERSIGHT. Nel corso delle attività sono nate nuove collaborazioni, come quella con il Technion - Israel Institute of Technology, con ORT Braude Academic College (Karmiel, Israele), con l’Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri, e con Institute of Automation and Electrometry SB RAS (Novosibirsk, Russia).

Infine, grazie al finanziamento di Fondazione Cariplo che ha dato vita al progetto LASEROPTIMAL@POLIMI e ha supportato l’allestimento del laboratorio di ricerca, un altro membro del team, Davide, sta lavorando allo sviluppo di sistemi di misura per la salute della persona, volti al monitoraggio della postura e alla misura della forma e della deformazione degli oggetti con sensori in fibra ottica.