“La Settimana del Legno”, che si svolgerà presso la Macroarea di Ingegneria dell’Università di Roma “Tor Vergata” dal 28 marzo al 1° aprile, è una iniziativa dedicata alla sensibilizzazione e divulgazione delle tecniche costruttive degli edifici di legno, in un settore di ricerca e di mercato in continua evoluzione. Una settimana pensata per creare uno spazio comune, di dialogo e scambio, tra mondo Professionale, della Ricerca e dell’Imprenditoria. In programma numerosi seminari tecnici, disponibili anche in diretta streaming, divisi in otto sessioni. L’evento è realizzato con il coordinamento scientifico del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ingegneria Informatica dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, in particolare della prof.ssa Stefania Mornati, Architettura Tecnica, e dell’ing. Diego Ruggeri, dottorando a “Tor Vergata”, ed è organizzato da Hublegno con la collaborazione di Lamellazione Gruppo Qualità Legno e gli ordini professionali provinciali degli Ingegneri, Architetti, Geometri e Dottori Agronomi e Forestali.
PARTECIPAZIONE IN PRESENZA E ON LINE La partecipazione in presenza ai seminari dà la possibilità ai professionisti iscritti agli Ordini provinciali di ricevere Crediti Formativi Professionali gratuitamente, mentre l’Università “Tor Vergata” eroga CFU per gli studenti iscritti che seguiranno i seminari. L’iniziativa che si sviluppa seguendo tre percorsi principali, Ambiente, Tecnologia ed Economia, prevede due seminari tecnici al giorno (9:00 – 13:00 e 14:00-18:00), disponibili anche in diretta streaming, e si chiude, sabato 1° aprile, con una tavola rotonda sui macrotemi che sono stati trattati durante la settimana: dall’utilizzo del legno ingegnerizzato nel restauro e nel recupero edilizio all’impiego di nuovi paradigmi costruttivi, al tema ambientale con le costruzioni in legno a basso impatto, alla crisi climatica con l’intervento, da remoto, del Presidente della Società Meteorologica Italiana Luca Mercalli. Inoltre, per tutta la settimana, è possibile visitare, dalle 9:00 alle 19:00, l’area espositiva, che verrà allestita presso l’Edificio della Didattica di Ingegneria, a ridosso dell’Aula Convegni, l’occasione per conoscere e incontrare le aziende del settore che partecipano alla Settimana del Legno.
PREMIO PA SOSTENIBILE Nata nel 2017, l’iniziativa, che ha ricevuto nel 2019 il “Diploma di Merito” nell’ambito del “Premio PA Sostenibile – II Edizione. 100 progetti per raggiungere gli obiettivi dell’Agenda 2030”, ha l’aspirazione di portare avanti un progetto culturale finalizzato a riunire le diverse competenze del settore e rappresentare lo stato dell’arte di un ambito di ricerca e di mercato in continua evoluzione. Partecipano, il rettore dell’Università Roma “Tor Vergata” prof. Nathan Levialdi Ghiron, il coordinatore Macroarea di Ingegneria prof. Ugo Zammit, e, in rappresentanza degli ordini professionali, il presidente dell’Ordine Ingegneri Roma ing. Massimo Cerri, il presidente dell’Ordine Architetti Roma arch. Alessandro Panci, il presidente dell’Ordine dei Dottori Agronomi e Forestali dott. agr. Flavio Pezzoli, il presidente del Collegio dei Geometri e Geometri Laureati di Roma geom. Maurizio Rulli, i quali apriranno la settimana, martedì 28 marzo, dalle ore 9:00, presso l’Aula Convegni, Edificio Didattica, Macroarea di Ingegneria, Università di Roma “Tor Vergata”, viale del Politecnico, 1.
Gli ingegneri di “Tor Vergata” hanno partecipato nel weekend (18-19 marzo 2023) al Collegiale di Potenza, il primo raduno della neo-nata nazionale di pallanuoto paralimpica, per contribuire da un punto di vista scientifico alla valutazione funzionale delle disabilità degli atleti.
DUE GIORNATE DI ALLENAMENTI E RICERCA SCIENTIFICA A bordo vasca docenti e ricercatori dell’Università di Roma “Tor Vergata”, guidati dal prof. Vincenzo Bonaiuto,Elettrotecnica, Dipartimento di Ingegneria Industriale, hanno svolto un lavoro di analisi acustico-visiva e raccolto misure strumentali per studiare le difficoltà dei 18 atleti convocati nella piscina Riviello dal direttore tecnico Mario Giugliano. Il prof. Bonaiuto e il suo team hanno avuto modo di applicare le tecnologie sviluppate all’interno dell’Università alle classificazioni funzionali degli atleti, un percorso portato avanti dalla FINP – Federazione Italiana Nuoto Paralimpico in collaborazione con il corso di Laurea in Ingegneria medica di “Tor Vergata” e il coinvolgimento dei quattro Dipartimenti dell’Area di Ingegneria. L’obiettivo, a lungo termine, la partecipazione degli azzurri in calottina alle Paralimpiadi di Los Angeles del 2028.
IL LABORATORIO DI INGEGNERIA DELLO SPORT Il professor Bonaiuto nel 2017 ha fondato, presso l’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, il “Laboratorio di Ingegneria dello Sport” dove il suo gruppo di ricerca sta sviluppando sistemi elettronici basati su multisensori, dispositivi indossabili atti al monitoraggio del movimento umano per la valutazione delle prestazioni sportive.
LA PARTECIPAZIONE DELLA FEDERAZIONE CATALANA SPAGNOLA “Alla due giorni di pallanuoto hanno partecipato i rappresentanti della FederazioneCatalana Spagnola, che sulle orme della FINP cercheranno di capire le strategie e le modalità per istituire un campionato strutturato come quello italiano, che al momento, risulta essere il primo al mondo con regole adattate alla disciplina e con classificazioni precise e accurate”, si legge in una nota della FINP.
Il professor Giovanni Saggio, docente di Elettronica presso Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell’Università di Roma “Tor Vergata”, è a capo dell’ambizioso e innovativo progetto “VHS – Virtual Human Simulator”, presentato recentemente alla conferenza di Ingegneria biomedica “Biostec 2023” a Lisbona. Intervistato da “Il Messaggero” (13.03.2023), racconta come – grazie alla collaborazione del polo di ricerca Technoscience dell’Università San Raffaele di Roma, il concetto del “digital twin” è stato esteso all’essere umano. La definizione di “digital twin” fu utilizzata per la prima volta nel 2002 da Micheael Grieves, che durante un corso di “Product Lifecycle Management descrisse il gemello digitale come l’equivalente virtuale di un prodotto fisico.
Per creare una “copia” digitale di un essere umano al fine di controllarne la salute, prevenire patologie e curarle con maggior precisione è necessario monitorare diversi parametri attraverso la raccolta di dati, a vari livelli, la cui elaborazione richiede una enorme potenza di calcolo. «Ora siamo nella fase embrionale del progetto del Simulatore Virtuale Umano, perché vincolati ai computer tradizionali, ma virtualmente possiamo spingerci oltre nel prossimo futuro quando la nuova tecnologia, pensiamo ai Quantum Computer, ci consentiranno di lavorare dati giganteschi e permetteranno di far diventare realtà la virtualizzazione umana sull’intero corpo umano, che invece oggi ci consente di concentrarci solo su alcuni organi o porzioni di organismo», afferma il professor Saggio nell’intervista.
Il LARM2- Laboratorio di Robotica e Meccatronica, fondato nel 1990 all’Università di Cassino sotto la guida del professor Marco Ceccarelli, oggi ha sede presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Roma “Tor Vergata e si occupa di progettazione, analisi e sviluppo di robot e dispositivi intelligenti per migliorare la nostra vita quotidiana, dai robot di servizio a basso costo ai sensori medici. Il Laboratorio, diretto sempre dal prof. Ceccarelli, in questi 30 anni ha ospitato oltre cento studenti provenienti da tutto il mondo: Sud America, Asia, Africa, Nord America, Europa, Russia, come Messico, USA, Kazakhstan, Cina, Giappone, oltre che dai paesi europei costruendo nel tempo una rete internazionale, nell’ambito della quale avvengono continui scambi di attività pratiche di laboratorio. Al momento collaborano alle attività di ricerca del LARM2, come studenti di dottorato, Jorge Araque, 32 anni, colombiano, Aleksandr Titov, 28 anni, di russo, e Wenshuo Gao, cinese, 26 anni. Sia Jorge che Aleksandr lavorano su robot per aerospazio: Jorge ha partecipato attivamente alla ricerca su TORVEastro, un robot disegnato per assistere gli astronauti in operazioni di ispezione e manutenzione sulla stazione spaziale internazionale (ISS), Aleksandr sta progettando un manipolatore robotico (braccio e mano) per operazioni di “berthing” (recupero) di satelliti. Wenshuo invece sta lavorando alla progettazione di un torso per un robot umanoide, il LARMbot 2, su cui il professor Ceccarelli lavora da diversi anni e alla realizzazione del quale ha collaborato anche il prof. Matteo Russo, progettandone le gambe durante il suo dottorato a “Tor Vergata”, in parte svolto presso il Tokyo Institute of Technology. «Le materie che si possono studiare a ingegneria “Tor Vergata” e che si collegano alla ricerca che conduciamo nel laboratorio, – spiega il professor Ceccarelli – includono la cinematica dei robot, la dinamica multi-corpo, la progettazione di robot, i robot di servizio, sistemi robotici per applicazioni medicali medici e di riabilitazione e la storia dei meccanismi e della scienza delle macchine».
LARMbot 2, IL ROBOT UMANOIDE Il progetto meccanico LARMbot 2 è un robot umanoide a basso costo orientato all’utente, caratterizzato da architetture parallele sia per il busto che per le gambe. Esiste già un prototipo, con i dettagli costruttivi dei suoi sottosistemi e le sue specifiche tecniche. Per caratterizzare le prestazioni del robot proposto, sono stati presentati risultati sperimentali sia per le operazioni di deambulazione che di sollevamento pesi.
LA COSTRUZIONE DEL PROTOTIPO LARMbot2 è stato concepito come un robot umanoide a basso costo, pertanto è stato progettato per essere prodotto con parti strutturali tramite stampa 3D, controllato da schede commerciali e azionato da servomotori commerciali e attuatori lineari. Il costo di tutti i componenti per il prototipo finale è inferiore a 2000 €. LARMbot2 è caratterizzato da tre principali sottosistemi meccanici, ovvero locomozione, manipolazione e busto. Il sottosistema di locomozione è composto da due unità di gambe identiche. Ciascuna gamba è caratterizzata da una struttura ibrida con un meccanismo parallelo che collega l’anca alla caviglia, replicando l’architettura di una gamba, nella quale muscoli agonisti e antagonisti generano moto contraendosi e allungandosi in opposizione. Un secondo motore è posto sulla caviglia per raggiungere l’equilibrio durante le operazioni di deambulazione reagendo meglio ai disturbi sul piano frontale. «La camminata umana – racconta Ceccarelli – è stata studiata sviluppando un progetto meccanico per un robot bipede che cammina. I sistemi di deambulazione sono studiati in termini di cinematica, dinamica e controllo attraverso diversi sistemi meccanici. Vengono studiati gli aspetti meccanici e la programmazione della manipolazione delle robotizzazioni industriali con l’obiettivo di migliorare le applicazioni industriali esistenti e sviluppare nuove soluzioni di produzione. La meccanica delle manipolazioni robotizzate – conclude il professore – viene indagata anche con simulazioni sperimentali e sviluppo di opportuni dispositivi per end-effector e sistemi di test. Si studiano soluzioni a basso costo per applicazioni orientate all’utente».
TORVEastro, IL ROBOT ASTRONAUTA È un robot a tre arti, che sono in grado di funzionare come braccia e gambe, costruito con la finalità di aiutare gli astronauti nelle operazioni di manutenzione e supervisione delle infrastrutture esterne della stazione spaziale orbitale. Il prototipo sarà finalizzato entro la primavera del 2023 e verrà presentata una demo che ne illustrerà tutte le funzioni, sarà realizzato per resistere non solo alle alte temperature esterne alla stazione spaziale internazionale ma anche alla spazzatura spaziale che ad alta velocità rischia di perforare le tute degli astronauti. Il progetto vede la collaborazione tra il laboratorio di Robot Meccatronica di “Tor Vergata” e il laboratorio di Robotica e Intelligenza Artificiale del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili dell’ENEA, l’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile.
IL FUTURO DI TORVEastro Il prototipo servirà a progettare un robot astronauta per attività EVA (Extra-Vehicular-Activity) di servizio su stazioni orbitali per operazioni di manutenzione e monitoraggio esterno alle strutture della stazione orbitale. «La validazione di un prototipo dimostratore – ci dice il professor Ceccarelli – è uno dei risultati finali previsti dal progetto. Il progetto TORVEastro prevede attività di progettazione e sviluppo di soluzioni sia per ambienti nello spazio orbitale sia per sperimentazioni in laboratorio a gravità terrestre, al fine di concretizzare l’idea brevettuale già collaudata concettualmente con un piccolo prototipo». Oltre ai robot di “servizio”, nel quale rientrano sia l’umanoide che i robot spaziali, nel laboratorio di “Tor Vergata” vengono sviluppati robot, sensori e sistemi medici per diagnosi, assistenza e riabilitazione, attraverso l’uso di esoscheletri low-cost “stampabili in 3D a prezzi ridotti- spiega il professor Ceccarelli – estremamente leggeri per comfort se indossati e spesso attivati tirando o rilasciando cavi, e sistemi di monitoraggio, con recenti applicazioni sperimentali sulla respirazione tramite sensori indossabili”.
LA RIABILITAZIONE E LA DIAGNOSTICA MEDICA Vari sono i progetti in campo dei dispositivi medicali in fase di sviluppo e completamento come il sistema L-CADEL per l’assistenza motoria del gomito con estensione ad una nuova struttura per la caviglia, e lo strumento RESPIRholter per il monitoraggio della respirazione con caratterizzazioni numeriche della biomeccanica utili alla diagnostica medica.
LARM2: Laboratory of Robot Mechatronics Sito web: https://larm2.ing.uniroma2.it/ Dipartimento di Ingegneria industriale Università di Roma “Tor Vergata” Direttore del Laboratorio LARM2: prof. Marco Ceccarelli, http://orcid.org/0000-0001-9388-4391 Specially Appointed Professor at Intern. Research Frontiers Initiative of Tokyo Institute of Technology
L’articolo è stato realizzato con la collaborazione di Federica Trisolino
Figura 1 -Piattaforma bio-fotoelettrolitica a polimeri semiconduttori. Schema dell’architettura aperta (a sinistra) e chiusa a sandwich (a destra).
di Pamela Pergolini
Misurazione e controllo della proliferazione di cellule viventi mediante impulsi luminosi: siamo nel campo della biolettronica, a cavallo tra l’ingegneria e la biologia. L’ultima frontiera è quella di riuscire a controllare selettivamente attraverso la luce l’attività delle cellule e tessuti viventi per applicazioni terapeutiche e diagnostiche. Un team internazionale di ricercatori, guidato dall’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, grazie al lavoro di ingegneri elettronici e biologi medici ha realizzato una bio-piattaforma optoelettronica per la coltura delle cellule, sotto stimolazione luminosa (architettura aperta), e per l’analisi dei segnali bioelettrici di cellule coltivate al suo interno (architettura chiusa), utilizzando un polimero organico sensibile alla luce. Un dispositivo, compatto e facile da utilizzare, permette di controllare, attraverso l’impiego di stimoli luminosi, la proliferazione di cellule tumorali e di registrare l’attività bioelettrica del sistema.
Il Dipartimento di Ingegneria Elettronica ha collaborato alla realizzazione delle biopiattaforma mentre il Dipartimento di Biomedicina e Prevenzione si è occupato di studiare il comportamento cellulare riscontrando una relazione tra l’aumento di calcio intracellulare, in seguito alla stimolazione della luce, e il rallentamento della proliferazione delle cellule tumorali. I risultati della ricerca possono aprire nuove strade verso tecniche non invasive di controllo delle cellule per applicazioni in biofotonica e biomedicina e per terapie innovative nella cura dei tumori». Ne abbiamo parlato con i ricercatori.
«Lo studio -spiega Thomas M. Brown, Dipartimento Ingegneria Elettronica di “Tor Vergata”, coordinatore del gruppo di ricerca – ha dimostrato che è possibile inibire la proliferazione cellulare del 50% in una linea cellulare tumorale sottoponendo la piattaforma a una serie di impulsi luminosi nel tempo»
UNA BIOPIATTAFORMA FOTO-SENSIBILE PER LO STUDIO DEL COMPORTAMENTO CELLULARE«Abbiamo progettato e realizzato una piattaforma foto-sensibile per colture cellulari che ci permette di studiare l’effetto dello stimolo luminoso, trasdotto in stimolo elettrico, sull’attività cellulare – spiega Manuela Ciocca, attualmente assegnista di ricerca postdoc presso la Libera Università di Bolzano – Facoltà di Scienze e Tecnologia, ma precedentemente dottoranda presso il Dipartimento di Ingegneria Elettronica a “Tor Vergata”, dove ha iniziato il lavoro, e primo autore del lavoro pubblicato. «Abbiamo verificato che il processo di foto-trasduzione mediato dal dispositivo opto-elettronico permette di inibire del 50% la proliferazione di una linea cellulare di neuroblastoma» – continua Ciocca.
Per “Tor Vergata”, oltre agli ingegneri elettronici hanno collaborato alla ricerca, per l’interfaccia biologica, Antonella Camaioni, professore associato di Istologia, e Serena Marcozzi, assegnista di ricerca postdoc, presso il Dipartimento di Biomedicina e Prevenzione.
INTERFACCIA BIOCOMPATIBILE E SUE APPLICAZIONI IN BIOMEDICINA L’interfaccia di polimeri organici e sistemi biologici è una delle più nuove frontiere della bioelettronica e delle biotecnologie. «Abbiamo dimostrato la biocompatibilità della piattaforma e l’aumento del calcio intracellulare indotto dalla foto-trasduzione mediata dal polimero. Questo è un parametro molto importante poichè il calcio è coinvolto in molti processi cellulari come contrazione e proliferzione. Il dispositivo – prosegue la professoressa Camaioni – è dunque un nuovo punto di inizio per nuove possibilità di misure elettrofisiologiche. Inoltre i risultati di questa ricerca possono aprire nuove opportunità per tecniche non invasive di fotostimolazione/manipolazione e controllo delle cellule per applicazioni in biofotonica, biomedicina e terapie innovative per cure di tumori».
APPLICAZIONI FUTURE, MEDICONA RIGENERATIVA E CELLULE TERAPIA La piattaforma bio-fotoelettrolitica e l’uso efficace della stimolazione della luce possono aprire nuove strade per il controllo, in vitro, del comportamento cellulare attraverso la luce, per lo sviluppo di futuri nuovi strumenti non invasivi per l’applicazione in biorilevamento, medicina rigenerativa e terapia basata sulle cellule terapia e per il controllo e la terapia della progressione del cancro. «Recentemente, materiali elettronici organici e fotosensibili si sono mostrati molto promettenti, – afferma Brown – anche impiantati in vivo, per la trasduzione di stimoli luminosi in segnali di eccitazione per cellule e tessuti, tra cui retine degenerate. Tali materiali sono flessibili e possono essere depositati come comuni inchiostri». I ricercatori hanno scoperto che la stimolazione della luce aumenta di tre volte la concentrazione di ioni calcio all’interno delle cellule e che, al contempo, il calcio nelle cellule influisce sulla mancata proliferazione delle cellule stesse. Abbiamo chiesto alla professoressa Camaioni a che cosa è dovuta la relazione tra il livello di calcio e la proliferazione delle cellule.
RALLENTAMENTO DELLA PROLIFERAZIONE CELLULARE «Lo ione Calcio è un messaggero intracellulare importante per le nostre cellule, all’interno delle quali tante proteine sono calcio-dipendenti, cioè svolgono la loro funzione solo in presenza di una certa concentrazione di ioni Calcio. Consideriamo, ad esempio, che la contrazione della nostra muscolatura, quella scheletrica così come quella cardiaca e liscia, è possibile grazie alla presenza di proteine che legano il Calcio. Ecco perché lo ione Calcio viene normalmente tenuto “fuori” dalle cellule o “sequestrato” in compartimenti chiusi all’interno di esse e richiamato nel citoplasma solo “al bisogno”, potremmo dire “on demand”. Nella nostra sperimentazione – continua la biologa medica di “Tor Vergata” – il protocollo di illuminazione delle cellule di una linea tumorale di Neuroblastoma umano ha determinato l’apertura di canali di membrana per lo ione Calcio che, entrando nel citoplasma, si è andato a legare a delle proteine intracellulari, non sappiamo ancora quali, che hanno determinato un rallentamento della proliferazione cellulare, fenomeno molto interessante che vorremmo ulteriormente indagare»
Figura 2 – Analisi della dinamica del calcio cellulare. Le immagini vengono acquisite prima (basale) e dopo (indotta) 30 minuti di fotostimolazione. La fluorescenza verde è collegata ai livelli di calcio intracellulare e indicata come fluorescenza cellulare totale correlata (CTCF) ± SEM. Barra della scala 50 µmFigura 3: Segnali bioelettrici registrati utilizzando la piattaforma bio-fotoelettrolitica chiusa a sandwich (a sinistra) e il patch-clamp (a destra) da cellule coltivate sul film sottile polimerico semiconduttore
