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Quest鈥檃rea studia come i principi fisici influenzino il comportamento, 濒鈥檕rganizzazione e la ricostruzione funzionale di comunit脿 microbiche, cellule di mammifero e sistemi biochimici cell-free, con particolare attenzione alle interfacce biologiche, materiali e ospite.

• Analisi biomeccanica delle risposte microbiche e cellulari alle superfici, incluso il ruolo di flusso, motilit脿, topografia e chimica di superficie nel濒鈥檃desione batterica, nella formazione di biofilm, nella meccanosensibilit脿 cellulare e nelle infezioni associate a dispositivi medici.
• Studi quantitativi e meccanicistici della dinamica delle popolazioni microbiche, con particolare attenzione a come fisiologia, struttura spaziale, stress, disponibilit脿 di nutrienti e metabolismo microbico influenzino le interazioni ecologiche, la resistenza alla colonizzazione, la risposta agli antibiotici e la comunicazione microbioma鈥搊spite.
• Uso della CLEM per investigare i fenotipi strutturali di materiali e interfacce biologiche o patologiche a livello tissutale, cellulare e molecolare, fornendo informazioni ad alta risoluzione su patogeni, tessuti patologici e formazioni proteiche anomale.
• Assemblaggio bottom-up di sistemi autonomi cell-free capaci di sostenere la propria attivit脿 biochimica attraverso reti metaboliche sintetiche, con 濒鈥檕biettivo di ingegnerizzare piattaforme terapeutiche avanzate ispirate ai principi fondamentali che governano la vita.

• Simone Giaveri

Quest鈥檃rea sviluppa metodi basati sulla fisica e approcci computazionali per estrarre informazioni affidabili e clinicamente rilevanti dalle tecnologie di imaging medico e radioterapia. Combinando imaging quantitativo, modellistica, intelligenza artificiale, analisi delle immagini e pianificazione dei trattamenti, supporta la caratterizzazione in vivo dei processi biologici, la diagnosi e gli interventi guidati dalle immagini, 濒鈥檕ttimizzazione dei trattamenti radioterapici e la medicina di precisione in un鈥檃mpia gamma di applicazioni cliniche.

• Sviluppo e traslazione clinica di metodologie PET quantitative, integrando imaging dinamico clinicamente sostenibile, modellistica cinetica, radiomica, analisi automatizzata delle immagini e intelligenza artificiale per derivare biomarcatori di imaging per la diagnosi, la caratterizzazione delle lesioni e la valutazione della risposta al trattamento.
• Sviluppo e traslazione clinica di algoritmi avanzati di analisi delle immagini TC e metodi di caratterizzazione tissutale, includendo acquisizioni ad altissima risoluzione, approcci di ricostruzione spettrale, radiomica, analisi automatizzata delle immagini e intelligenza artificiale, con applicazioni nello sviluppo di biomarcatori di imaging quantitativo per la diagnosi e la valutazione della risposta al trattamento.
• Sviluppo e applicazione di pipeline di analisi delle immagini mediche guidate dal濒鈥檌ntelligenza artificiale, basate su machine learning e deep learning, per la segmentazione automatizzata, la caratterizzazione tissutale e 濒鈥檌nterpretazione avanzata delle immagini mediche. Questa attivit脿 include 濒鈥檌ntegrazione di dati multimodali di RM e TC, 濒鈥檈strazione di biomarcatori quantitativi di imaging clinicamente rilevanti e la progettazione di workflow riproducibili e scalabili per dataset di imaging clinico, inclusa la gestione dei dati DICOM.
• Sviluppo e traslazione clinica di metodologie avanzate di RM quantitativa, integrando RM multiparametrica, modellistica della diffusione, imaging di perfusione, trattografia e analisi quantitativa delle immagini per derivare biomarcatori di microstruttura tissutale, fisiologia vascolare, metabolismo e connettivit脿 strutturale. Le applicazioni attuali includono tumori cerebrali, neurochirurgia funzionale guidata dalle immagini, dolore cronico, malattie infiammatorie intestinali e imaging quantitativo del midollo spinale nella mielopatia cervicale degenerativa.
• Sviluppo e applicazione di metodi basati sulla fisica e approcci computazionali per la radioterapia, inclusi ottimizzazione e automazione della pianificazione dei trattamenti, quality assurance, analisi del rischio, radioterapia stereotassica corporea, protonterapia, irradiazione totale del midollo osseo e supporto alle decisioni cliniche assistito dal濒鈥檌ntelligenza artificiale.

• Alessia Artesani
• Riccardo Levi
• Pietro Levoni
• Pietro Mancosu
• Giovanni Savini