1. WAFITECH - Laboratorio regionale per le nuove
nano- e biotecnologie per la filtrazione
dell’acqua: design e costruzione di membrane
biomimetiche per applicazioni industriali,
commercialied ambientali (codice 09)
Coordinatore scientifico
Prof. Giuseppe Calamita
Dipartimento di Bioscienze, Biotecnologie e Biofarmaceutica
Università degli Studi di Bari Aldo Moro - Bari
Water Filtration Technology

2. Le unità di ricerca
Unità di ricerca Responsabile
UR1 - Dipartimento di Bioscienze, Biotecnologie
e Biofarmaceutica
Università degli Studi di Bari Aldo Moro - Bari
Prof. Giuseppe Calamita
UR2 - Dipartimento di Chimica
Università degli Studi di Bari Aldo Moro - Bari
Prof. Gianluca Maria Farinola
UR3 - National Nanotechnology Laboratory
dell’Istituto Nanoscienze-CNR - Lecce
Dott. Andrea Camposeo
UR4 – Dipartimento di Scienze e Tecnologie
Biologiche ed Ambientali
Università del Salento – Lecce
Responsabile Unico del Procedimento
Dott.ssa Maria Teresa De Fazio (Uniba)
Consulting da Agenzia Nextnow
Dott.ssa Barbara De Ruggieri
Prof. Ludovico Valli

3. Obiettivo della Rete
Offrire una piattaforma tecnologica per la progettazione e
realizzazione di membrane biomimetiche per applicazioni nelle
tecnologie della filtrazione dell’acqua e fornire servizi di produzione,
purificazione e funzionalizzazione di proteine ricombinanti, di
fabbricazione e caratterizzazione di materiali polimerici, di film sottili
anfililici e di nanofibre di interesse tecnologico
Settori di impatto
Ambiente: trattamento e riciclo di acque reflue
Energie rinnovabili: energia ecosostenibile da osmosi inversa o diretta
Approvvigionamento idrico: dissalazione dell’acqua a scopi potabili
Biomedicale: produzione di acqua ultrapura, dialisi, drug delivery
Biotecnologie: ingegnerizzazione e produzione di proteine ricombinanti
Ricerca scientifica di base e traslazionale: caratterizzazione biofisica di
proteine e di materiali polimerici, cosmesi dell’idratazione della pelle

4. Domanda di innovazione del
sistema produttivo
Le peculiarità della membrana WAFITECH
(massima selettività e permeabilità
all’acqua, elevata resistenza meccanica e
scalabilità in termini di superficie
filtrante) sono intese ad innovare
tecnologie ad elevato impatto socio-
economico ed ambientale come:
 dissalazione dell’acqua a scopi potabili
 trattamento e riciclo di acque reflue
 produzione di acqua ultrapura per usi
scientifici e biomedici
 produzione di energia ecosostenibile
mediante osmosi
 biomimetica dei sensori
 farmaceutica (drug delivery)
Offerta tecnologica della Rete
 Ingegnerizzazione e costruzione di membrane per
dispositivi di filtrazione dell’acqua
 Ingegnerizzazione e produzione di proteine
ricombinanti
 Costruzione e funzionalizzazione di membrane,
liposomi e proteoliposomi artificiali
 Analisi di permeabilità di membrane biologiche ed
artificiali mediante stopped-flow light scattering
 Studio dei fenomeni all’interfaccia aria-acqua per la
crescita ed immobilizzazione di film sottili con
tecniche di autoassemblaggio (self-assembly puro,
tecniche Layer-by-Layer, Langmuir-Blodgett,
Langmuir-Schaefer)
 Caratterizzazione di materiali tramite tecniche
spettroscopiche nell’intero intervallo UV-Vis-IR.
 Applicazione dei film immobilizzati su supporti solidi
di diversa natura
 Analisi morfologica e strutturale di materiali mediante
microscopia elettronica a scansione (SEM)
 Design ed ingegnerizzazione di nanomateriali
polimerici

5. Le attività svolte al 31/12/2013
Attività/progetto/servizio
UR1-UR4
1. Costruzione di membrane biomimetiche di
filtrazione dell’acqua incorporanti acquaporine
Risultati raggiunti: Realizzazione dei componenti base della membrana e prime
operazioni di assemblaggio del materiale per costituire un prototipo della membrana
Ricadute industriali  Innovazione nel campo della filtrazione dell’acqua mediante
osmosi
 Riduzione del 70% del consumo di energia e aumento della
produttività rispetto alle comuni membrane poliammidiche
usate negli impianti di osmosi inversa
 Riduzione della complessità del processo produttivo con
conseguente riduzione dei costi di produzione
 Realizzazione di prototipi della membrana biomimetica con
successivo inserimento nel ciclo produttivo
 Sviluppo conseguente di prodotti ad elevato contenuto
biotecnologico
Altri risultati  Costituzione di una piattaforma tecnologica
 Formazione di personale con elevate competenze nella
realizzazione e utilizzazione di biomateriali
 Implementazione del know-how già esistente
 Pubblicazioni scientifiche
 Partecipazione a workshop e congressi nazionali ed
internazionali nell’ambito delle tecnologie della filtrazione
dell’acqua

6. Membrane di encapsulazione
protettiva
Membrana anfifilica polimerica
incorporante acquaporine
Blocco
di nanofibre polimeriche
Canale per l’acqua (AqpZ)
Nanofibre
polimeriche
H20 H20 H20 H20soluti soluti
Rappresentazione della membrana biomimetica WAFITECH
Canale per l’acqua Acquaporina-Z

7. Dispositivi di filtrazione dell’acqua che possono
far uso della membrana WAFITECH
Schema di un dispositivo di osmosi inversa nel quale
poter inserire la membrana biomimetica WAFITECH
Membrana
di filtrazione
Filtro per osmosi inversa di tipo industriale
incorporante una membrana di tipo poliammidico
Dispositivo di osmosi inversa realizzato e messo in
commercio dalla Compagnia Aquaporin S/A (DK),
partner nel progetto WAFITECH
Membrana biomimetica incorporante AQP
Schema di dispositivo per produzione di energia
ecosostenibile da gradienti salini incorporante
membrane biomimetiche (da Bimetech)

8. Frantumatore di cellule
Biostation
Studio/monitoraggio cellulare
statico e dinamico protratto nel
tempo
Apparato di
stopped-flow light scattering
misura analitica di conduttanza
molecolare di membrane
Cromatografo per affinità
Purificazione di proteine ricombinanti
Centrifuga
preparativa da
pavimento
Ultracentriguga analitica
Fermentatore
Colture batteriche e di lievito
Attività/progetto/servizio
UR1-UR4
1. Costruzione di membrane biomimetiche di
filtrazione dell’acqua incorporanti acquaporine
Attrezzature WAFITECH UR1

9. Le attività svolte al 31/12/2013
Attività/progetto/servizio
UR1-UR4
1. Costruzione di membrane biomimetiche di
filtrazione dell’acqua incorporanti acquaporine
Risultati raggiunti:
Ricadute industriali  riduzione del 70% del consumo di energia e aumento (5X)
della produttività rispetto alle comuni membrane
poliammidiche usate negli impianti di osmosi inversa
 riduzione della complessità del processo produttivo con
conseguente riduzione dei costi di produzione
 polimerosomi con potenziali applicazioni nel rilascio di
farmaci e nella fotocatalisi (mediante proteine fotosintetiche)
 realizzazione di prototipi con successivo inserimento nel ciclo
produttivo
Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto
Sereco s.r.l. (Italia) Collaborazione tecnico- scientifica Mensile
Aquaporin S/A (DK) Collaborazione tecnico-scientifica
Costruzione prototipi di membrane
biomimetiche
Trimestrale
Codif International (F) Collaborazione tecnico-scientifica nel campo
delle biotecnologie basate su acquaporine
Trimestrale
BioAesis (Italia) Collaborazione tecnico-scientifica nella
realizzazione di kit diagnostici facenti uso di
acquaporine
Trimestrale

10. Attività/progetto/servizio
UR1
2. Produzione su media e larga scala di proteine
ricombinanti di membrana con l’ausilio di
metodologie di tipo cell-free di nuova generazione
Risultati raggiunti: produzione e funzionalizzazione di un’acquagliceroporina, AQP3
Ricadute industriali  Possibilità di produrre proteine di membrana ricombinanti
con metodologia di tipo cell-free su scala industriale
 Riduzione della complessità del processo produttivo con
conseguente riduzione dei costi di produzione
 Realizzazione di prototipi della membrana biomimetica con
successivo inserimento nel ciclo produttivo
 Sviluppo conseguente di prodotti ad elevato contenuto
biotecnologico
Altri risultati  Offerta di servizi di produzione di proteine ricombinanti
 Formazione di personale con elevate competenze nella
ingegnerizzazione e produzione di proteine ricombinanti
 Implementazione del know-how già esistente
 Pubblicazioni scientifiche
 Partecipazione a workshop e congressi nazionali ed
internazionali

11. Progetto 2.
Produzione su media e larga
scala di proteine ricombinanti
di membrana con l’ausilio di
metodologie di tipo cell-free
di nuova generazione
Step 1
Step 2
Cloning of the gene or ORF encoding the protein of interest
Cell-based
systems
Prokaryotic
(i.e., E. coli)
Eukaryotic
(i.e., S. cerevisiae, P. pastoris)
Cell-free
system
Cell lysisCell lysis
Extraction of the produced protein
Purification of the protein Purification of the protein
Analysis of the functional activity of the protein
Biotechnological application
Choice of the protein expression system
Step 3
Step 4

12. Le attività svolte al 31/12/2013
Attività/progetto/servizio
UR2
3. Sintesi e caratterizzazione di polimeri anfifilici
per generazione di strutture liposomiali,
vescicolari e film sottili a strutture controllata
Risultati raggiunti: Sintesi di polimeri anfifilici con caratteristiche modulabili in grado di
generare polimerosomi nei quali incorporare proteine di membrana
Ricadute industriali  Polimeri in grado di formare polimerosomi
ingegnerizzati (con potenziali applicazioni anche nel
rilascio di farmaci)
Altri risultati  Nei polimerosomi sono state inserite anche proteine
di membrana fotosintetiche, di interesse in fotocatalisi
Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto
Synchimia s.r.l. Collaborazione tecnico-scientifica Mensile
Biochemtex (USA) Formazione personale presso
WAFITECH
Mensile

13. Progetto 3. Sintesi e caratterizzazione di polimeri anfifilici per generazione di strutture
liposomiali, vescicolari e film sottili a strutture controllata
Sintesi di copolimeri a blocco nella costruzione di polimerosomi
polimerosoma
UR2

14. Spettrometro di massa MALDI-
TOF per la caratterizzazione dei
polimeri
HPLC per la misura dei pesi molecolari dei
polimeri
Glove box per l’esecuzione delle
reazioni
Progetto 3. Sintesi e caratterizzazione di polimeri anfifilici per generazione di strutture liposomiali,
vescicolari e film sottili a strutture controllata
Glove box per l’esecuzione delle
reazioni
Micoroscopio AFM per la caratterizzazione
di polimerosomi e membrane
Attrezzature WAFITECH UR2

15. Le attività svolte al 31/12/2013
Attività/progetto/servizio
UR3
4. Costruzione di blocchi di nanofibre polimeriche
Risultati raggiunti: ingegnerizzazione e produzione di blocchi di nanofibre polimeriche
Ricadute industriali Lo sviluppo di nanofibre polimeriche mediante
elettrospinning potrebbe avere ricadute industriali in
settori come quelli della filtrazione di liquidi e gas, in
virtù della possibilità di produrre quantitativi
macroscopici di nanofibre, a ciclo continuo e a costi
contenuti
Altri risultati Pubblicazioni, Processi, Prodotti
(creazione/miglioramento)/Materiali,
Caratterizzazione di prodotto/materiali
Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto
Biotechgen Collaborazione per nuovi
progetti di ricerca
Trimestrale
Codex Collaborazione per futura
fornitura di acqua ad
elevato grado di purezza
Trimestrale

16. Progetto4.Costruzionediblocchidi nanofibrepolimeriche
Prototipi: Immagini macroscopiche di sistemi di nanofibre
polimeriche di polimetilmetacrilato.
Processi:
esempio di
nanofibre
polimeriche di
polistirenecon
diametro medio
di 80 nm
Caratterizzazione:
Immagini al
microscopio
elettronico ed analisi
della distribuzione
dei diametri di
nanofibre di
polimetilmetacrilato.
UR3

17. SISTEMA DI MICROSCOPIA ELETTRONICA A
SCANSIONE, Nona NANO 540, con sistema EDS
per microanalisi.
Progetto4.Costruzionediblocchidi nanofibrepolimeriche
Attrezzature WAFITECH UR4

18. Le attività svolte al 31/12/2013
Attività/progetto/servizio
UR4
5. Definizione di nuovi approcci tecnologici per la
produzione su media e larga scala di film ultrasottili a
base di biomateriali per applicazioni biotecnologiche
Ricadute industriali  Sviluppo di sistemi ibridi di immobilizzazione
 Sviluppo conseguente e successivo di prodotti ad elevato
contenuto biotecnologico
 Realizzazione di prototipi
 Successivo inserimento nel ciclo produttivo
Altri risultati  Formazione di personale con elevate competenze
nell’utilizzazione di biomateriali
 Approfondimento del know-how già esistente
 Offerta delle proprie competenze sia nel settore industriale che
in quello della ricerca
 Pubblicazioni scientifiche
 Partecipazione a meeting e congressi nazionali ed
internazionali
Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto
Costruzioni solari Impresa interessata ai
risultati delle ricerche della
Rete WAFITECH
Semestrale
Lachifarma Impresa interessata ai
risultati delle ricerche della
Rete WAFITECH
Semestrale

19. 5. Definizione di nuovi approcci tecnologici per la produzione su media e larga scala di
film ultrasottili a base di biomateriali per applicazioni biotecnologiche
UR4

20. Attività/progetto/servizio 5. Definizione di nuovi approcci tecnologici per la
produzione su media e larga scala di film ultrasottili a
base di biomateriali per applicazioni biotecnologiche
Tipica isoterma di Langmuir
Sistema di operazione Ref Spec
(Spettroscopia in Riflessione)
Apparato per la Spettroscopia in Riflessione,
analisi Bam e vasca di Langmuir
Principio della
Microscopia
all’angolo di
Brewster
Nordtest PMI-IRRAS 550
Attrezzature WAFITECH UR4

21. Attività promozionali svolte
 Adesione al Progetto Living Labs della Regione Puglia (PO: FESR 2007-2013 Asse I linea di intervento 1.4 Azione
1.4.2)
 Adesione al REgional New Energy & EnvironmentAL Links (RENEWAL), progetto di partenariato nel campo delle
energie rinnovabili e della protezione ambientale
 Adesione ad Alleanze per l’innovazione dell’ILO2 Fase 2 con le seguenti entità capofila: Uniba, CNR-IBBE, CNR-
Nano
 Partecipazione a Salone SMAU Bari (Febbraio 2013)
 Partecipazione al Festival dell’Innovazione 2013 (progetto ARTI “Creare impresa e diffondere tecnologia a
partire dalla ricerca”, ILO2-Fase 2”)
 Incontro presso Confindustria Bari in ambito ILO2
 Comitato Tecnico-Scientifico Innomat Meetings, business convention su materiali innovativi col supporto
dell’ARTI Puglia e del Servizio di Internazionalizzazione della Regione Puglia
 Convenzioni di Tirocinio di Formazione ed Orientamento con CNR-IBBE, IRCCS “De Bellis” di Castellana Grotte e
Sereco srl
 Partecipazione al Progetto CardioHOPE (Horizon 2020)
 Partecipazione al Simposio “Bioscienze e Biotecnologie”, CUIA (Buenos Aires 2013, Argentina)
 Seminari scientifici in Italia e all’estero
 Pubblicazione di lavori scientifici e Capitolo di libro
 Partecipazione ai Congressi di Chimica-Fisica
 Contatti di collaborazioni con altri gruppi di ricerca (Prof. M.T. Martin-Romero, Univ. Cordoba, Spagna; Prof.ssa
L. Valkova, Univ. Ivanovo, Russia; CNR-IPCF, Bari)
 Creazione di sito web WAFITECH
 Inserimento del link nel sito del Laboratorio di Chimica Fisica dell’Università del Salento
 Partecipazione alla carta dei servizi nel sito web www.nanojets.eu
Sito web della Rete: http://www.wafitech.it

22. Attività programmate
Produzione di proteina AQP3 ricombinante su commissione della
Company Aquaporin S/A
Partecipazione a bandi europei nel contesto di Horizon 2020
Integrazione delle tecniche utilizzate per l’immobilizzazione dei
biomateriali con nuove tecniche di deposizione
Progettazione di modifiche ed up-grade strumentali ed utilizzazione
degli strumenti per nuove modalità di caratterizzazione
spettroscopica (e sviluppo di contatti con le case produttrici degli
strumenti per il possibile inserimento nella produzione delle
modifiche proposte)
Coinvolgimento di gruppi di chiara fama nella ricerca oggetto della
Rete WAFITECH
Partecipazione al bando Cluster Tecnologici Regionali - Aiuti ai servizi
(Asse I - Linea di Intervento 1.1.2), Regione Puglia

23. Contatti
-UR1 (Nodo Capofila): Prof. Giuseppe Calamita, Dipartimento di Bioscienze,
Biotecnologie e Biofarmaceutica – Università degli Studi di Bari Aldo Moro, via
Orabona 4, 70125 Bari – tel. 0805442928; Fax 0805443388
giuseppe.calamita@uniba.it
-UR2: Prof. Gianluca Maria Farinola, Dipartimento di Chimica, Università degli Studi di
Bari Aldo Moro - gianlucamaria.farinola@uniba.it
-UR3: Dott. Andrea Camposeo, NNL Istituto Nanoscienze-CNR, Lecce
andrea.camposeo@nano.cnr.it
-UR4: Prof. Ludovico Valli, Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biologiche ed
Ambientali, Università del Salento, 73100 Lecce, ludovico.valli@unisalento.it