Il progetto ha l’obiettivo di sviluppare soluzioni innovative per la terapia delle lesioni neurologiche acute mediante: Lo sviluppo di nuove soluzioni di drug delivery basate su materiali e farmaci già sul mercato, al fine di garantire l’effetto terapeutico senza effetti collaterali. Lo sviluppo e la validazione clinica di un sistema di misura in grado di offrire una valutazione del percorso riabilitativo basata sull’evidenza, integrando le scale cliniche esistenti con parametri affidabili e ripetibili di segnali di movimento, correlabili con i valori delle scale. Principali filiere coinvolte: Biomedicale, Materiali polimerici, Farmaceutico, Dispositivi medici, Terapie mediche avanzate, ICT, Abbigliamento, Calzaturiero e Tessile; Aziende di servizi; Sanità pubblica e privata; Sport, Fitness e Wellness Sito web del progetto: stepbystep-rer.it Presentazioni e video: cerr.eu/what-s-going-on/357-materiali-dei-seminari-disponibili-online

1. Step-by-Step: approccio integrato al paziente con
lesioni neurologiche acute
WHO: - very year, around the world, between 250 000 and 500 000 people suffer a
spinal cord injury (SCI)
- People with a spinal cord injury are two to five times more likely to die prematurely
- Spinal cord injury is associated with lower rates of school enrollment and
economic participation, and it carries substantial individual and societal costs
- no curative therapies

2. SCI: patologia “orfana”
Obiettivo 1, FASE ACUTA: patologia orfana
- prototipi di materiali funzionalizzati (polimeri elettrofilati) impiantabili per il rilascio
controllato di farmaci favorenti la rimielinizzazione e il controllo locale dell’infiammazione
- Validazione preclinica (PoP) e tossicità in vitro
Obiettivo 2, FASE CRONICA: riabilitazione “evidence-based”
- Sviluppo e validazione (tecnica e clinica) di un sistema (sensori inerziali indossabili) in
grado di offrire una valutazione del percorso riabilitativo basata sull’evidenza
- Integrazione fra misure strumentali e scale cliniche → nuovi e più sensibili score
valutativi della mobilità del tronco e del cammino

3. from(3),modified
Primary damage:
- impact
- hemorrhage
- inflammation
Secondary damage:
- inflammatory and immune cells infiltration
- cytokines release
- myelin degeneration (and remyelination failure)
- apoptosis
Glutamate release + Ca++
influx + BBB breakdown + O2
free radicals formation + ARA
cascade+ PGs production +
necrosis
Research background: secondary degeneration
days
hours
weeks
months
secondary lesion
Injury
core

4. Research general aim
1 2 3 4 5 6 7 8 9 mm
-200
-400
-600
-800
-1000
-1200
-1400
-1600
μm
Approccio innovativo:
polifarmacologia
‘Multiple drugs-multiple
targets-one disease’
Approccio
convenzionale:
‘One drug-one target-
one disease’
BBB

5. Infiammazione
Invasione dei linfociti e macrofagi
Attivazione della microglia
macrofagi
cellule B
cellule Tmicroglia
Assone
Guaina
mielinica
Demielinizzazione (e neurodegnerazione)
Danno dei neuroni e degli oligodendrociti
Research general aim
Farmaco 1
Farmaco 2
Dispositivo
per rilascio controllato
(15 gg)

6. Produzione del dispositivo: Electrospinning
Soluzione di polimero +
farmaco/i • Materiali ad alta
porosità
• Alto rapporto
superficie/
volume
• Diametro fibre
regolabile2 µm2 µm2 µm

7. Fabbricazione
Diametro delle fibre
(rapporto superficie/volume)
Nanofibre Microfibre
Chimismo materiale polimerico
(idrofobicità)
• Polimero 1
• Polimero 2
• Polimero 3
• Polimero 4
Aumento
dell’idrofobicità

8. Risultati: rilascio farmaco 1, effetto del chimismo
Dispositivi costituiti da materiali polimerici a diversa idrofobicità
Fibre caricate con farmaco 1 al 5%Fibre caricate con farmaco 1 al 10%

9. Risultati: rilascio di Far 1, effetto geometria dispositivo
Materiali elettrofilati Polimero 1 con farmaco 1 al 5%
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 60 70 80
cumulativerelease%
hours
Polimero 1 sheet
Polimero 1 cylinder
Cylinder
Sheet

10. Combinazione di farmaci
differenti strategie di coniugazione chimica
Polimero biodegradabile
Farmaco 1
Farmaco 2
+
+

11. Sicurezza in vitro - GLP
Farmaco 1
Vitalità cellulare:
IC50 = 1.90 mM

12. Efficacia in vitro
Farmaco 1

13. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 mm
-200
-400
-600
-800
-1000
-1200
-1400
-1600
μm
FL
FR
HR
HL
Efficacia in vivo
End-points anatomici:
• Volume di lesione
• rimielinizzazione
End-points funzionali:
• Gait analysis

14. Efficacia in vivo
• Perfezionamento materiali funzionalizzati (dic 2017)
• Efficacia in vitro (dic 2017)
• Effiacia in vivo (mar 2018)
• Scaling up fabbricazione (RiMos)
• Farmacodinamica GLP (ValPharma)
• Exploitation nanoparticelle (Aczon)

15. Step‐by‐step: approccio integrato
per il paziente con lesioni neurologiche acute
Obiettivo 2 - FASE CRONICA: riabilitazione “evidence-based”
Lorenzo Chiari, CIRI Scienze della Vita e Tecnologie della Salute
Università di Bologna

16. Obiettivi
Sviluppo e validazione clinica di un sistema di
misura in grado di:
1. offrire una valutazione oggettiva del percorso
riabilitativo basata sull’evidenza
2. coadiuvare le scelte cliniche dell'intervento
riabilitativo (fase subacuta  cronica), al fine di
ottenere un recupero rapido ed efficace della
funzione locomotoria e la massima autonomia
possibile

17. Background
Stato dell'arte:
• scale cliniche per misurare l’efficacia
dell'intervento riabilitativo e correlarla al
miglioramento dell’autonomia sono:
– poche
– inadeguate (insensibili al cambiamento del livello di
autonomia)
– qualitative (non misurano i parametri di interesse)
– soggettive

18. Challenge
Sviluppo strumento:
1. quantitativo (clinicamente validato)
2. non-invasivo, indossabile, facilmente trasportabile e
utilizzabile nel contesto ambulatoriale
3. permetta misura accurata dello schema del passo nei
termini di fluidità, sicurezza ed efficacia
4. facilmente utilizzabile da fisioterapisti e fisiatri
5. sensibile alla misura del livello di autonomia per una
personalizzazione del trattamento.

19. Stato di avanzamento
Hardware: COMETA WaveTrack IMU

20. Hardware
Software: piattaforma EU FP7 – CuPiD TRL 6
Stato di avanzamento

21. Hardware
Software
Algoritmi:
1. Parametri spazio-temporali del passo
 validati per pazienti con Parkinson
Stato di avanzamento

22. Hardware
Software
Algoritmi:
2. Cinematica articolare  Validazione
Stato di avanzamento

23. Hardware
Software
Algoritmi:
3. Parametri
- Spazio-temporali
- Cinematica articolare
 Cammino
in acqua
Stato di avanzamento

24. Hardware
Software
Algoritmi:
4. Mobilità del tronco
Stato di avanzamento

25. Hardware
Software
Algoritmi
Protocollo: 10m + 6min walking test (Rehab Measures)
Stato di avanzamento

26. Stato di avanzamento

27. Hardware
Software
Algoritmi
Protocollo
Output:
1. Report
Stato di avanzamento

28. Hardware
Software
Algoritmi
Protocollo
Output:
2. Xlsx template
Stato di avanzamento

29. Prossimi passi
Output:
1. Confronti intra-paziente pre-post trattamento
2. Caricamento automatico valori di riferimento rispetto
al test clinico, età, genere, etc.
3. Cinematica principali stazioni articolari arto inferiore e
tronco/pelvi

30. Punti di forza
• Limiti degli strumenti attualmente disponibili per
analisi del movimento di alta gamma
– Costo, volume di misura
– Tempi di preparazione ed esecuzione
– Tempi per l’analisi e l’inetrpretazione dei dati
• Rapido trasferimento tecnologico attraverso
scambio continuo con l’end-user
• Adattabile ad altre patologie:
neurologiche/ortopediche maggiori
• Strumenti nativamente digitali

31. Possibili settori di sviluppo
• Biomedicale; ICT; Abbigliamento, Calzaturiero e
Tessile; Aziende di servizi; Sanità pubblica e
privata; Sport, Fitness e Wellness (valutazione
strumentale, riabilitazione ortopedica e
neurologica, mobilità del tronco, analisi del
passo, analisi del movimento in acqua,
personalizzazione del programma riabilitativo/di
training, sensori inerziali indossabili, smart
shoes and garments)

32. Grazie per l'attenzione
Contatto:
lorenzo.chiari@unibo.it