Numerosi settori industriali, tecnologici e biomedicali hanno l’impellente esigenza di tenere sotto controllo il livello di contaminazione chimica e microbiologica delle acque utilizzate e degli ambienti di lavoro. Idealmente il sistema di controllo dovrebbe essere in grado di restituire una risposta nel minore tempo possibile, con un alto livello di sensibilità ed una specificità elevata.

Le attuali tecniche analitiche di laboratorio permettono di soddisfare alle ultime due esigenze, ma non sono in grado di andare incontro alla possibilità di una rilevazione real-time. Oltre a ciò c’è da tenere in debito conto il fatto che i contaminati di interesse in condizioni “naturali” difficilmente si trovano isolati senza sostanze/organismi interferenti e inoltre quasi invariabilmente sono dispersi a bassa concentrazione. Il progresso conseguito negli ultimi anni dalle nanotecnologie, dalla biologia molecolare e dall’elettronica applicata, lascia intravedere la possibilità di andare incontro a queste esigenze, integrando fra di loro le varie tecnologie in maniera finalizzata.

L’idea alla base del progetto SENSOR è stata quindi quella di riuscire a costruire dispositivi in grado di rilevare in real-time, in maniera semplice, rapida, economica e sensibile gli agenti indesiderati che possano inficiare il processo produttivo/attività.

Nello specifico SENSOR si è occupato di sviluppare  innovativi sensori, e piattaforme multi- sensore, ad alta sensibilità, per il monitoraggio dinamico, in real-time di contaminanti chimici e microbiologici di aria e acqua, e la loro integrazione in una innovativa piattaforma informatizzata interoperabile di acquisizione, gestione e condivisione dei dati.

Scopo primario del progetto è stato quello di sviluppare innovativi strumenti di valutazione, gestione e comunicazione del rischio di contaminazioni chimiche e microbiologiche, per superare l’attuale approccio retrospettivo promuovendo un approccio preventivo, e passare da un approccio locale ad un approccio globale del rischio, esteso all’intera filiera di fornitura, dalla captazione al punto di utenza finale.

L’altissima specializzazione e competenza del partenariato, costituito da 5 aziende e 6 organismi di ricerca la sua multidisciplinarietà che abbraccia la problematica a 360°, la vocazione di ciascun ente partecipante alla razionalizzazione e allo sfruttamento industriale dei risultati delle ricerche, l’esperienza di collaborazione, condivisione e compartecipazione maturata da tutti nell’ambito di attività progettuali e iniziative imprenditoriali hanno costituito un fattore chiave per il successo del progetto.

Le competenze portate dai partner nell’ambito del progetto sono complementari e permettono di creare un sistema integrato di ricerca, sviluppo e business management in grado di garantire il perseguimento degli obiettivi progettuali e di fornire la massa critica necessaria per affrontare e risolvere i rischi connessi allo sviluppo e alla commercializzazione dei prodotti.

L’obiettivo generale del progetto è stato quello sviluppare sensori, e piattaforme multi- sensore, ad alta sensibilità, per il monitoraggio dinamico, in real-time di contaminanti chimici e microbiologici di aria e acqua, e la loro integrazione in una innovativa piattaforma informatizzata interoperabile di acquisizione, gestione e condivisione dei dati.

Lo scopo finale del progetto è stato quello di sviluppare strumenti innovativi di valutazione, gestione e comunicazione del rischio di contaminazioni chimiche e microbiologiche, per superare l’attuale approccio retrospettivo e promuovere un approccio preventivo, e passare da un approccio locale ad un approccio globale del rischio, esteso all’intera filiera di fornitura, dalla captazione al punto di utenza finale. Scopo non secondario del progetto è, inoltre, quello di promuovere il superamento delle difformità territoriali relativamente al controllo ambientale e di conseguenza alla tutela della salute pubblica.

Il conseguimento dell’obiettivo generale è passato attraverso il conseguimento di 3 macro-obiettivi operativi:

1. Sviluppo e messa a punto di innovativi sensori per il rilevamento in real-time di contaminanti chimici per l’aria e per l’acqua
2. Sviluppo e messa a punto di innovativi sensori per il rilevamento in real-time di contaminanti microbiologici in aria e in acqua
3. Nuovi sensori in real time per la convalida dei cicli di sterilizzazione

Il progetto SENSOR intende rispondere ad una precisa esigenza di mercato, finalizzata alla tutela della salute pubblica, attraverso la combinazione di differenti tecnologie in funzione del contaminante target:

• Sensore SAW (Surface Acoustic Waves) con interfaccia chimica nanostrutturata integrata in un dispositivo ottico per sensing basato su risonanza plasmonica superficiale (SPR), per la rilevazione di contaminanti in matrici liquide.
• Sensore nanostrutturato a base polimerica per la determinazione di ioni di metalli pesanti in soluzione acquosa.
• Sensore ottico per determinare la fluorescenza di contaminanti organici in soluzioni acquose.
• Sensore fotonico integrato ad indice di rifrazione su una piattaforma in silicio per la determinazione di contaminanti in matrici liquide

I sensori SAW e fotonico sono stati chimicamente funzionalizzati per rilevare in maniera selettiva e specifica contaminanti microbiologici, ad esempio virus come Morbillo, SARS COV-2, e batteri come Legionella, che possono trovarsi in aria e in acqua.

I contaminanti chimici in acqua sono stati rilevati dal sensore nanostrutturato, che in particolare ha permesso di rilevare concentrazioni limite di metalli pesanti in acqua, e dal sensore di fluorescenza che invece ha permesso di caratterizzare la composizione delle acque destinate al consumo umano, campionate ed analizzate durante l'intensa campagna di campionamento di acque negli impianti di ACQUE S.p.A..

Durante il progetto è stato inoltre ideato un nuovo modello di sterilizzatrice, che consente il controllo dei parametri fondamentali del ciclo di sterilizzazione in tempo reale, integrabile con un sensore per la convalida dei cicli di sterilizzazione. Per la funzionalizzazione chimica di questo sensore SAW è stata sintetizzata un'apposita molecola, in grado di rilevare la presenza di batteri Stearothermophilus ancora "vivi".

Infine per validare l'affidabilità e l'efficacia dei sensori è stata realizzata una camera di aereosolizzazione in cui sono note le condizioni ambientali, come l'aereodispersione dei contaminanti microbici ma assicurando la sicurezza del personale operante.