Titolo del Progetto di Ricerca

Sistema elettronico per analisi rapida di suscettibilità antimicrobica

Electronic system for fast analysis of antimicrobial susceptibility

Idea progettuale

Microsistemi elettronici per il monitoraggio microbiologico e la sintesi di farmaci ad elevata efficienza per ridurre i rischi di infezione da specie microbica.

L'obiettivo della proposta progettuale è lo sviluppo di un microsistema elettronico in grado di effettuare il monitoraggio microbiologico ambientale di batteri e virus nocivi per la salute dell'uomo e la sperimentazione di nuovi farmaci per combattere la resistenza antimicrobica. Il cuore del microsistema che si intende sviluppare, anche attraverso la fabbricazione e la caratterizzazione di un prototipo, sarà un chip di materiale semiconduttore su cui sarà integrato un array bidimensionale di nano-trappole che avranno la funzione di intrappolare le specie microbiche, le cui caratteristiche saranno valutate tramite misure di impedenza elettrica a bassa frequenza. Sarà sviluppato, unitamente al chip che include le nano-trappole, anche il circuito elettronico mixed-signal miniaturizzato in grado di eseguire in modo automatizzato le misure di impedenza e di controllare il funzionamento dell'intero microsistema. L'attività di ricerca comprende, oltre alla fase sperimentale di fabbricazione/caratterizzazione del prototipo e di progettazione del circuito elettronico, una fase di selezione della tecnologia più opportuna per il trapping a nanoscala e una successiva attività di sviluppo del modello matematico del chip per l'intrappolamento delle specie microbiche e per la loro analisi tramite misure di impedenza. Per la progettazione di tale chip saranno utilizzate tecniche di modelling multifisico tridimensionale basato su metodo degli elementi finiti. Per le fasi di fabbricazione, che richiede anche l'utilizzo di metodi nano-litografici, ci si potrà avvalere della consolidata collaborazione tra il Laboratorio di Optoelettronica del Politecnico e diversi laboratori europei dotati di facilities adeguate. Il medesimo laboratorio del Politecnico dispone già della infrastruttura scientifica per il modelling, la progettazione e la caratterizzazione del prototipo. Per la realizzazione del circuito elettronico ci si avvarrà di un servizio esterno.

Campo principale di ricerca

PE7 Ingegneria dei sistemi e delle comunicazioni

PE7 Systems and Communication Engineering

Sottocampo di ricerca

PE7_5 Componenti (micro- e nano-) elettronici, optoelettronici e fotonici

PE7_5 (Micro and nano) electronic, optoelectronic and photonic components

Dettagli dell’impegno di ricerca (obiettivi della produttività scientifica e relative caratteristiche qualitative)

L’obiettivo dell’attività di ricerca sarà lo sviluppo di un sistema elettronico chip-scale innovativo che effettui il trapping di microrganismi e la verifica della loro vitalità, realizzando un test rapido ed accurato di suscettibilità antimicrobica, utile a fornire indicazioni per la scelta del farmaco più idoneo a trattare una specifica infezione. Il sistema si presta anche ad essere utilizzato nella valutazione dell’efficacia di nuovi farmaci in via di sviluppo.

Il sistema si baserà su un array bidimensionale di nanocavità risonanti fotoniche che agiranno da nanotrappole e sarà progettato con caratteristiche di elevata sensibilità e compattezza in grado di facilitarne l’integrazione in un dispositivo portatile.

L’attività di ricerca si articolerà in fasi a ciascuna delle quali è legato il raggiungimento di obiettivi specifici: identificazione dei requisiti del sistema, sviluppo del modello e progettazione del sistema, progettazione dell’array, fabbricazione e validazione sperimentale dell’array, progettazione del circuito elettronico di misura e controllo, testing del prototipo dell’intero sistema.

I risultati della ricerca saranno pubblicati su prestigiose riviste internazionali e su atti di congressi internazionali.

The research activity will aim at the development of an innovative chip-scale electronic system that traps microorganisms and verifies their viability, carrying out a rapid and accurate test of antimicrobial susceptibility, useful to provide indications for the choice of the drug most suitable for treating a specific infection. The system is also suitable for evaluating the effectiveness of new drugs in development.

The system will be based on a two-dimensional array of photonic resonant nanocavities acting as nano-traps and will be designed with characteristics of high sensitivity and compactness that can facilitate its integration into a portable device.

The research activity will be divided into phases, each linked to the achievement of a specific objective: identification of system requirements, model development and system design, design of the array, fabrication and experimental validation of the array, design of the electronic circuit, testing the system prototype.

The results of the research will be published in prestigious international journals and in international conference proceedings.

Dettagli dell'impegno didattico

Eventuale assegnazione fino a 6 CFU in insegnamenti/moduli afferenti al SSD ING-INF/01 (Elettronica) nei corsi di laurea e laurea magistrale.

Possible classroom teaching for a 6 CFU module in the scientific area of SSD ING-INF/01 (Electronics) in the framework of the bachelor/master degree programs.

Attività didattica e di didattica integrativa

Nell’ambito delle discipline ricomprese nel SSD ING-INF/01 (Elettronica).

It will be referred to disciplines pertaining to the scientific area of the SSD ING-INF/01 (Electronics).

Competenze richieste

Ottima conoscenza delle discipline di base del SSD ING-INF/01 (Elettronica).

Very good knowledge of the basic topics of the SSD ING-INF/01 (Electronics).

Esperienze di ricerca richieste

Almeno 3 anni di esperienza di ricerca scientifica documentata nelle tematiche delle tecnologie e delle applicazioni della fotonica e dell’optoelettronica.

At least three years of documented scientific research experience on the photonics and optoelectronics technologies and applications.

Lingua richiesta

Inglese.

L’accertamento avverrà sulla base delle pubblicazioni scientifiche in lingua inglese. La Commissione potrà eventualmente accertare il grado di conoscenza della lingua inglese mediante colloquio in presenza.

English language.

The assessment will be based on scientific publications in English. The Commission will eventually be able to ascertain the degree of knowledge of the English language by means of an interview in the presence.

Numero massimo di pubblicazioni presentate dai candidati ai fini della valutazione

10 (dieci)

10 (ten)

Competenze informatiche richieste

Conoscenza di sistemi operativi e linguaggi di programmazione, nonché di applicativi connessi alla tematica di ricerca.

Knowledge of operating systems, programming languages, and software tools relevant to the topics of the research project.

Servizio agli studenti

Seminari, laboratori, sostegno per gli studenti, supervisione di tesi di laurea.

Tutorials, laboratory activity, support to students, and supervision of thesis projects.

Requisiti specifici di ammissione

Dottorato di ricerca o titolo equivalente, conseguito in Italia o all'estero, su tematiche inerenti il SSD ING-INF/01 (Elettronica).

PhD degree or equivalent, achieved in Italy or abroad, on topics relevant to SSD ING-INF/01 (Electronics).

Diritti e doveri

Come previsto dalle vigenti disposizioni di legge in materia di stato giuridico dei ricercatori universitari a tempo indeterminato, per quanto compatibili, dal Contratto individuale di lavoro e dai vigenti Statuto e Codice di comportamento di questo Politecnico di Bari.

Il ricercatore è tenuto a svolgere la propria attività nel rispetto delle indicazioni contenute nell’Atto Unilaterale d’Obbligo per la realizzazione del Programma Regionale “Research for Innovation – REFIN” POR PUGLIA FESR-FSE 2014/2020 e, in particolare, nella scheda contenuta nell’Allegato 1 al predetto Atto, riferita alla presente procedura di reclutamento e disponibile sul portale www.poliba.it di questo Ateneo.