La fotonica rappresenta oggi una delle “tecnologie abilitanti” fondamentali per il futuro dell’Europa: si tratta di innovazioni che nascono da un lungo lavoro di studio e ricerca e che guidano il cambiamento tecnologico, rendendo di molto migliori i prodotti, i servizi e il modo di lavorare. La capacità della Fotonica di agire da motore per l’innovazione in molteplici settori tra i quali, la salute, è oggi più che mai strategica: in un mondo sempre più interconnesso e dipendente da soluzioni di precisione, essa rappresenta il motore invisibile che alimenta la diagnostica avanzata e le più moderne terapie mediche.

In questo scenario si inserisce PhotonHub PHACTORY, un hub di innovazione sostenuto dall’Unione Europea con un budget di 15 milioni di euro. Operando come uno “sportello unico” (one-stop-shop), il progetto mira ad accelerare l’integrazione della fotonica nell’industria, basandosi sul successo della precedente iniziativa “PhotonHub Europe”. Grazie alla collaborazione di 30 università e centri di ricerca leader a livello europeo, PhotonHub PHACTORY mette a disposizione delle PMI tecnologie Fotoniche d’avanguardia, offrendo un supporto nei processi di produzione, di ricerca e sviluppo e di innovazione. Il Politecnico di Milano è tra i protagonisti di questa rete d’eccellenza attraverso il contributo del Professor Gianluca Valentini, responsabile del progetto per l’Ateneo. Professore Ordinario di Fisica e Fotonica presso il Politecnico di Milano e ricercatore leader nel gruppo “Fotonica per la salute” presso il Dipartimento di Fisica, il professor Valentini , ha orientato i suoi interessi principali verso le applicazioni dei laser in medicina e biologia, approfondendo numerosi temi di ricerca quali l’interazione laser-tessuto, la fotoablazione con laser nel medio infrarosso, la terapia fotodinamica dei tumori, la spettroscopia, l’imaging di fluorescenza e l’ottica dei mezzi diffusivi, come i tessuti biologici. Grazie alla sua esperienza scientifica e nella gestione della proprietà intellettuale, il Professor Valentini si è rivelato la figura ideale per guidare il progetto PhotonHub PHACTORY per l’Ateneo, collegando la ricerca d’eccellenza del Politecnico con il mondo dell’industria. L’obiettivo, ora, è comprendere come il progetto PHACTORY possa fungere, concretamente, da vero e proprio acceleratore per le piccole e medie imprese, offrendo loro l’accesso alle eccellenze della ricerca europea per risolvere sfide tecnologiche a costi estremamente ridotti. Un’opportunità che appare particolarmente preziosa per il settore biomedicale, dove la luce e le sue applicazioni giocano un ruolo sempre più centrale nella diagnostica e nella cura.

Per saperne di più abbiamo fatto alcune domande al Professor Gianluca Valentini, docente di Photonics/Fotonica presso il Politecnico di Milano e responsabile del progetto “PhotonHub PHACTORY”

Come definirebbe la fotonica e perché viene considerata la “tecnologia del futuro”?
La Fotonica si può sinteticamente definire “la scienza della manipolazione della luce in tutti i suoi aspetti”. Il suo nome deriva da “fotone” quanto di luce, e riguarda la generazione di radiazione elettromagnetica, ad esempio mediante laser, ma anche sorgenti LED, la sua trasmissione sia nello spazio libero che in fibra ottica e la sua rilevazione, eventualmente dopo l’interazione con i materiali, come ad esempio i tessuti biologici. È considerata la tecnologia del XXI secolo, come l’elettronica lo è stata per il XX. Essendo i fotoni immateriali si muovono molto più rapidamente degli elettroni, e già ora le guide ottiche stanno sostituendo i cavi nelle comunicazioni tra le unità di calcolo dei grandi data center. Inoltre, in un futuro prossimo, la fotonica potrebbe diventare la tecnologia abilitante per il computer quantistico. Questi sono solo due esempi per comprendere perché la fotonica sia oggetto di grande interesse da parte della comunità europea, anche in considerazione del buon posizionamento della EU nel panorama mondiale in questa disciplina, al contrario di quanto è avvenuto per la microelettronica.

Guardando al settore biomedicale, quali sono le applicazioni più innovative della fotonica oggi, sia in ambito diagnostico che terapeutico?
Quasi tutte le discipline cliniche utilizzano la luce, attribuendo a questa parola un significato esteso che comprende anche porzioni dello spettro non visibili. Nella pratica clinica il laser è utilizzato sia per la rimozione di tessuti patologici che per diagnosi. Questo duplice scenario deriva dalla possibilità di modulare la potenza del laser, la sua lunghezza d’onda e il regime di funzionamento, con impulsi che possono avere una durata fino a pochi femtosecondi (10^-15 s). A bassa potenza, la luce è totalmente innocua per il paziente ed è ottimale per una diagnostica non invasiva, mentre ad alta potenza, e/o in regime di impulsi, il laser può rimuovere il tessuto con grande precisione. Nella diagnostica la luce è presente in molti strumenti come i dispositivi che misurano i parametri emodinamici (emoglobina ossigenata o de-ossigenata) o in sistemi che impiegano la fluorescenza per determinare la perfusione di un tessuto, ad esempio durante la chirurgia epato-biliare o per mappare i vasi della retina. La tomografia ottica (Optical Coherence Tomography), un altro esempio di successo della fotonica in medicina, è ormai una tecnica indispensabile nella diagnostica delle patologie oculari. Recentemente si stanno sviluppando camere iperspettrali, ovvero camere dotate di speciali dispositivi che permettono di registrare lo spettro della luce in ogni punto di un’immagine, invece delle semplici bande RGB. Questi strumenti amplificano notevolmente le capacità diagnostiche perché permettono di mappare un tessuto in modo funzionale e non solo morfologico. L’obiettivo più importante di questa tecnologia, già presente nella pratica clinica, è quello di assistere il chirurgo nella resezione conservativa di tessuto tumorale. Una camera di questo tipo, interamente sviluppata nei nostri laboratori al Politecnico di Milano, in collaborazione con il Consiglio Nazionale delle Ricerche, è attualmente operativa per studi preclinici in un ospedale pediatrico inglese collegato alla prestigiosa University College of London (UCL). Altri metodi di indagine sfruttano l’effetto Raman, un meccanismo che modifica la lunghezza d’onda della luce in modo dipendente dalle molecole con cui essa interagisce. Questa tecnica, che è quasi matura per la pratica clinica, offre grandi prospettive per l’analisi “chimica” dei tessuti biologici a fini diagnostici, ad esempio in istopatologia. Infine, non posso chiudere questa breve rassegna senza citare l’impiego della fotonica nella biologia molecolare e nella genomica e proteomica. Infatti, tutti gli strumenti delle cosiddette scienze -omiche, in un modo o nell’altro, usano la luce.

In che modo la fotonica può essere definita una tecnologia “green” rispetto ad altre soluzioni industriali?
La fotonica è green per definizione poiché la luce non produce scorie di alcuna natura. Ad esempio, la marcatura laser non usa inchiostri o pigmenti, come la rimozione di vernici mediante laser non necessita di solventi. I recenti miglioramenti nei LED hanno permesso la sostituzione dei tradizionali sistemi di illuminazione con soluzioni ad alta efficienza e basso consumo. Inoltre, sono dispositivi fotonici e, nello specifico optoelettronici, i pannelli che convertono la luce del sole in energia elettrica, uno dei più importanti strumenti della transizione green.

Che cos’è esattamente il progetto “PhotonHub PHACTORY”?
Il progetto PhotonHub PHACTORY è un’importante iniziativa della Comunità Europea finanziata con 15 M€ per incrementare l’impiego delle tecnologie fotoniche da parte delle imprese Europee, soprattutto quelle di piccola e media dimensione (Small Medium Entreprises – SME). L’obiettivo primario è quello di permettere, soprattutto ad aziende che non hanno familiarità con la Fotonica, di avvalersene per lo sviluppo di nuovi prodotti e/o per l’innovazione di processo, grazie alla consulenza di esperti internazionali che ricevono finanziamenti specifici per supportare le aziende. Dal punto di vista legale PhotonHub PHACTORY è un consorzio paneuropeo a cui aderiscono circa 30 primarie istituzioni di ricerca, sia università che centri di ricerca, come il Consiglio Nazionale delle Ricerche Italiano o l’analogo CNRS Francese. Il consorzio è coordinato dalla Vrije Universiteit Brussel (VUB), un prestigioso istituto universitario che da circa 20 anni coordina progetti Europei basati sulla Fotonica per il supporto all’innovazione nelle imprese, come ACTPHAST e PhotonHub Europe.

Il progetto “PhotonHub PHACTORY” viene presentato come l’erede di PhotonHub Europe: può confermarci che i risultati ottenuti sono stati molto positivi?
Per questo parlano i numeri: PhotonHub Europe che terminerà ad aprile 2026, senza soluzione di continuità con PhotonHub PHACTORY, negli ultimi 4 anni ha supportato circa 100 imprese, con una stima di incremento di fatturato di circa 750 M€ e l’assunzione di circa 1000 nuove unità di personale (dati VUB).

Quali sono i servizi specifici a cui una PMI può accedere attraverso questo hub? Si parla di consulenza, formazione e finanziamenti: come si integrano tra loro?
Il meccanismo con cui opera PhotonHub PHACTORY è quello di guidare le aziende nell’incremento della maturità tecnologica per lo sviluppo di un prodotto o di un processo. L’innalzamento viene riferito al cosiddetto Technology Readiness Level (TRL). Questo può avvenire a diversi stadi, a partire da TRL 2 (concettualizzazione della tecnologia), fino a TRL 7 (dimostrazione di funzionalità in ambiente operativo): praticamente ad un passo dall’immissione sul mercato. Si possono ottenere corsi di formazione sia online che in presenza sulle tematiche coperte dal progetto: Agriculture & Food; Health; Digital Infrastructure; Manufacturing & Industry 5.0; Climate, Mobility & Energy; Safety, Security & Space. Inoltre, al di là della consulenza tecnologica per l’innalzamento del TRL, per aziende Start-up, o comunque in early stage, il progetto PhotonHub PHACTORY offre anche la consulenza di esperti per l’innalzamento del cosiddetto Investment Readiness Level (IRL), ovvero per supportare le aziende nelle relazioni con il sistema finanziario per ottenere risorse per lo sviluppo.

Per un’impresa del settore biomedicale, quali tecnologie fotoniche specifiche possono essere inserite o implementate tramite il progetto “PhotonHub PHACTORY” per migliorare la produzione o la ricerca e sviluppo?
Dipende dagli obiettivi che si vogliono raggiungere. PhotonHub PHACTORY si basa sulla concretezza e parte dai bisogni delle aziende. Non fornisce ricerca di base, ma soluzioni ai problemi delle aziende. Si deve però tenere presente la necessità di proporre progetti innovativi, nella logica dell’innalzamento del TRL. Ad esempio, si può pensare alla sostituzione di metodi di analisi basati su reagenti con tecniche di spettroscopia. Oppure si può introdurre nella filiera produttiva lo smart manufacturing basato sulle tecnologie fotoniche. Ad esempio, il laser, già ampiamente impiegato per il taglio e la saldatura, può semplificare radicalmente le micro-lavorazioni, grazie all’impiego di impulsi ultra brevi (femtosecondi) per scolpire un materiale con precisione micrometrica.

Se un’azienda ha un problema tecnico o un’idea innovativa, qual è l’iter pratico per richiedere il supporto di “PhotonHub PHACTORY”?
Il processo è molto semplice. L’azienda si collega al portale di PhotonHub usando un link che apre una finestra di registrazione in cui, oltre ai dati del referente e dell’azienda c’è uno spazio per descrivere il progetto di innovazione che si intende perseguire. In questo modo si crea un lead. Il lead innesca un processo gestito da PhotonHub PHACTORY che porta l’azienda a dialogare con un esperto (scout). Lo scout ha il compito di svolgere un’istruttoria che termina con un report sottoposto ad un comitato che ha il compito di valutare la fattibilità del progetto. In caso affermativo, all’azienda viene assegnato un ente partner del progetto con il quale essa stipula un contratto nel quale si negoziano anche tematiche sensibili per l’azienda come la riservatezza e la gestione della proprietà intellettuale. Un importante aspetto di PhotonHub PHACTORY è il vincolo transfrontaliero. Infatti, per la policy della Comunità Europea, le aziende di una nazione possono essere supportate solo da centri di ricerca o università di un’altra nazione. Apparentemente questo può sembrare un limite, ma nella realtà permette alle aziende di allargare le proprie relazioni internazionali, con potenziali benefici anche su altri fronti.

Un ulteriore criterio interessante è costituito dai costi: come funziona il modello di finanziamento europeo che permette alle aziende di contribuire solo per una minima percentuale alle spese (intorno al 10% o anche meno)?
Certamente! E’ importante sottolineare che i progetti di innovazione approvati dal comitato di valutazione sono quasi interamente sovvenzionati da PhotonHub PHACTORY, con lo schema riportato nella tabella seguente, a titolo di esempio.

 

 

 

 

 

 

Questo finanziamento però non va all’azienda, ma copre i costi della ricerca svolta dal partner che segue il progetto.