Descrizione del modulo "Bio-soft matter physics and health sciences (MD.P01.015.010)"

Type
Label
  • Descrizione del modulo "Bio-soft matter physics and health sciences (MD.P01.015.010)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Le patologie delle articolazioni, prima fra tutte l'osteoartrosi, colpiscono attualmente un percentuale della popolazione regionale attorno al 10%. L'incidenza della cataratta è ugualmente elevata nelle fasce di popolazione più anziane. Comprendere i meccanismi di adesione batterica e biolubrificazione contribuirà alla cura delle suddette patologie ed alla progettazione di materiali innovati per protesi ed impianti. Il finanziamento di un progetto interdisciplinare, con attinenza alla fisico-chimica delle superfici, alla medicina e biochimica, alla chimica ed ingegneria dei materiali, sarà uno stimolo a creare un gruppo di lavoro eterogeneo a partire dalle competenze presenti in laboratori regionali diversi. Inoltre i risultati sperimentali del presente progetto potrebbero richiamare investimenti da parte dell'industria medica del settore. (literal)
Tematiche di ricerca
  • L'attività di ricerca riguarderà lo studio delle proprietà di auto-aggregazione e di adesione su superfici di vario genere di molecole biologiche, con particolare riferimento all'Idrofobina Vmh-2 da pleurotus ostreatus, a glicoproteine mucinose e polielettroliti. Si indagheranno le proprietà reologiche su nanoscala di film molecolari per mezzo di tecniche AFM (analisi delle curve di forza). Uso delle idrofobine come coating passivante per strutture ottiche nanoporose, e come coating bio-compatibile. Proprietà fisico-chimiche degli aggregati di Vmh-2 (rodlets), ruolo delle features della struttura secondaria della proteina sulla stabilità degli aggregati. (literal)
Competenze
  • Comprovata esperienza nei campi scientifici rilevanti per il modulo: Metodiche di indagine per la soft matter. I ricercatori coinvolti hanno avuto modo di affinare la loro formazione attraverso periodi di permanenza all'estero presso laboratori di alto livello sotto la guida di scienziati di chiara fama nei campi di competenza (Vrijeuniversiteit Groningen NL, University of Washington - Seattle USA, Laboratoire de Physique des Solides - Paris VIII F, Max-Planck-Arbeitsgruppe Flüssigkristalline Systeme - University of Halle DE - Institut de Recherche Paul Pascal - CNRS - Bordeaux) Preparazione dei campioni mediante tecniche di Langmuir-Blodgett, Langmuir-Scheaffer, Spin-Coating, Dipping, PVD. Strumentazione: Scanning Probe Microscope (C/NC/TM AFM, LFM, EFM), Surface Force Apparatus, X-Ray diffrattometro/Riflettometro, Microscopio Pol, Microscopia Elettronica (SEM/TEM) (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Resist a base biologica per fotolitografia Coating passivante per varie applicazioni (elettroniche, ottiche ecc.) Coating biocompatibile per protesi, impianti, strumenti chirurgici ecc (literal)
Tecnologie
  • Dinamica molecolare simulata con Gromacs e uso di VMD per la visualizzazione delle strutture molecolari (literal)
Obiettivi
  • Individuazione delle features molecolari responsabili dei fenomeni di autoaggregazione dell'Idrofobina Vmh-2 e definizione della struttura degli aggregati (rodlets). (literal)
Stato dell'arte
  • Molecole biologiche fissate su superfici specifiche sono alla base di dispositivi importanti in applicazioni biotecnologiche quali i biosensori, i microarray per genomica e proteomica, l'accrescimento di culture cellulari, lo studio delle interazioni biomolecolari [6-9]. Studi recenti hanno mostrato che le idrofobine, possono essere utilizzate in applicazioni mediche per controllare l'adesione di molecole o cellule sulla superficie. Inoltre, essendo anfifiliche, le idrofobine potrebbero essere usate per l'incapsulamento di agenti biologicamente attivi in vettori biocompatibili. Le idrofobine di classe I, nonostante formino biofilm molto resistenti, sono state utilizzate molto raramente in queste applicazioni e solo recentemente sono stati pubblicati studi sistematici in questo campo che dimostrano interessanti applicazioni in vari campi. Glicoproteine mucinose e polielettroliti sono presenti in cartilagini articolari e cornea che richiedono un grado elevato di lubrificazione, resistenza all'abrasione e/o al carico; una caratteristica molecolare indispensabile è la presenza di gruppi funzionali fortemente idratati, spesso raggruppati su porzioni molecolari lunghe e flessibili. (literal)
Tecniche di indagine
  • I film di idrofobina verranno preparati mettendo in campo varie tecniche. Presso il laboratorio CNR-INFM LICRYL è disponibile una clean room di classe 100, attrezzata per la tecnologia dei film sottili. Per i processi tecnologici verranno infatti resi disponibili una vasca di Langmuir, due Spin-Coater e un sistema per dipping a temperatura e umidità controllate CaLCTec, hot plates, sistemi da vuoto per la deposizione ed il processing di film sottili. Sui film verranno eseguite misure strutturali per mezzo di diffrattometria e riflettometria di raggi X. Inoltre le proprietà meccaniche e reologiche del film verranno indagate con tecniche di Microscopia a Forza Atomica (AFM) e di Misura di Forza di Superficie (SFA). Si potranno misurare forze dall'intensità di 0.1 ¼N o inferiori agenti tra due superfici curve su scale nanometriche. Si misurerà il coefficiente di frizione, l'adesione e/o l'adesione tra le due superfici dopo averne ricoperto una o entrambi con uno strato adsorbito di proteine al fine di chiarire le modalità di adsorbimento della proteina. (literal)
Descrizione di

Incoming links:


Descrizione
data.CNR.it