Descrizione della commessa "Sintesi e caratterizzazione mediante metodologie chimiche innovative, di scaffold molecolari per l'individuazione di nuove molecole biologicamente attive. (PM.P03.011)"

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  • Descrizione della commessa "Sintesi e caratterizzazione mediante metodologie chimiche innovative, di scaffold molecolari per l'individuazione di nuove molecole biologicamente attive. (PM.P03.011)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Il potenziale impiego delle ricerche della commessa in risposta a bisogni individuali e collettivi riguarda la messa a punto di nuovi materiali e processi per una chimica sostenibile a basso impatto ambientale (utilizzabili nel disinquinamento dell'ambiente). Lo sviluppo di nuove metodologie per il drug-delivery, con particolare riferimento a nanoparticelle e nanomatrici biocompatibili con applicazioni (terapie antitumorali personalizzate, trattamenti antibatterici) Nuovi farmaci per patologie croniche legate all'invecchiamento. Design e preparazione di dispositivi biomedicali per il wound-healing in grado di migliorare la qualità di vita dei pazienti e ridurre i tempi di ospedalizzazione. (literal)
Strumentazione
  • La commessa ha a disposizione laboratori di sintesi equipaggiati con la strumentazione atta a caratterizzare nuove molecole, polimeri, nanoparticelle, complessi inorganici e metallo-organici. In particolare: forni microonde, analizzatore ottico multi-canale, apparato per time-resolved nanosecond spectroscopy; apparati elettrochimici per misure di impedenza; single photon counting apparatus. Spectrofluorimeter Perkin Elmer MPF-44E equipped with cryostatic unit for measurements to 77K. Perkin Elmer l6 20M Double beam UV visible spectrophotometer equipped with integrating sphere. EPR ER 200 Bruker spectrometer equipped with temperature control unit (70-400°K). Multinuclear NMR 200 MHz AC/P spectrometer Bruker equipped with QNP Probe (1H,13C, 31P, 19F). Spettrometro VARIAN multi-nucleo NMR 400 Mhz con probe per liquidi e spettrometro AGILENT multi-nucleo 500MHZ ultra-schermato equipaggiato con oneNMR probe per campioni liquidi, Nanoprobe (per campioni semi-solidi), e CP-MAS probe per solidi. HPLC con diode array detector. Sistema di purificazione cromatografica Teledyne ISCO CombiFlash. Sistema di luce laser optronic. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le principali attività della commessa riguardano: 1) messa a punto di metodologie sintetiche eco-compatibili, quali uso dell'acqua come solvente o in assenza di solventi, utilizzo delle microonde, flow-chemistry, nano-organo-catalisi, per applicazioni in processi chimici eco-sostenibili. Tali metodologie sono inoltre ampiamente impiegate all'interno della commessa per la preparazione di molecole biologicamente attive per il trattamento di patologie tumorali, infezioni resistenti, disturbi metabolici e malattie neurodegenerative; 2) sintesi e funzionalizzazione di nano-sistemi (nanoparticelle/nanofibre) polimerici e/o proteici per il rilascio controllato di farmaci (citotossici, antibatterici, fattori di crescita) e per applicazioni in diagnosi e terapia antitumorale; 3) bio-manufacturing della cheratina della lana per l'ottenimento di materiali e dispositivi avanzati per uso biomedicale (wound-healing, tissue engineering); 4) studi sulla relazione struttura-attività di catalizzatori tailor-made in processi calatici \"green\" volti alla funzionalizzazione di molecole organiche e sintesi di complessi inorganici e metallo organici foto-attivabili per applicazioni foto-terapeutiche. (literal)
Competenze
  • Le competenze, la strumentazione e le tecniche d'indagine di cui si avvale la commessa sono: 1) sintesi organica, in particolare sintesi di librerie di molecole a potenziale attività biologica e di reattivi supportati su base solida; sintesi inorganica di catalizzatori tailr-made e sintesi metallo-organica per la preparazione di composti foto-attivabili; 2) MAOS, Microwave Assisted Organic Synthesis, sintesi in microreattori (flow-chemistry); 3) caratterizzazione strutturale di molecole organiche ed inorganiche mediante tecniche NMR, IR, Massa, UV, EPR, HPLC. 4) sintesi/funzionalizzazione e caratterizzazione di nanoparticelle polimeriche biocompatibili e di natura protetica (sintesi radicalica in emulsione, tecniche di desolvatazione e stabilizzazione, tecniche di purificazione, DLS, UV-VIS, etc.) 5) tecniche di estrazione di cheratina della lana e di elettrofilatura; manufacturing di nanofibre e tecniche di caratterizzazione strutturale e meccanica. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Il potenziale impiego in settori produttivi delle ricerche sviluppate dalla commessa riguarda in particolare la messa a punto di tecniche non tradizionali, ecologicamente sostenibili per l'abbattimento di inquinanti ambientali; l'utilizzo di metodologie sintetiche green per la preparazione di nuovi materiali ecocompatibili con attività catalitica e foto-elettrocatalitica e la sintesi di nuovi composti biologicamente attivi, in particolare antitumorali, antiatterici e nuovi fluorofori per applicazioni citofluorimetriche. La commessa inoltre sviluppa nuovi materiali biocompatibili e biodegradabili per impieghi biomedicali soprattutto per il settore del wound healing e per il tissue engineering. Il trasferimento tecnologico dei risultati della ricerca è preceduto da una fase di protezione della proprietà intellettuale, se reputata necessaria, seguita dal contatto con le aziende. tramite contatti dirette con aziende del settore di riferimento. (literal)
Tecnologie
  • Tecniche di molecular modeling per l'identificazione di nuove molecole in grado di interferire con l'attività funzionale di specifiche proteine bersaglio. Partendo da un bersaglio biologico, si esaminano con sofisticate tecniche informatiche, quali molecole potrebbero interagire con esso consentendo di simularne/prevederne le interazioni con il target. Questo processo permette di valutare in modo \"virtuale\" milioni di molecole e selezionare a priori quelle più promettenti da sperimentare in laboratorio. Inoltre, tali approcci sono fondamentali come tecnologia di supporto per la modifica di molecole esistenti con conseguente risparmio di costi e tempi rispetto a metodi di sviluppo convenzionali basati sulla sperimentazione \"a tappeto\", la quale richiede ingenti sforzi chimici e biologici per raggiungere risultati equiparabili. (literal)
Obiettivi
  • I principali obiettivi della commessa sono: 1) Sintesi di nuovi scaffolds molecolari per la cura di patologie umane quali cancro, disturbi metabolici, malattie neurodegenerative, infezioni resistenti/croniche, patologie del sistema cardiocircolatorio; 2) Sintesi e funzionalizzazione di nanoparticelle biocompatibili (biodegradabili) per il rilascio controllato di farmaci, in particolare sistemi bimodali attivabili con stimoli esterni quali luce e ultrasuoni; 3) Intermedi per la preparazione di composti ad attività biologica. 4) Messa a punto di nuovi processi ecocompatibili. 5) Progettazione e sintesi di nuovi catalizzatori inorganici e sistemi nano-organo-strutturati caratterizzati ad alto turnover e basso impatto ambientale per applicazioni foto- ed elettro-catalitiche. (literal)
Stato dell'arte
  • La sintesi chimica è coinvolta in molteplici settori applicativi di interesse strategico. Sia la messa a punto di metodologie sintetiche innovative e a basso impatto ambientale, che il loro sfruttamento (in combinazione con metodiche esistenti) per la preparazione di composti/molecole con migliorate prestazioni, rappresentano sempre più un valore aggiunto per l'avanzamento tecnologico della società. La preparazione di molecole biologicamente attive, come pure la sintesi e funzionalizzazione di composti nanostrutturati per il rilascio controllato di farmaci e la diagnostica sono temi di rilevanza strategica sia a livello nazionale sia internazionale, pertanto la ricerca in tale settore è auspicabile. Inoltre, di grande rilevanza è il bio-engineering di materiali avanzati per applicazioni biomedicali. In particolare l'uso di composti naturali ottenuti da materiali di scarto (bio-mass valorisation) per l'ottenimento di dispositivi biomedicali ad alto valore aggiunto, rappresenta una sfida che richiede un approccio multi-disciplinare per l'ottenimento di materiali con migliorate prestazioni ed in grado di apportare significativi miglioramenti alla qualità della vita. (literal)
Tecniche di indagine
  • Tecniche di caratterizzazione strutturale di molecole organiche e nanoparticelle mediante spettroscopia NMR mono- e bi-dimensionale in liquidi, semi-solidi e solidi. Tecniche di spettrometria di massa (GC/MS, MS), spettroscopia IR, spettroscopia UV-vis e PL. Tecniche di caratterizzazione di complessi inorganici e metallo-organici. Elettroforesi per la caratterizzazione delle proteine. Dinamic light scattering e determinazione del potenziale zeta di nanoparticelle. Tecniche di caratterizzazione dei meteriali (SEM, TEM, AFM). (literal)
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