Description of the activities of Molecular Design

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  • Description of the activities of Molecular Design (literal)
  • Descrizione attività del dipartimento Progettazione Molecolare (literal)
Descrizione di
Principali collaborazioni
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  • Il Dipartimento può contare su una ampia rete di collaborazioni a livello nazionale ed internazionale. Tali collaborazioni per lo più non derivano da interessi comuni occasionali, ma rappresentano dei rapporti di durata almeno triennale in quanto frutto della partecipazione comune a progetti finanziati dal MIUR e/o in sede comunitaria. Tra le principali azioni si possono ricordare i progetti comuni con INSTM e CSGI nell’area materiali e sistemi di interesse biologico, la costituzione di laboratori misti con il sistema universitario di cui sopra per una migliore integrazione ed utilizzo delle reciproche facilities,la programmazione comune con alcune aziende del gruppo FINMECCANICA ed alcune imprese di FEDERCHIMICA per una migliore proposta di partecipazione al 7° Programma Quadro. (literal)
Contesto internazionale
  • Le tecnologie molecolari rientrano tra le priorità recentemente identificate dal DOE statunitense e numerose istituzioni di ricerca (sia di base sia applicata), che dedicano attualmente un considerevole impegno scientifico e finanziario all’approccio che parte dal “molecular manufacturing”. Restando alla realtà americana, il National Laboratory Research Forum offre opportunità di partnership tra diversi laboratori nazionali nella progettazione e sintesi su base molecolare di materiali dotati di proprietà avanzate, mettendo a disposizione numerose facilities, contatti con l’industria e network multilaboratorio. Supporti rilevanti ed efficaci a vantaggio della ricerca USA nel settore provengono da varie altre iniziative nazionali e di governo (Air Force, HRL, Naval Research Office, National Science Fundation, DARPA Agency….). L’attività della ricerca pubblica in Giappone beneficia di un forte supporto di collaborazione con centri di ricerca industriali quali Hitachi, NEC, Toshiba. Per quanto riguarda l’Europa, oltre ad alcuni specifici programmi nazionali di Francia, Germania, U.K., Svizzera, ecc., le cosidette Scienze Molecolari rivestono un ruolo chiave in alcuni temi del 7° Programma Quadro quali: a) SALUTE. Specifiche funzionalità a livello molecolare sono essenziali in aree quali la diagnosi precoce, il drug delivery mirato, la realizzazione di marcatori biologici, lo sviluppo di metodi e modelli in vitro e in vivo, le strategie selettive e le alternative alla sperimentazione animale, un uso più adeguato dei farmaci; b) BIOTECNOLOGIE E AGROALIMENTARE. Nuove molecole bioattive e le cosidette tecnologie \"omiche\" (genomica, proteomica, metabolomica) sono alcuni degli strumenti individuati per agevolare la ricerca sui principali fattori a lungo termine per una produzione e una gestione sostenibile delle risorse biologiche; c) NANOTECNOLOGIE E MATERIALI. Il ricorso alle tecnologie molecolari è ormai divenuto indispensabile per superare i limiti intrinseci dell’approccio “top down”, e quindi la nanofunzionalizzazione di materiali, superfici ed interfacce e sistemi ibridi è sempre più legata a processi di autoassemblaggio “bottom-up” di atomi e molecole. Tali tecnologie permettono in molti casi di superare i limiti di processabilità posti dai sistemi biologici ed organici, sistemi indispensabili per realizzare l’integrazione delle funzionalità; d) ENERGIA. In tale area il contributo diventa significativo sia nell’area relativa alla produzione di energia da fonti rinnovabili (idrogeno, celle solari), che in quella connessa a nuovi combustibili (rifiuti biodegradabili, biocombustibili), o allo sviluppo di processi che contribuiscono alla diminuzione delle emissioni di anidride carbonica. (literal)
Macroarea tematica
  • La crescente domanda di innovazione nei settori di maggior impatto sulla società moderna (salute, ambiente, mobilità, informazione e comunicazione, alimentazione, sicurezza e difesa) non può prescindere da una incisiva azione di R&D che permetta il passaggio dalle tradizionali tecnologie alle nuove tecnologie ad alta efficienza (enabling technologies), il cui pieno sviluppo è pesantemente condizionato dalla capacità di saper progettare e realizzare in maniera sempre più mirata e sempre più specifica i singoli sistemi e componenti di interesse. E’ ormai noto che sempre più spesso la realizzazione delle funzionalità necessarie a sviluppare nuovi prodotti e/o nuovi servizi (multifunctional materials) è legata alla capacità di saper intervenire a livello molecolare per progettare e realizzare ab initio processi e prodotti dotati di proprietà funzionali nuove o migliorate. E’ questo l’obiettivo di partenza dell’attuale rivoluzione scientifica e tecnologica quale ad esempio nel settore delle scienze emergenti come le nanoscienze e la biologia molecolare. Dato che le peculiari funzionalità sono correlate alla struttura chimico-fisica dei blocchi di base e cioè le molecole, la capacità di progettare e manipolare architetture molecolari sempre più complesse e i relativi sistemi organizzati, mirata al controllo “ingegneristico” delle relazioni struttura/funzione, rappresenta uno strumento di importanza strategica. (literal)
Sintesi dei risultati attesi
  • Among the actions of greater relief promoted and started to national level must be remembered: a) The projects CNR \"Sustainable Chemistry\" and \"Medicine\"; b) The constitution of a National Net of Nanoscience; c) The participation to the project \"Medical Research in Italy\"; d) The projects PROMO and FUSINT in collaboration with the Interuniversity Consortia INSTM and CSGI; e) The contribution to the national vision of the PTE Sustainable Chemistry; f) The project \"Exploitation of the Agro-industrial products \"; g) The research proposal (Energy and Made in Italy) within the initiative \"Industry 2015\" of the Ministry for the Economic Development; h) The contribution to the CNR participation to the PON \"Safety\" for the years 2007-2013; i) The participation to the activities of some technological districts (IMAST, Veneto Nanotech; Advanced mechanics) and the execution of some projects from the Regions (Lombardy, Emilia Romagna, Tuscany); j) The participation to projects of industrial innovation in collaboration with FEDERCHIMICA k) The cooperation agreement with CASPUR. On the international plan and particularly to European level, must be mentioned: 1.The participation to ERA-Chemistry and toCERC3 (Chairmen of European Research Councils' Chemistry Committees); 2. The participation to the European Foundation \"Molecular Frontiers\" for the development of Molecular Sciences; 3. The participation to the activities of ISIS in the field of structural materials in cooperation with FINMECCANICA and St Microelectronics; 4. The participation to \"INSTRUCT\" for the development of Structural Biology, in the framework of FP7 INFRA; 5. The participation to a Coordination Action in the framework of FP7 Theme \"Security\"; 6. The scientific agreement with Piezotech Ltd. - Japan (literal)
  • Il buon livello di integrazione raggiunto con il sistema accademico ed imprenditoriale, sia nazionale ed internazionale, ha sicuramente permesso di mantenere ed ampliare nel 2006 la presenza della rete scientifica del Dipartimento all’interno di Progetti di ampio respiro, consentendo ai ricercatori non solo di maturare una visione più completa delle problematiche affrontate, ma di avere a disposizione quella entità di risorse necessaria per mantenere la competitività scientifica ad elevato livello. Un’ulteriore testimonianza della attendibilità delle scelte strategiche effettuate, è data dal successo ottenuto da alcune commesse nell’ambito della iniziativa “Idee progettuali” del MUR: il Dipartimento è presente in 12 dei 76 progetti CNR che sono stati finanziati. Le relazioni stabilite hanno inoltre contribuito a sviluppare una particolare sensibilità nei confronti della tutela dei risultati ottenuti. Ciò, accoppiato con la tipologia degli argomenti trattati e con la consapevolezza di una possibile traduzione industriale della propria attività, ha condotto ad un sensibile aumento sia della richiesta di protezione intellettuale tramite i brevetti, sia della loro estensione all’estero. (literal)
Attività in corso
  • L’obiettivo di carattere generale del Dipartimento Scienze Chimiche e Tecnologie dei Materiali è lo sviluppo, attraverso il “chemical manufacturing”, di funzionalità innovative in sistemi molecolari, macromolecolari e a diversi stadi di organizzazione, al fine di contribuire al processo di innovazione in alcuni settori specifici quali lo sviluppo di nuovi prodotti a valenza farmaceutica, di prodotti e processi a basso impatto ambientale, di materiali con proprietà peculiari derivanti dalla realizzazione di nanostrutture innovative. (literal)
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Contesto nazionale
  • Il “chemical manufacturing” (inteso come lo strumento generale con il quale progettare e mettere a punto molecole, macromolecole o sistemi organizzati con funzionalità specifiche correlate alle proprietà molecolari di composti organici, inorganici ed ibridi e alle proprietà cooperative di strati o film semplici o compositi o macromolecole) rappresenta lo strumento generale che deve essere opportunamente contestualizzato per il raggiungimento degli obiettivi strategici sia sul piano del contributo allo sviluppo economico che al soddisfacimento della domanda sociale. Partendo dal patrimonio delle competenze sviluppate, gli obiettivi specifici del Dipartimento sono stati definiti in relazione ad alcune Piattaforme Tecnologiche Europee (Suschem, EuMaT, Nanomedicine) e vengono perseguiti, avendo costantemente presente il concetto di sostenibilità, operando in stretta sinergia con una serie differenziata di attori pubblici e privati sia a livello nazionale che internazionale. In relazione all’Università la scelta è quella di operare mediante accordi con il sistema dei Consorzi Interuniversitari ( in particolare INSTM e CSGI), in quanto realtà già in possesso di una struttura di governance e di una programmazione ad ampio respiro. Tale raccordo consente non solo l’elaborazione di una progettualità da valorizzare in ambito europeo, ma anche la possibilità di realizzare percorsi di alta formazione post-universitaria integrata con stages di R&D presso realtà industriali, nonchè una reale integrazione tra soggetti attraverso il mutuo accesso a strutture ed apparecchiature e quant’altro possa migliorare massa critica e competitività:lo strumento delle associazioni agli Istituti del CNR e la costituzione di Unità di Ricerca presso Terzi appaiono strumenti adeguati allo scopo. Per quanto attiene invece al rapporto con il sistema imprenditoriale e produttivo italiano, va ricordato che esso è in generale caratterizzato dalla presenza di un esiguo numero di gruppi industriali di elevate dimensioni e per contro da un elevatissimo numero di piccole e medie imprese. Tutto ciò nel momento in cui la grande competizione si sta spostando su settori (nuovi materiali, bio- e nanotecnologie, comunicazione ecc.) in cui la probabilità di successo è direttamente legata alla produzione di nuove conoscenze. In considerazione degli obiettivi scelti, i gruppi industriali di riferimento per il Dipartimento sono rappresentati dalle imprese afferenti a FEDERCHIMICA e FINMECCANICA, con le quali si intende: - contribuire all’innovazione, attraverso specifici progetti, nei settori delle materie plastiche, della chimica fine, dei principi attivi per l’industria farmaceutica, delle biotecnologie; - sostenere, attraverso le nuove funzionalità dei materiali nanostrutturati, la competitività delle piccole imprese che sono motore dell’industria manufatturiera di altri settori; - sviluppare i materiali di rilevante importanza nel settore dei trasporti, del manufatturiero avanzato e della sicurezza in generale; - contribuire all’innovazione migliorando la sostenibilità dei prodotti e dei processi. Sempre nella consapevolezza della debolezza strutturale del nostro sistema industriale e nell’ottica di sostenere e potenziare il livello tecnologico del sistema produttivo, i Distretti Tecnologici rappresentano per il Dipartimento un naturale luogo di corretta valorizzazione delle proprie attività, essendo questi caratterizzati dalla partecipazione di Aziende leader con una attività fortemente legata alla struttura industriale regionale, di Istituzioni pubbliche che hanno raggiunto livelli di eccellenza nello specifico settore, e dalla presenza di una struttura di governance che garantisce la partecipazione complessiva degli attori alle iniziative del distretto. In riferimento alla progettualità dipartimentale si considerano punti di riferimento i seguenti Distretti: Materiali polimerici e compositi in Campania, per la valorizzazione delle attività sui polimeri finalizzata sia all’espansione applicativa dei settori consolidati sia alle applicazioni innovative in settori tecnologici emergenti (ad es. medicale, nanoelettronica) ; Aerospazio e Difesa nel Lazio, in relazione al settore della sensoristica, dello sviluppo delle proprietà tribologiche di coatings per applicazioni in meccanica avanzata, nella realizzazione di sistemi in cui integrare proprietà strutturali e funzionali; Meccanica Avanzata in Emilia Romagna, dove va consolidato il rapporto iniziato nel 2005 e dove alcune attività del Dipartimento possono aiutare a creare incubatori di nuove imprenditorie; Nanotecnologie in Veneto. Costituisce un riferimento per lo sviluppo degli aspetti più innovativi quali ad es. nanostrutture per sensori chimici e biochimici, materiali nanostrutturati per rivestimenti protettiv o decorativi, costruzione di microarray innovativi finalizzati allo studio della genomica e della proteomica. (literal)
Obiettivi generali
  • In recent years the chemical manufacturing has become to powerful tool for developing enabling technologies, allowing the realization of new products and services and the overcoming the limits of to top-down approach. In this framework, the general goal of the Department of Molecular Planning is the development, through the \"chemical manufacturing\", of innovative functionality in molecular, macromolecular systems and to different stadiums of organization, with the purpose to contribute to the process of innovation in some specific sectors as the development of new products to pharmaceutical value, of products and trials to low environmental impact, of materials with consequential peculiar ownership from the realization of innovative nanostructures. The strategy of the Department is articulated according to levels of increasing complexity, departing from an organization for activity and projects that it makes to converge the results of the activities of R&D in three principal areas of interest: • Health • Sustainability • Convergent technologies Such formulation allows to logically distinguish two typologies of activity of research and development: the activities of research that intrinsically characterize the quoted sectors and those tied up to the various application dominoes, for which it is opportune to underline as their global value is superior to the sum of the partial values that they would be had if such activities could try to have impact on the various application sectors in separated way. This strategy is articulated on three levels: For what pertains to the first level, it deals with the integration of competences and activity through the articulation in seven Departmental Projects: 1) Design of new molecules with biochemical properties; 2) Nano-structured polymeric systems and membranes; 3) innovative products and processes for sustainable chemistry; 4) Nano-organized systems with electronic, photonic and magnetic properties; 5) Molecular design of thin films and surfaces; 6) Enabling technologies for drug discovery; 7 Computationals modelling At the second level is up the finalization of the Projects in specific objectives of great importance for three areas to elevated social and economic interest as Health, Sustainability and Convergent Technologies. The third and last level concerns the integration, within the Department, of the knowledge developed in the three Areas (as for ex. innovative trials in the sectors of the industrial, medical and pharmaceutical biotechnologies; development of new medicines to be used for the treatment of human and animals handicapping pathologies; material bio-inspired for the regenerative medicine; material from renewable and eco-friendly resources, demolition of environmental pollutants and the exploitation of renewable resources; development of multifunctional materials for devices of new generation in the field of the energy and the photonic, imaging and diagnostic medical; new generation devices and equipments for the advanced manufacturing, sensors for nano-medicine and environment), and their finalization, in collaboration with the national and international system of research, within projects of research of remarkable socio-economic interest. (literal)
  • L’obiettivo di carattere generale è lo sviluppo, attraverso il “chemical manufacturing”, di funzionalità innovative in sistemi molecolari, macromolecolari e a diversi stadi di organizzazione, al fine di contribuire al processo di innovazione in alcuni settori specifici quali lo sviluppo di nuovi prodotti a valenza farmaceutica, di prodotti e processi a basso impatto ambientale, di materiali con proprietà peculiari derivanti dalla realizzazione di nanostrutture innovative. In tale contesto le azioni del Dipartimento si articolano verso il perseguimento dei seguenti obiettivi: • favorire l’incontro tra domanda e offerta di conoscenza, contribuendo anche a superare gli attuali limiti di debolezza della domanda (tanto del sistema istituzionale quanto di quello industriale), avvantaggiandosi di una soddisfacente e talvolta ottima posizione competitiva a livello internazionale della comunità nazionale di settore; • contribuire a creare un rapporto stabile con il sistema universitario e con quello della ricerca privata e in linea con le linee di sviluppo delle vocazioni territoriali (Distretti Tecnologici, Centri Regionali di Competenza, Consorzi di Ricerca); • assumere impegni adeguati di partecipazione ai grandi Progetti internazionali, assicurando giusti ritorni agli interessi del Paese; • allineare i propri obiettivi progettuali anche in coerenza con quelli di alcune Piattaforme tecnologiche Europee quali Sustainable Chemistry, Advanced Engineering Materials and Technologies, Nanomedicine, European Hydrogen and Fuel Cell Technology. • offrire opportunità di inserimento e formazione a nuove leve di giovani ricercatori. (literal)

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