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Previsione Attività
modulo
Nanoingegneria chimica sperimentale e teorica: analisi di distribuzioni di densita' elettronica con metodi computazionali innovativi e tecniche di diffrazione di raggi X ad alta risoluzione.


  anni:  2006   2007   2009   2010   2011   2012   2013   2014 

Previsione attività anno 2014

Attività da svolgere:
1) Si intende preseguire lo studio di derivati alogenati di naftochinoni tramite XRD e calcoli ab initio. In particolare ci si concenterà su derivati perfluoroalchilati. 2) Caratterizzazione di polimorfi conformazionali di sostanze organiche di potenziale interesse farmacologico tramite analisi della rispettiva densità elettronica nello spazio reale. Razionalizzazione delle interazioni intermolecolari e del meccanismo di auto-riconoscimento in tali sistemi. 3) Studio delle proprietà elettroniche e strutturali di fotocatalizzatori nanostrutturati basati su TiO2 drogato sia con non-metalli che con metalli di transizione. 4) In collaborazione con il Dipartimento di Scienze Molecolari applicate ai Biosistemi dell'Università degli Studi di Milano, si è iniziato lo studio per trovare una procedura per la sintesi stereoselettiva di beta-amminoacidi che contengano in posizione 2,3 un'unità diarilica. Questa classe di composti ricorre frequentemente in sostanze biologicamente attive e quindi riveste una grande importanza in chimica. 5) Sempre in collaborazione con lo stesso dipartimento si intende dedicarsi alla progettazione, preparazione e caratterizzazione strutturale e conformazionale di composti peptidomimetici, capaci di perturbare seletticvamente l'interazione proteina-proteina.
Punti critici e azioni da svolgere:
Nell'ambito dello studio sperimentale del polimorfismo e delle cinetiche di cristallizzazione di piccole molecole organiche è di fondamentale importanza acquistare un termostato a ricircolo di acqua in grado di garantire un preciso controllo della temperatura (± 0.1 K) sia in condizioni stazionarie che di gradiente termico. Presso il laboratorio di cristallizzazione del dr. Lo Presti sono già disponibili dei reattori incamiciati in vetro per effettuare tali prove di cristallizzazione in condizioni controllate, ma al momento non è stato possibile acquisire la detta apparecchiatura per mancanza di fondi. Altri punti critici riguardano innanzitutto la gestione e manutenzione della strumentazione utilizzata nel modulo. In particolare il problema attualmente più acuto è quello relativo alla raccolta di dati di diffrazione di raggi X a bassa temperatura, indispensabile per quasi tutti i lavori di determinazione strutturale condotti. Infatti, il criostato OXFORD CRYOSYSTEM, attualmente in uso, ha già manifestato problemi di stabilità, ed essendo ormai fuori produzione da alcuni anni dovrà essere presumibilmente sostituito. Fra l'altro il consumo di azoto liquido in questo strumento rappresenta la voce più costosa della gestione del laboratorio raggi X (negli ultimi anni il consumo è stato di circa 4000-5000 litri di azoto liquido/anno). Attualmente la OXFORD CRYOSYSTEM ha immesso sul mercato un nuovo sistema che, a parità di prestazioni, consuma circa il 60 % di azoto liquido rispetto ai sistemi tradizionali. Inoltre la stessa ditta produrrà un sistema che consuma ancor meno (con utilizzo aria compressa) ma con temperature di esercizio che non potranno scendere sotto i 190-200 K. Si tratterà quindi di valutare se sostituire e con quale sistema l'attuale criostato.
Risultati attesi nell'anno:
1) Lo studio in fase solida e gassosa dei derivati perfluoroalchilati di naftochinoni (a loro volta derivati della vitamina K3), il confronto di questi risultati con quelli ottenuti sui derivati clorurati e l'applicazione della Teoria Quantistica degli Atomi nelle Molecole alle distribuzioni di densità elettronica corrispondenti consentirà di individuare le relazioni attività-struttura di questa importante classe di molecole che presentano una grande varietà di proprietà farmacologiche, tra cui effetti anticanro, antivirali e antifungali. 2) Lo studio sperimentale e teorico del polimorfismo conformazionale in cristalli molecolari organici consentirà di ottenere preziose informazioni sugli effetti del differente intorno cristallino sul legame chimico. Allo stesso tempo, la razionalizzazione delle interazioni intermolecolari e delle barriere di interconversione conformazionali permetterà di ottenere preziose informazioni sulla relativa importanza di tali fattori nel determinare le strutture cristalline osservate sperimentalmente, con l'auspicio di risultare utile nel contesto più ampio della predizione delle strutture cristalline e dell'ingegneria cristallina. 3) Ci si aspetta che lo studio tramite tecniche sperimentali e teoriche ad ampio spettro di composti nanostrutturati basati su TiO2 in presenza di vari droganti a differente concentrazione fornisca indicazioni atte a razionalizzare quali sono gli effetti chiave che rendono conto delle proprietà di assorbimento e fotocatalitiche osservate in laboratorio. Si prevede inoltre che i risultati del presente studio risultino preziosi alla luce della progettazione e sintesi di nuovi materiali nanostrutturati dotati delle proprietà desiderate. 4) Caratterizzazione strutturale tramite diffrazione di raggi X da cristallo singolo di derivati 2,3-Diaryl- di beta-aminoacidi. 5) Caratterizzazione strutturale di composti organici peptidomimetici di tipo dipeptide semi-rigido Glicina-Prolina
Iniziative per l'acquisizione di ulteriori entrate:
Il modulo ha recentemente ricevuto il finanziamento PRIN 2010-2011 sul tema "Studi di frontiera in spettroscopia e dinamica molecolare: da sistemi molecolari semplici ad aggregati supramolecolari e materiali avanzati", all'interno dell'Unità Operativa Locale del Politecnico di Milano (Coordinatore nazionale: Prof. W. Caminati, Università degli Studi di Bologna; Coordinatore Unità Locale: Prof. G. Resnati, Politecnico di Milano). Il progetto è partito all'inizio del 2013 e sarà operativo per un triennio. È stato conseguito un grant LISA (Laboratorio Interdisciplinare per la Simulazione Avanzata) cofinanziato da Regione Lombardia e dal Consorzio CINECA per l'acquisizione di tempo-macchina in sistemi avanzati di calcolo scientifico parallelo. Si sta valutando infine l'opportunità di applicare a progetti di carattere Europeo (ERC Consolidator Grant / Marie SkBodowska Curie grant).
 
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