17/11/2021
Il ricercatore Stefano Santabarbara dell’Unità di ricerca in fotosintesi presso l'Istituto di biofisica (Ibf) del Cnr di Milano è stato selezionato per attivare una collaborazione scientifica con altri ricercatori attivi sul territorio lombardo, all’interno di un progetto di ricerca denominato "EnhancingPhotosynthesis", dai vincitori del prestigioso premio “Lombardia è Ricerca” assegnato da Regione Lombardia, a Marcella Bonchio (Università di Padova), Markus Antonietti (Max PlanckInstitute) e Pierre Joliot (Institut de Biologie Physico-Chimique e Collège de France).
Il Premio, cui è stato assegnato un finanziamento complessivo di un milione di euro, è stato assegnato ai vincitori per i loro studi sulla fotosintesi naturale ed artificiale. La fotosintesi è, difatti, un processo di fondamentale importanza biologica, che permette di convertire l’energia della luce solare in energia chimica, sotto forma di molecole organiche, così da sostenere la vita sul pianeta. Per la sua grande efficienza è inoltre visto come modello ideale per lo sviluppo di sistemi artificiali ad esso ispirato, per applicazioni fotovoltaiche e foto-catalitiche, a basso impatto ambientale.
Gli studi di Pierre Joliot, in particolare, hanno fornito contributi centrali riguardo i meccanismi di scissione dell’acqua ed associata evoluzione di ossigeno da parte del fotosistema II (PSII), durante il funzionamento della fotosintesi ossigenica naturale. Questi hanno dato impulso alla ricerca di sistemi artificiali costruiti con componenti e materiali robusti ed efficienti in grado di replicare il processo fotosintetico. Sono stati raggiunti traguardi importanti sia nel disegno di un sistema “biomimetico” di foto-ossidazione dell’acqua ispirato al PSII, che utilizza un catalizzatore organometallico con un sistema di “antenne” artificiali per liberare ossigeno dall’acqua convertendo quanti di luce in energia chimica (il quantasoma,Marcella Bonchio), sia nel processo di generazione di idrogeno “verde” e valorizzazione di anidride carbonica in processi eco-sostenibili, mediate speciali fotocatalizzatori polimerici costituiti solo da carbonio e azoto(g-C3N4 o nitruro di carbonio, Markus Antonietti), che integranoalcune delle proprietà dei fotosistemi naturali in un solo materiale.
I ricercatori selezionati dai vincitori del Premio per sviluppare il progetto “Enhancing Photosynthesis", hanno competenze in diverse aree disciplinari, ponendo quindi in evidenza la necessità di un approccio poliedrico che combini biologia molecolare, biochimica, biofisica, bioenergetica, scienza dei materiali e altresì tecniche di analisi avanzate e in grado di coprire un ampio spettro di fenomeni, sia fotobiologici che fotofisici. Per questo, per perseguire gli obiettivi del progetto, sono state coinvolte altre istituzioni di ricerca del territorio lombardo: una sede del Cnt di Milano, l'Università degli Studi di Milano, il Politecnico di Milano,l'Università degli Studi di Milano Bicocca e l'Università di Pavia.
In particolare, il ruolo del laboratorio del Cnr-Ibf coordinato da Stefano Santabarbara sarà quello di studiare i meccanismi molecolari attraverso i quali le proteine che compongono i fotosistemi controllano la reattività chimica delle molecole (cofattori) ad esse legate, poiché queste interazioni sono alla base dell’elevata efficienza di conversione della luce (che sfiora in alcuni casi il 100%) e della flessibilità delle proprietà fotocatalitiche dei fotosistemi naturali.
Inoltre, il Cnr-Ibf avrà il compito di coordinare, insieme al Politecnico di Milano, l’organizzazione di un “hub” per l’analisi dei processi fotosintetici, sia naturali che artificiali, mediante tecniche di spettroscopia ottica d’avanguardia. Questa piattaforma strumentale di spettroscopia avanzata dovrebbe fungere sia da punto di aggregazione per le attività specifiche previste dal progetto, sia svolgere una funzione di lungo termine, quale struttura di riferimento per la comunità scientifica impegnata nello studio di questi affascinanti sistemi biologici e sintetici.
Per informazioni:
Stefano Santabarbara
Cnr-Ibf
stefano.santabarbara@cnr.it
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