Progetto di ricerca

PRIN 2020 - MITHOS - Multimodal Innovative THeranostic nanoSystem (DCM.AD008.059)

Area tematica

Scienze chimiche e tecnologie dei materiali

Area progettuale

Modelling computazionale (DCM.AD008)

Struttura responsabile del progetto di ricerca

Istituto per i processi chimico-fisici (IPCF)

Responsabile di progetto

GIOVANNI BARCARO
Telefono: 0503152455
E-mail: giovanni.barcaro@cnr.it

Abstract

Il progetto propone di sviluppare un Dispositivo Nanostrutturato Multimodale e Innovativo, MITHoS, a scopo diagnostico e terapeutico (teranostico), per coprire il divario tra gli attuali strumenti di nanomedicina antitumorale e i requisiti clinici. MITHoS progetterà una nanoparticella core-shell reattiva agli ultrasuoni, accoppiata a un farmaco antitumorale efficace, il tutto incorporato in un guscio a doppio strato lipidico di derivazione cellulare, equipaggiato per raggiungere le cellule target della terapia. Il dispositivo MITHoS sarà validato nella cura del mieloma multiplo. Verranno usate tecniche di simulazione molecolare all'avanguardia per caratterizzare tutte le interfacce nano/bio coinvolte e sviluppare strumenti computazionali predittivi per guidare le indagini sperimentali. La sintesi sperimentale, la caratterizzazione e i test sul dispositivo MITHoS evolveranno dall'uso di semplici sistemi modello a nanostrutture più complesse che impiegano microscopia ad alta risoluzione, scattering di raggi X e neutroni, etc. fino all'obiettivo finale di test in vivo del sistema.

Obiettivi

L'unità di IPCF mirerà a conseguire i seguenti obiettivi:
1. sviluppare modelli atomistici di nanoparticelle (NP) di ossido opportunamente funzionalizzate, validando, dal punto di vista termodinamico e cinetico, l'assorbimento e la stabilità del farmaco sulla superficie delle NP funzionalizzate in funzione delle condizioni "esterne" (temperatura, natura del solvente, ecc.).
2. mettere a punto di un modello coarse-grained (CG) per la caratterizzazione strutturale ed energetica del bilayer lipidico (LB) che mimi la vescicola extracellulare (EV), e alla determinazione della termodinamica di interazione fra LB e NP funzionalizzate tramite simulazioni di dinamica molecolare.
3. ri-parametrizzare ed utilizzare di campi di forza reattivi per delucidare i meccanismi di reazione osservati durante la stimolazione con ultrasuoni (US): generazione di ROS (Reactive Oxygen Species), perossidazione lipidica delle membrane, valutando gli effetti in termini di cambiamenti strutturali, stabilità e permeabilità..
4. valutare l'eventuale impatto dei ROS sulla stabilità del farmaco caricato sulle NP.

Data inizio attività

22/03/2022

Parole chiave

Multi-scale modeling, Sistemi ibridi complessi, Microcosmo cellulare

Ultimo aggiornamento: 18/04/2024