Simulazioni Chimiche E Nanomolecolari – Nanoscale Simulations And Chemical Modeling NANOCHEM

https://www.nanochemgroup.com

L’attività scientifica del gruppo è focalizzata sullo sviluppo di metodologie di calcolo per la progettazione molecolare di interesse chimico e biomedico.

In particolare, l’attività di ricerca è incentrata sulla previsione dell’organizzazione nanomolecolare indotta da uno stimolo esterno, come l’irraggiamento luminoso, la variazione di temperatura o coordinazione metallica. Gli approcci di calcolo utilizzati sono principalmente atomistici con una risoluzione in scala sub-nanometrica e spaziano dai metodi di Free-Energy Perturbation (FEP), metadinamica, parallel tempering, steered molecular dynamics. Specifiche linee di ricerca riguardano lo sviluppo di potenziali specifici attraverso metodi di Force-matching derivati dal Density Functional Theory (DFT) e la modellazione ab-initio (QM) dell’organizzazione molecolare di strutture di coordinazione metalliche. Il gruppo si occupa inoltre del calcolo delle proprietà spettroscopiche e chiro-ottiche attraverso metodi Time-Dependent DFT.

I programmi di ricerca sono attualmente sviluppati su sistemi di calcolo ad alte prestazioni (supercomputer), resi disponibili grazie al finanziamento di progetti su base europea (PRACE, 2012061071; 2016153545) e nazionale (CINECA, es. HP10BBVJD0; HP10C4OLEO; HP10CIWR6J, HP10CJLYE7; HP10C25YVQ; HP10CVZCNQ;HP10CE4O7O;HP10BPKQHU; HP10BEJGV2). Attualmente il PRIN2017 finanzia la ricerca del gruppo.

Diversi progetti sono attualmente in corso ed includono:

• lo studio dell’efficienza di macromolecole intelligenti capaci di orientarsi in maniera specifica durante l’irraggiamento con luce circolarmente polarizzata, che induce rotazioni molecolari in catena principale o laterale. Una volta orientati in maniera elicoidale, queste macromolecole sono in grado di separare in maniera efficiente farmaci enantiomerici e di emettere luce nel visibile per usi in diagnostica medica (in collaborazione con l’Hokkaido University);
• lo studio delle proprietà di emissione di molecole chirali fotoattive di interesse nanomedico (in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e con il LENS- European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy);
• lo studio di nanoparticelle polimeriche come trasportatori di farmaci bersaglio in maniera specifica sul tessuto target e come sonde fluorescenti per la diagnostica di specifiche linee cellulari (in collaborazione con l’University of Miami);
• lo studio dei meccanismi molecolari inerenti la neurodegenerazione indotta da metalli di transizione (in collaborazione con l’Università di Catania e il CNR-IBB).

Il gruppo di ricerca è disponibile ad ospitare studenti di tesi e ricercatori in visita.