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Domestic projects

Projects founded by MIUR or other domestic bodies

Synthesis and biomedical applications of tumor-targeting peptidomimetics

Prin - 2013-2015
Principal Investigator: Cesare Gennari (UniMi)
Local coordinator (UniBo Unit): Luca Gentilucci
Abstract: The disruption of protein-protein interactions (PPIs) is emerging as a new paradigm for the control of intercellular contacts and signaling in a number of biological scenarios. This approach poses a whole new set of challenges to chemists for the design and synthesis of new effector molecules with the potential of being evolved in therapeutic and diagnostic tools. In this project, we have collected a pool of different expertise to take up some of these challenges, focusing on a selected group of related and well-characterized cases relevant in the oncologic field, that can be addressed using peptidomimetics or foldamers. The strategy builds on previous knowledge, created in the course of earlier PRIN projects, on the design, synthesis and characterization of peptidomimetics capable of reproducing short peptide pharmacophoric fragments representing “hot spots” of PPIs (e.g. the RGD tripeptide and related sequences), and of foldamers able to imitate elements of secondary structure, typically alpha-helices, known to promote the selective formation of relevant PP complexes.

STAR: Spectroscopy and Computational Techniques for Astrophysical, Atmospheric and Radioastronomical Research

Prin - 2014-2017
Coordinatore scientifico: Puzzarini Cristina
Abstract: Molecular data are crucial for a range of applications such as astrophysics, atmospheric physics and chemistry, environmental sciences, combustion chemistry, etc. STAR is a research proposal mainly devoted to the acquisition of spectroscopic information for molecular species of astrophysical and atmospheric importance in view of their characterization. A synergic approach between experiment and theory, and between rotational and vibrational spectroscopic techniques is proposed. In view of the unprecedented spectral coverage, angular resolution and high-sensitivity of new observatories (like, the array of radiotelescopes ALMA), further experimental and theoretical studies are required to improve the knowledge on the spectroscopic parameters needed to correctly interpret observational data. Despite the enormous work carried out in the last decades, numerous species still need to be characterized. Specific spectroscopic databases, which collect data coming from laboratory studies, have been set up and need continuous updating.

Bilateral significant project Italy – USA

Ministry of Foreign Affairs - 2014 - 2015
Coordinatore Scientifico: Paola Ceroni (Project entitled "Dendritic upconverting nanoparticles for optical imaging")
The present project is based on a novel class of nanomaterials for optical imaging, comprising lanthanide upconverting nanoparticles (UCNPs) and dendrimers. The absorption of two or more photons by UCNPs leads to the emission of light at shorter wavelength than the excitation wavelength. The outstanding property of UCNPs is that this energy upconversion process can be induced by low-power infrared continuous wave light sources, very useful for depth-resolved high-resolution microscopy. Dendrimers are repeatedly branched tree-like macromolecules that exhibit well-defined structures and a high degree of structural complexity. By using suitable synthetic strategies it is possible to prepare dendrimers that contain selected functional units in predetermined sites of their structure, namely core, branches and surface.
Combining UCNPs and dendrimers is the key novelty of our project. Modification of UCNP surfaces with hydrophilic dendrimers will make up an efficient and general route to soluble bio-compatible UCNPs. The dendrimers will also provide recognition sites in order to induce selective sensing of specific biological analytes, like Ca2+ and pH.

 

NANOSOLAR - Nanosistemi per la forosintesi artificiale e la produzione di idrogeno mediante scissione fotocatalitica dell'acqua

FIRB - 2012 - 2016
Coordinatore Scientifico: Sebastano Campagna (Uni Messina)
Responsabile unità Bologna: Margherita Venturi
Il progetto è mirato ad ottenere la scissione fotochimica dell'acqua, per permettere la produzione efficiente e pienamente sostenibile di idrogeno. L'innovazione tecnologica e scientifica del progetto consiste nella progettazione e fabbricazione di una cella fotoelettrochimica (PEC) in cui, grazie alla presenza di due fotoelettrodi nanostrutturati di nuova concezione, si ha l'evoluzione parallela di ossigeno ed idrogeno sotto irradiazione visibile. L'approccio totalmente innovativo è ispirato al meccanismo della fotosintesi naturale, dove due macchine molecolari (gli enzimi PSII e PSI) operano sinergicamente, utilizzando la luce solare, per rimuovere elettroni da una molecola d'acqua, che viene così ossidata, e alimentare con essi il processo di riduzione che genera specie chimiche ad alta energia. Il progetto prevede la sintesi, la nanoorganizzazione gerarchica e lo studio della chimica di superficie di moduli molecolari progettati per compiere le funzioni chiave della fotosintesi: antenne in grado di immagazzinare la luce, centri di separazione di carica, catalizzatori redox, ossidi metallici nanostrutturati di tipo n e p e nanostrutture di carbonio.

 

Oxidative and Free Radical Processes: new aspects and applications for developing melanin-inspired biopolymers and antioxidants of biomedical and technological relevance - PROXI

Prin - 2013-2015
Coordinatore scientifico: Prof Marco D’Ischia - Uni NAPOLI "Federico II"
Responsabile unità di Bologna: Luca Valgimigli
The proposal by the team PROxi (Partnership for Research on free radicals and Oxidative systems) provides an optimal frame for a unique research line concerning eumelanins, the black photoprotective pigments of human skin derived from the oxidative polymerization of 5,6-dihydroxyindoles. The projects aims at deepening current knowledge on eumelanin-type systems with regard of their optoelectronic, free radical and antioxidant properties, as well as understanding their complex primary and supramolecular architecture. The ultimate goal is the development of melanin-inspired novel materials with potential for application in organic catalysis and antioxidant / pro-oxidant systems for biomedical and industrial application. The projects links to international cooperation and is supported by the European network EuMelaNet.

Tecnologie supramolecolari integrate per il trattamento dell'informazione chimica: dispositivi e materiali molecolari avanzati (InfoChem)

PRIN - 2013-2015
Coordinatore scientifico: Prof. Margherita Venturi
Lo sviluppo di nuovi materiali e la costruzione di congegni e macchine efficienti contribuiscono enormemente a migliorare la qualità della nostra vita e sono obiettivi prioritari della tecnologia moderna. I concetti di congegno e macchina possono essere trasferiti dal mondo macroscopico a quello nanometrico usando un approccio "dal basso". Tale approccio può essere opportunamente utilizzato anche per ottenere materiali con avanzate proprietà strutturali o funzionali.
L’obiettivo di questo progetto è lo sviluppo di due tipi di sistemi:
1) macchine molecolari con proprietà sofisticate in termini di controllo, energia e funzione;
2) materiali avanzati ottenuti per integrazione di funzioni molecolari in matrici estese auto-assemblate basate su interazioni non covalenti.

 

Studi di frontiera in spettroscopia e dinamica molecolare: da sistemi molecolari semplici ad aggregati supramolecolari e materiali avanzati

PRIN - 2013-2015
Coordinatore Scientifico: Prof. Walther Caminati
Il progetto di ricerca che le 8 Unita' di Ricerca (UR) costituenti intendono perseguire riguarda lo studio, con metodi sperimentali avanzati, spettroscopici e di dinamica molecolare, e con metodologie teoriche, di varie proprieta’ comuni a piccoli sistemi molecolari, a sistemi supramolecolari e a fasi condensate.
Gli studi in fase gas riguarderanno lo studio della dinamica di reazioni elementari, la formazione di addotti molecolari (chimica supramolecolare elementare), la formazione di nuove specie chimiche per reazione di substrati con vapori (per esempio metallici) ottenuti per laser ablation, la dinamica intramolecolare di moti interni, tipicamente a larga ampiezza, e processi di fotodissociazione.

 

Nanostrutture gerarchiche fotosintetiche per la produzione di energia

PRIN - 2013-2015
Coordinatore Scientifico: Prof. Maurizio Prato (Univ. Trieste)
Responsabile unità di Bologna: Prof. Francesco Paolucci
Il progetto HI-PHUTURE vuole affrontare i principi fondamentali che stanno alla base di un ciclo integrato di ossidazione di H2O/riduzione di CO2, sia per sfruttare in modo efficiente l’energia solare che per risolvere i problemi ambientali. L’obiettivo finale è quello di indurre la foto-riduzione di CO2 a combustibili liquidi come metanolo, metano o idrocarburi leggeri, oppure a composti chimici di base come acido formico/formiato o gas di sintesi (miscela H2/CO), utilizzando H2O come fonte primaria, rinnovabile e priva di carbonio, di equivalenti riducenti (elettroni, protoni, e/o H2).
Gli obiettivi scientifici del progetto sono principalmente rivolti alla progettazione e costruzione di nanostrutture fotosintetiche innovative in grado di promuovere una serie di eventi a cascata e di affrontare le principali sfide della fotocatalisi - sia concettuali che applicative - per l’attivazione di piccole molecole.

Supramolecularly templated synthesis of homochiral carbon nanotubes for photovoltaic applications (SUPRACARBON)

FIRB - 2012-2016
Scientific responsible: Prof. Paola Ceroni
The use of carbon nanotubes (CNTs) in the development of next generation high performance solar cells is one of the ways to have an efficient sunlight harvesting, and is currently one of the hot topics in the field of organic solar cells. However, the route towards CNT-based materials on material science for nanotechnological applications such as solar energy transducer devices is severely limited by the difficulties of producing structurally controlled CNTs (e.g., diameter, length and helicity to name a few parameters). The structural control would enable to get, for example, all the semiconductor nanotubes with the same gap. The objective of this multidisciplinary project, SUPRACARBON, is to demonstrate the feasibility of organizing and engineering surfaces with defined chiral host and receptor sites, perhaps aligned in a periodic manner, where catalyst clusters can be hosted. Using these catalysts, the nanotubes should grow following the chirality of the receptor sites