Proposta di tesi 1

Progettazione di

nuovi sistemi chelanti quali agenti neuroprotettivi

Nella malattia di

Alzheimer

,

ioni metallici (Cu 2+ , Zn 2+ e Fe 3+ )

promuovono l'

aggregazione di peptidi beta amiloidi

(A  ), sotto forma di

oligomeri tossici

e sono

responsabili della produzione di specie ossigenate reattive (ROS) dannose

. Tali eventi causano la degenerazione di organelli, neuroni e tessuti. Una possibile strategia terapeutica prevede di

sequestrare

tali ioni metallici, in modo da

renderli inerti

. Tuttavia, sono stati osservati solo lievi miglioramenti cognitivi durante gli studi clinici. Il progetto è quindi finalizzato alla realizzazione di nuovi sistemi chelanti caratterizzati da duplice

azione:

metal scavenging e ROS scavenging (vedi figura), capaci cioè di

convertire l’attività ossidante dei metalli

presenti in eccesso,

in attività catalitica antiossidante, direttamente in situ.

Zn II Z n II Fe III Cu II Fe III

  Disfunzione delle sinapsi neuronali Inibizione dei mitocondri

Cu II

 Metal Scavenging ROS Danni a:  Membrane  DNA  Lipids

Fe III Cu II

 ROS Scavenging Il lavoro consiste in: (i) sintesi di leganti organici e caratterizzazione mediante NMR, ESI-MS; (ii) studio per verificare la capacità di formare complessi metallici in soluzione fisiologica e speciazione dei complessi metallici ottenuti, mediante UV-vis, voltammetria, ESI-MS; (iii) test catalitici per evidenziare la presenza di attività antiossidante e l’assenza di attività ossidante residua (UV-vis e fluorimetria); (iv) test per verificare l’inibizione dell’aggregazione di A  UV-vis, dicroismo circolare, microscopia elettronica). Poichè la proposta si inserisce nel contesto del Bilater Italo-Polish Agreement “Development of metal chelators to prevent metal induced neurodegenerative disorders” (2016-2018), è possibile prevedere un breve soggiorno (fino a 30 gg) presso Medical University Wroclaw (Polonia). Per informazioni:

Prof. Mauro Carraro Dipartimento di Scienze Chimiche “ex Chimica Organica Nuovo edificio” Via Marzolo, 1 Tel. 0498275256 E-mail [email protected]

Proposta di tesi 2

Progettazione di

nuovi materiali a base di nanotubi di argilla (Halloysite nanotubes)

I nanotubi di argilla (halloysite nanotubes, HNT) hanno formula Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 2(H 2 O). Sono nanotubi cavi, di lunghezza fino a 1000 nm e diametri interno ed esterno pari a ca. 10-20 e 40-60 nm, rispettivamente. Tra le loro caratteristiche interessanti, troviamo la disponibilità in natura, la facile funzionalizzazione e la biocompatibilità. Presentano inoltre superfici con caratteristiche diverse, e possono fungere da agenti di supporto e/o per il rilascio controllato di agenti diversi. Infatti, mentre la superficie interna (Al 2 O 3 ) è carica positivamente (pH<8.5), la superficie esterna (SiO 2 ) presenta cariche negative, inoltre le due superfici presentano reattività diversa nei confronti di reagenti quali organo silani o fosfonati. Il progetto è finalizzato a

modificare le nanostrutture di alluminosilicato con molecole organiche

in modo da (i)

ottenere piattaforme per l’ancoraggio di catalizzatori e nanoparticelle

o (ii)

modulare il rilascio di molecole biologicamente attive

, inoltre, (iii) la superficie esterna può essere anche modificata in modo da consentirne

l’integrazione all’interno di matrici polimeriche

, allo scopo di ottenere nuovi materiali compositi con applicazioni in catalisi e drug delivery.

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TEM di HNT

External covalent modification Filling

TEM di Au@HNT

Catalysis Photocatalysis

Electrostatic interactions Adsorption

Drug delivery

Internal covalent Il lavoro consiste nella

sintesi di nanotubi modificati con molecole organiche e nella caratterizzazione,

mediante SS-NMR, FT-IR, TGA, seguito da uno dei seguenti studi applicativi: (i) studio di uptake/rilascio di molecole biologicamente attive, farmaci e antiossidanti; mediante UV-vis o HPLC; (ii) supporto di catalizzatori e nanoparticelle (analisi TEM, XPS, z-potential), seguito da test catalitici (mediante l’uso di NMR, HPLC, GC), per evidenziare la presenza di attività sinergica con i siti di alluminosilicato; (iii) integrazione in sistemi compositi polimerici (polimeri porosi, membrane), da caratterizzare mediante SEM, TGA, etc.. Per informazioni:

Prof. Mauro Carraro Dipartimento di Scienze Chimiche “ex Chimica Organica Nuovo edificio” Via Marzolo, 1 Tel. 0498275256 E-mail [email protected]

Proposta di tesi 3

Progettazione di

farmaci basati sull’uso di poliossometallati (POM) ibridi

I poliossometallati POM sono una classe di

ossidi molecolari e polianionici

di metalli di transizione come Mo, W, nel loro stato di ossidazione più alto; hanno una vasta tipologia strutturale e una ricca versatilità di proprietà chimiche e fisiche. I POM trovano spazio in catalisi acida, in catalisi ossidativa, nella scienza dei materiali e in medicina come

antivirali, antibatterici, neuroprotettivi e antitumorali.

L’attività biologica è dovuta principalmente all’alterazione dei processi redox della cellula (essendo fortemente ossidanti) e alla capacità di interagire con macromolecole biologiche (proteine ed enzimi) contenenti gruppi cationici o coordinanti. Un limite al loro utilizzo è la bassa selettività; per questo sono in corso degli studi per funzionalizzare questi composti con molecole di tipo organico, in modo da rendere i POM più selettivi nei confronti delle cellule malate. Il progetto di tesi prevede di

studiare l’interazione tra POM e molecole biologiche

, anche allo scopo di

preparare sistemi ibridi organici-inorganici

. In particolare, il lavoro di ricerca si articola nelle seguenti direzioni: (i) funzionalizzazione covalente, di poliossomolibdati con attività antitumorale, con peptidi e altre molecole per il riconoscimento molecolare; (ii) studio dell’interazione non covalente / riconoscimento di peptidi e proteine coinvolte in malattie come il tumore e l’Alzheimer, per evidenziare le capacità inibitorie da parte di poliossotungstati. (iii) utilizzo di POM contenenti anche atomi di rutenio o manganese come agenti antiossidanti, contro lo stress ossidativo.

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Il lavoro consiste nella sintesi inorganica ed inorganica dei derivati ibridi (caratterizzazione NMR, ESI-MS, spettroscopie ottiche) e nello studio delle interazioni (UV-vis, CD, Fluorimetria, NMR mono e bidimensionale). La proposta prevede collaborazioni nel campo della sintesi e caratterizzazione di peptidi (Dr. Ruzza) o proteine (prof. Battistutta). E’ prevista inoltre la realizzazione di test di citotossicità presso altri istituti. Per informazioni:

Prof. Mauro Carraro Dipartimento di Scienze Chimiche “ex Chimica Organica Nuovo edificio” Via Marzolo, 1 Tel. 0498275256 E-mail [email protected]