Transcript Proposte di tesi - Dipartimento di Scienze Chimiche
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]