Dinamica Molecolare e applicazioni (MDA)

Paola Bolognesi  -

Anna Rita Casavola-

Mattea Carmen Castrovilli -

Laura Carlini  -

Jacopo Chiarinelli -

Andrea Morabito -

Lorenzo Avaldi -

Antonella Cartoni (UniSapienza) - Associato ISM

 
 

Attività Scientifica

Il gruppo di Dinamica Molecolare e sue Applicazioni, MDA, svolge attività di ricerca in ambiti che spaziano dalla chimica–fisica di base, con lo studio dell’interazione tra radiazione ionizzante e molecole di interesse medico, a settori più prettamente applicativi, con la produzione di film sottili di molecole bioattive.
Di seguito sono brevemente descritte le principali linee di ricerca.

Caratterizzazione chimico-fisica di sistemi a complessità crescente e dinamica dei processi

In questa attività l’interazione radiazione-materia (radiazione di sincrotrone, radiazione ultraveloce FEL o HHG, elettroni e ioni multiplamente carichi) è utilizzata per studiare sia la struttura che le dinamiche indotte dall’interazione in sistemi di complessità crescente, da molecole isolate a nanoaggregati.
Vengono studiati processi a più elettroni dominati da correlazioni elettroniche, processi di eccitazione collettiva, processi ultraveloci di trasferimento di carica o di isomerizzazione, fenomeni dicroici e coerenti utilizzando spesso strumentazione originale e metodologie innovative che coinvolgono la misura correlata in tempo dei prodotti dell’interazione.

 
Pubblicazioni rilevanti

 

 

Biomolecole e loro applicazioni in radioterapia

La prima fase del danneggiamento da radiazione, detta stadio fisico, coinvolge l’interazione della radiazione ionizzante con i componenti elementari dei sistemi biologici. L’attività è diretta alla comprensione di questa prima fase studiando in particolare le molecole costituenti i farmaci, ed in certi casi i farmaci stessi,
utilizzati come radiosensibilizzatori in radioterapia. L’effetto dell’ambiente in cui queste molecole sono inserite è simulato inserendo queste molecole in cluster omogenei o idratati. Le proprietà strutturali di queste molecole e la reattività degli ioni prodotti dalla radiazione sono studiati mediante metodi DFT.

 
Pubblicazioni rilevanti

 

 

Spettrometria di massa e deposizioni di molecole per applicazioni biosensoristiche

La spettrometria di massa è uno strumento utile per diverse applicazioni analitiche ed è lo strumento ideale per la preparazione di molecole in uno stato di carica e composizione ben definiti. Questa tecnologia è utilizzata nei nostri laboratori per determinare la struttura di molecole in fase gassosa e studiare i modelli di frammentazione
indotti dalle radiazioni attraverso il rilevamento e l'analisi dei loro prodotti di frammentazione. Può essere utilizzato per campioni che possono essere portati in fase gassosa attraverso evaporazione termica a partire da fase solida o liquida. Lo studio in fase gassoa di molecole a complessità crescente è invece effettuato attraverso
l’utilizzo di una sorgente di ionizzazione Elettrospray utilizzata per studi diagnostici, esperimenti di eccitazione/ionizzazione o deposizione controllata.  La stessa tecnica è utilizzata in condizioni standard per la deposizione di film sottili di molecole bioattive, su diverse superfici come elettrodi serigrafati per la produzione di biosensori.
Allo studio sperimentale si affianca un approccio teorico basato sulla dinamica molecolare classica, che permette di trarre informazioni sulle proprietà strutturali e dinamiche delle biomolecole analizzate.

 
Pubblicazioni rilevanti

 

 

J. Chiarinelli, P. Bolognesi, and L. Avaldi
Ion optics simulation of an ion beam set-up coupled to an electrospray ionisation source, strengths and limitations
Review Scientific Instruments 2020 (submitted)
 

Strumentazione

TOF DEPEST LAB ESI
 

Collaborazioni

  • Politecnico di Milano dipartimento di Fisica, nell’ambito del progetto PRIN “Predicting and controlling the fate of bio-molecules driven by extreme-ultraviolet radiation”. Collaboratori: Mauro Nisoli, Rocio Borrego Varillas.
  • Università Sapienza, nell’ambito dello studio delle dinamiche di interazione tra ioni radicali e molecole nelle alte atmosfere. Collaboratori : Antonella Cartoni
  • Universidad Autonoma de Madrid, nell’ambito della simulazione teorica della frammentazione di molecole (Progetti COST XLIC e COST MD-Gas) Collaboratori: Manuel Alcami, Fernando Martin, Sergio Tendero Diaz , Dario Barreiro Lage
  • CNRS- CIMAP , nell’ambito dello studio di interazioni tra fasci di ioni multiplamente carichi e molecole radiosensibilizzatori. Collaboratori: Alicja Domaracka
  • Université Caen Normandie e GANIL/ Collaboratori: Patrick Rousseau
  • Elettra Sincrotrone Trieste nell’ambito degli studi dell’ itnerazione radiazione-materia con radiaizone di sincrotrone e free electron laser. Collaboratori: Kevin Prince, Robert Richter, Oksana Plekan, Carlo Callegari
  • Soleil Source Optimisée de Lumière d'Énergie Intermédiaire de LURE,,nell’ambito dello studio di interazioni di radiazione ionizzante e cluster omogenei e idratati di molecule radiosensibilizzatori. Collaboratori: Aleksandar Milosavljevic
  • Stockholm University , Dept. Physics nell’ambito dei progetti MAECI+COST Collaboratori: Henning Zettergren, Mark Stocket, Henning Schmidt, Eric Cederquist)
  • Institute of Physics , University of Belgrade
  • Institute of Physics , Universitè de Lorraine, nell’ambito dello studio della fotoionizzazione doppia di molecole e delle correlazioni eltetroniche. Collaboratori : Ugo Ancarani
  • Università della Tuscia (Viterbo) nell'ambito delle simulazioni di dinamica molecolare di biomolecole complesse in interazione con solventi e substrati. Collaboratore : Stefano Borocci
  • CNR- Istituto di Cristallografia, nell’ambito della produzione e caratterizzazione di biosensori. Collaboratori : V. Scognamiglio, A. Antonacci
  • CNR-Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati Mauro Satta, Pietro Calandra
  • Biosensor Snc .T. Giardi
  • Microsis Collaboratore: R. Antoniucci
  • Swiburne University of Technology (Melbourne, Australia) nell’ambito dell’interpretazione di spettri di fotoemissione di valenza e di core di molecole di interesse biologico

 

Progetti MDA

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