Gruppi di Lavoro
WG1. Dalle molecole alla vita
Si occupa dello studio delle interazioni fra molecole organiche, ioni metallici e network biologici (genetici, metabolici, epigenomici etc) al fine di comprendere, manipolare e ingegnerizzare i sistemi biologici. Verranno combinate conoscenze avanzate di scienze chimiche e biomolecolari allo scopo di esplorare le frontiere della synthetic biology e systems biology/chemistry. Le competenze presenti in Dipartimento e riconosciute internazionalmente nel campo dello studio delle interazioni molecolari e biomolecolari, potranno compiere un ulteriore salto di qualità, affrontando sistemi di maggior complessità ed interesse applicativo. Nel quadro del programma di COMP-R, il WG1 opererà su diverse tematiche strategiche, per ottenere dai sistemi biologici processi e materiali sostenibili, nonché applicazioni per la rigenerazione ambientale, che vanno dalla valorizzazione di residui alla diminuzione degli sprechi, dalla descrizione della biodiversità genetica e molecolare negli ambienti, allo studio degli impatti ambientali sugli organismi.
WG leaders: Prof.ssa Elena MAESTRI - Prof. Mauro CARCELLI
WG2. Dalle molecole ai materiali
Si occupa dello studio delle relazioni fra struttura e proprietà nei materiali molecolari e polimerici, con particolare riferimento ai composti per la fotonica ed elettronica avanzate, e alla loro interazione con i substrati inorganici. Il binomio sintesi/chimica supramolecolare consente di ingegnerizzare a livello atomico le proprietà dei materiali in processi di sintesi bottom-up completamente controllati. Lo sviluppo di materiali avanzati e multifunzionali con capacità autoriparanti, autodiagnostiche e riprocessabili, biocompatibili per applicazioni bio-mediche, (compositi avanzati, fluorofori per microscopia, nanoparticelle per teranostica, biopolimeri, materiali bio-responsive) si inserisce naturalmente nel progetto di sviluppo, a partire dalle solide e internazionalmente riconosciute attività di ricerca nel settore. Particolare attenzione verrà riservata alla ricerca sui materiali di riuso ed in particolare al concetto di “urban mining” per individuare strategie di approvvigionamento più sicuro e sostenibile di elementi e materie prime critiche.
WG leaders: Prof. Enrico DALCANALE - Prof.ssa Paola IACUMIN
WG3. Dalle molecole ai dispositivi
Si occupa della realizzazione di sistemi sensoristici smart IoT basati su nanomateriali funzionali e su recettori o biorecettori per il monitoraggio di comparti ambientali importanti per lo studio degli ecosistemi. Altre attività del WG saranno focalizzate sullo sviluppo di dispositivi innovativi sia per la rimozione che per l’estrazione selettiva di contaminanti persistenti ed emergenti per determinazioni ultra-sensibili mediante tecniche di cromatografia-spettrometria di massa. Saranno infine sviluppati metodi con riferibilità metrologica basati sulla micro-spettrometria Raman e su tecniche di microscopia elettronica a scansione ambientale per la caratterizzazione di micro- e nanoplastiche quali contaminanti emergenti in ecosistemi acquatici in accordo agli obiettivi dell’Unione Europea di armonizzazione di metodologie analitiche per la valutazione della contaminazione da micro- e nanoplastiche nell'ambiente.
Proprietà emergenti nell’azione del WG3 nascono dall’interazione tra la chimica analitica di eccellenza e altre competenze dipartimentali in ambito geologico e biologico, orientate alle nuove frontiere nel monitoraggio e recupero di siti contaminati e all’utilizzo di bioindicatori di qualità ambientale in sistemi naturali, urbani e negli agroecosistemi.
WG leaders: Prof.ssa Maria CARERI - Prof. Marco BARTOLI
WG4. Dai modelli alla complessità
La comprensione dei sistemi complessi richiede lo sviluppo di modelli teorici e sperimentali, essenziali per evidenziare le interazioni fondamentali esistenti tra le diverse componenti di sistemi di interesse chimico e biologico. Il WG4 è dunque dedicato a diverse tecniche di indagine fondamentali: spettroscopia ottica lineare e non-lineare anche di sistemi chirali, spettroscopie di fluorescenza e Raman, tecniche di microscopia ed imaging, sequenziamento del DNA microbico, etc. Allo studio sperimentale si affianca lo studio teorico e computazionale di sistemi molecolari e supramolecolari, colloidali, nanostrutturati, cristallini e di sistemi biologici come le popolazioni microbiche. I fenomeni di primario interesse sono: trasferimenti di elettroni e di energia (cruciali in ambiti che spaziano dal bioimaging ai sistemi fotosintetici, alle celle solari e agli OLED), le interazioni intermolecolari e di intorno, le interazioni ecologiche in comunità microbiologiche complesse ed il network metabolico associato.
WG leaders: Prof.ssa Francesca TERENZIANI - Prof. Riccardo PERCUDANI
WG5. Sostenibilità ambientale
Il gruppo di lavoro affronta la sostenibilità ambientale mediante lo studio della componente vivente nei sistemi naturali, urbani, industriali e negli agroecosistemi, in relazione alle componenti abiotiche e ai cambiamenti globali in atto. La componente vivente è studiata a diversi livelli di organizzazione, dalle molecole, ai processi, alle forme di interazione che si instaurano nelle comunità di organismi e tra gli organismi e l’ambiente fisico-chimico che li ospita. L’ipotesi fondante del gruppo di lavoro è che la sostenibilità ambientale possa essere raggiunta attraverso un percorso trasversale di studio dei processi biochimici, biologici, ecologici ed etologici e delle interazioni multiple con le componenti abiotiche degli ecosistemi. Fanno parte del gruppo di lavoro ricercatrici e ricercatori in ambito chimico, biochimico, biogeochimico, geologico, ecologico ed etologico che si occupano di biodiversità e funzionamento degli ecosistemi, di ricerca di georisorse, di tutela del territorio, di bonifica di siti contaminati e di rigenerazione ambientale, preferenzialmente mediante approcci circolari e soluzioni basate sulla natura.
WG leaders: Prof. Fulvio CELICO - Prof. Donato Antonio GRASSO
WG6. Processi e sintesi
Si occupa dello studio teorico e sperimentale finalizzato allo sviluppo di processi chimici e biotecnologici sostenibili per la sintesi e lo scaling up delle produzioni chimiche, per la riduzione dell’impatto ambientale, la rigenerazione degli ambienti degradati, la riduzione di sprechi e scarti e per l’efficientamento energetico. A titolo esemplificativo e non esaustivo, il WG si occuperà di rimozione integrata – chimica e microbiologica – di materiali di scarto e di contaminanti emergenti (incluse le micro- nanoplastiche), strategie di riciclo per la produzione di intermedi per la chimica fine, metodologie di sintesi innovative a basso impatto ambientale, processi sintetici in flusso, uso di solventi alternativi (acqua, fluidi supercritici, liquidi ionici, solventi derivati da biomasse, deep eutectic solvents), impiego di input energetici alternativi (microonde, ultrasuoni o meccanochimica) e di catalizzatori di nuova concezione (organo-, foto, elettro- e biocatalizzatori) per l’attivazione di reazioni chimiche.
WG leaders: Prof. Andrea SECCHI - Prof. Alessio PERACCHI
