Il Prof. Giuseppe Falini (GF), Dottore di ricerca in Chimica, è professore ordinario di chimica generale ed inorganica presso il Dipartimento di Chimica "Giacomo Ciamician" dell' Alma Mater Studiorum - Università di Bologna. GF insegna il laboratorio chimica generale e inorganica e chimica allo stato solido agli studenti in Chimica presso la Scuola di Scienze dell'Università di Bologna. Inolltre, GF insegna sui processi di biomineralizzazione alla International School in Crystallization che si svolge a Granada (Spagna).
GF ha trascorso diversi periodi di studio e ricerca all'estero:
(i) È stato ospite al Weizmann Institute of Science (Israele) di professionisti. L. Addadi e S. Weiner (1995-1997) per studiare il ruolo della matrice organica nella deposizione controllata di polimorfi di carbonato di calcio in gusci di molluschi;
(ii) Ha condotto ricerche su questo argomento presso l'Università della California di Santa Barbara a Santa Barbara, USA, (1998) sotto la guida del Prof. G. D. Stucky e del Prof. D. E. Morse;
(iii) Ha frequentato la University of Southern California a Los Angeles, USA (2005), dove con laProf. J. Moradian Oldak ha focalizzato la ricerca sulla formazione dello smalto.
Le attività di ricerca di GF sono principalmente indirizzate nel campo della biomineralizzazione e della cristallografia macromolecolare. Può essere riassunto nei seguenti temi:
- lo studio della struttura cristallina mediante cristallografia a raggi X di macromolecole e minerali biologici coinvolti nei processi di biomineralizzazione del carbonato di calcio;
- la progettazione e la preparazione di superfici innovative di ispirazione biologicaper la cristallizzazione di macromolecole biologiche; - lo studio della deposizione di carbonato di calcio nei coralli e gli effetti della temperatura e dell'acidificazione dell'oceano sui meccanismi di crescita;
- lo studio della struttura del bisso da cozze e chitina dei calamari e l'applicazione di questi materiali per la preparazione di nuovi biomateriali;
- il riutilizzo di conchiglie di scarico per la preparazione di nuovi materiali avanzati per applicazioni cementizie e in nano-medicina e rigenerazione tissutale.
Le attività di ricerca di GF sono svolte attraverso l'uso di diverse tecniche sperimentali. Egli ha accesso a sorgenti di luce di sincrotrone (a Trieste, Grenoble e Brookhaven) per lo studio tramite diffrazione a raggi X della struttura cristallina di macromolecole biologiche e per la determinazione del riconoscimento molecolare all'interfaccia inorganico-organica. Usa microscopi elettronici (SEM, ESEM, TEM e Cryo-TEM) e microscopi a scansione di sonda per studiare l'interazione tra fasi minerali e bio-polimeri.
GF è responsabile del gruppo di biocristallizzazione e la biomineralizzazione presso il Dpartimento di Chimica dell'Università di Bologna. GF è un ricercatore leader nello studio dei processi di biomineralizzazione, con contributi ampiamente riconosciuti nei campi del controllo della deposizione di minerali di rilevanza biologica su matrici bio-macromolecolari e sulla cristallografia bio-macromolecolare. La sua attività di ricerca avviene in collaborazione con altri gruppi leader nella biomineralizzazione, come: Prof. Mass (Haifa University, Israele), Prof. B. Pokroy (Technion, Israele), Prof. Z. Dubinsky (Bar Ilan University, Israele ), Prof. Peter Fratzl (Istituto Max Planck, Germania) e Dr. Kralj (Istituto Ruder Boškovic, Croazia).
GF è co-autore di articoli scientifici pubblicati in riviste prestigiose, come Science and Nature, ed è stato guest editor del Journal of Crystal Growth. GF è coautore di oltre 170 pubblicazioni scientifiche (H-index = 36) su riviste internazionali ad alto fattore d'impatto. L'elenco di pubblicazioni di GF comprende due articoli Science, uno su Nature Climate Change, uno su Nature Communications, uno su PNAS e due su Angewandte Chemie. GF è stato invitato a presentare le sue attività di ricerca in oltre 30 conferenze e scuole internazionali e nazionali. Diversi studenti hanno svolto tesi di master e di dottorato sotto la supervisione di GF. Molti di loro ora sono impiegati in industrie italiane o stanno facendo il loro dottorato di ricerca o postdoc in università nazionali e straniere. Attualmente, GF è supervisore di due studenti di dottorato. Studenti Erasmus e di Master Internazionali visitano periodicamente il laboratorio di GF svolgendo ricerche sulla biomineralizzazione e sul processo di cristallizzazione delle proteine.
Dall'inizio della sua carriera, GF ha affrontato questioni cruciali nel campo della biomineralizzazione e della cristallografia macromolecolare.
1. Nel 1996 ha svolto un lavoro pionieristico sul controllo del polimorfismo del carbonato di calcio nelle conchiglie di molluschi (Falini et al., 1996, Science). Prima GF ha dimostrato, in opposizione a ciò che credeva in quel momento, che gli organismi possono controllare il polimorfismo solo utilizzando proteine specifiche in un ambiente controllato. Dopo questo studio pionieristico una moltitudine di pubblicazioni ha affrontato il tema (oltre 1100 citazioni, tra cui circa 20 in Nature and Science).
2. GF ha anche studiato la deposizione di fosfato di calcio nello smalto. Era noto che la deposizione dello smalto coinvolgesse una famiglia di proteine chiamate amelogenina. La ricerca condotta dal suo team, in collaborazione con il ricercatore della University of Southern California, ha dimostrato che queste proteine subiscono un processo gerarchico di aggregazione controllando la deposizione orientata del fosfato di calcio (Du et al., 2005, Science, oltre 300 citazioni).
Oggigiorno, GF sta affrontando lo studio della biomineralizzazione affrontando gli effetti dell'acidificazione degli oceani. Questo studio riguarda principalmente i coralli e alcune alghe calcificanti.
3. GF ha co-dimostrato che l'acidificazione degli oceani influenza solo la macrostruttura dello scheletro corallo (Fantazzini et al., Nature Commun.), Mentre modifica la mineralogia delle alghe calcificate (Goffredo at al. 2014, Nature Climate Changes). Questi studi hanno mostrato chiaramente come gli effetti dell'acidificazione dell'oceano sulla calcificazione degli organismi marini siano correlati al grado di controllo biologico che gli organismi esercitano sul processo di calcificazione. Negli organismi che hanno il più alto livello di controllo il processo di calcificazione non è influenzato dall'acidificazione dell'oceano. Questa importante scoperta indica che gli organismi più complessi dal punto di vista biologico sono i più colpiti dall'acidificazione degli oceani.
4. GF ha recentemente iniziato una ricerca sulla sintesi di nuovi biomateriali da biopolimeri naturali utilizzando un approccio basato sulla parziale destrutturazione dell'organizzazione gerarchica dei biopolimeri e sul loro riassemblaggio controllato. Questo approccio è stato applicato alla chitina (Ianiro et al, 2014, Marine Drugs) ed è in utilizzo per il bisso e le conchiglie di Mytilus galloprovincialis. Questo approccio innovativo consente di preservare nel materiale sintetico molte delle proprietà chimiche, fisiche e meccaniche uniche del biomateriale naturale.
La ricerca di GF e dei suoi colleghi ha attirato l'attenzione delle industrie. Il gruppo Hidelberg-Italcementi, la più grande azienda europea per la produzione di cementi, ha collaborato con il gruppo GF per la produzione di un cemento basato sull'applicazione dei principi di biomineralizzazione.
Finanziamenti per la ricerca (ultimi 5 anni)
2010-2016 European Research Council (co-PI), European Union’s Seventh Framework Program (FP7/2007-2013)/ERC grant agreement no. 249930 (CoralWarm: Corals and global warming: the Mediterranean versus the Red Sea). (€ 3354000)
2011-2013 Italcementi ITG group “Develop of New Grinding Aids” (€ 85000)
2013-2015 Ministry of Foreign Affairs of Italy Binational project Italy-Israel “CaFuMa”(€ 40,000)
2014-present Member of Graphene Flagship Consortium (€ 80,000 per year)
