Progettazione, realizzazione, studio ed ottimizzazione di
materiali innovativi per i campi della sensoristica, diagnostica ed
imaging ambientale, biologico e medico. Tali materiali saranno
costituiti da sistemi chimici con particolari caratteristiche
fotochimiche, fotofisiche e/o elettrochimiche. Le principali linee
di ricerca possono essere raggruppate sotto tre diverse
tematiche:
1-progettazione, sintesi e caratterizzare di chemosensori
luminescenti per analiti di interesse ambientale e biologico con
proprietà fotofisiche significativamente influenzate
dall'interazione con l'analita, per lo sviluppo di sensori efficaci
basati su segnali ottici. Tra queste di particolare interesse sono
le sonde per ioni metallici in grado di passare le membrane
cellulari permettendo l'imaging della loro distribuzione
all'interno della cellula.
2-sintesi e studio di nanoparticelle di oro, argento, silice,
core-shell (nocciolo metallico-strato di silice, nocciolo
magnetico-strato di silice o nocciolo di silice e strato di
tensioattivo) e multistrato (vari strati di silice diversamente
derivatizzati). Nuovi metodi di sintesi permettono la loro
funzionalizzazione superficiale e/o interna con specie
luminescenti, redox-attive o con recettori specifici.
3- ottimizzazione ed eventuale unione di sistemi ottenuti dalle
due linee di ricerca precedenti al fine di ottenere materiali
adatti ad applicazioni in diagnostica medica (e non solo) per la
messa a punto di tecniche particolarmente sensibili per una
diagnosi precoce e, in seconda battuta, multianalita. Dopo tutte le
prove per applicazoni in vitro ed ex vivo,
l'obiettivo più ambizioso di questa parte della ricerca è ottenere
materiali adatti anche ad applicazioni in vivo.
La ricerca si propone di progettare, sintetizzare e studiare
sistemi supramolecolari in grado di svolgere funzioni utili
e con caratteristiche fotochimiche, fotofisiche ed
elettrochimiche particolarmente interessanti. Tali sistemi sono
spesso molto diversi tra loro ma presentano caratteristiche in
comune e soprattutto saranno tutti selezionati quali ottimi
candidati per realizzare materiali innovativi per i settori della
sensoristica, diagnostica ed imaging in campo sia ambientale che
biologico e medico. Le tematiche principali di questa attività di
ricerca sono tre:
1- Chemosensori Luminescenti: si vogliono progettare,
sintetizzare e caratterizzare chemosensori luminescenti e/o
cromogenici per vari tipi ioni metallici di interesse in vari campi
come quello ambientale (inquinanti come Hg) e biologico (K, Mg,
ecc.). Tale lavoro si inserisce in un tessuto di collaborazioni con
altri gruppi italiani e stranieri in alcuni casi già da anni
consolidate, in altri di nuova attivazione. Questo porterà allo
sviluppo di nuovi chemosensori efficaci basati su segnali ottici,
quali ad esempio assorbimento UV-VIS e/o luminescenza e/o
elettrochemiluminescenza significativamente influenzati dai
processi di interazione con l'analita "catturato" da
un recettore specifico nella maniera più efficace e selettiva
possibile. All'interno di questa tematica sono particolarmente
interessata a sonde per ioni metallici in cellule: si stanno
studiando diverse specie supramolecolari che riescono ad entrare
dentro le cellule passando attraverso le membrane cellulari per la
rilevazione qualitativa e quantitativa, in particolare, di ioni
magnesio. Tali specie cariche sono fondamentali in moltissimi
processi cellulari e variazioni nella loro concentrazione possono
essere molto dannose ma anche, in alcuni casi, diagnostiche di
gravi disfunzioni. Importantissimo risultato che vogliamo
raggiungere in questo studio è quello di riuscire ad ottenere un
imaging della distribuzione di tali specie all'interno della
cellula. La compartimentalizzazione, se presente, infatti, sarebbe
in grado di fornire preziose informazioni per chiarire i meccanismi
di molti processi cellulari.
2- Nanoparticelle: sintesi e studio di nanoparticelle di
oro, argento, silice, core-shell (nocciolo metallico-strato di
silice, core magnetico-strato di silice o nocciolo di silice e
strato di tensioattivo) e multistrato (vari strati di silice
diversamente derivatizzati). Queste ultime specie le prepariamo con
seguendo nuovi metodi di sintesi, alcuni messi a punto nei nostri
laboratori ed uno in particolare da noi brevettato, che permettono
non solo la derivatizzazione superficiale ma anche la
funzionalizzazione interna della ricopertura di silice con adatte
molecole organiche luminescenti, con siti redox-attivi o con
recettori specifici per differenti analiti. Sistemi
eterosupramolecolari di questo tipo sono molto interessanti già dal
punto di vista di uno studio di base, al fine di verificare se e
come le proprietà delle specie inglobate cambino, la loro capacità
di interazione a distanza, gli effetti causati
dalla immobilizzazione e dalla vicinanza reciproca e
l'influenza di un evenutale nocciolo metallico in tutto questo. La
versatilità di questi sistemi, inoltre, insieme alle loro tante
caratteristiche particolari li rendono candidati eccellenti per
applicazioni future in moltissimi campi. Tali sistemi derivatizzati
con molecole opportunamente scelte sono possono poi dare
autoorganizzazione, adsorbimento su superfici od elettrodi o ancora
funzionare come chemosensori luminescenti o elettroattivi. La
particolare disposizione delle molecole attive nella loro struttura
poi, può essere sfruttata per ottenere preziosi effetti di
amplificazione del segnale.
3- Messa a punto di tecniche multianalita per la diagnostica
medica: avvalendosi di alcune delle specie realizzate e
studiate nelle linee precedenti si vogliono ottenere nuovi
materiali innovativi da utilizzare nello sviluppo di metodi di
analisi d'immagine (imaging) ultrasensibili, in particolare metodi
di imaging ex vivo di tipo multianalita, per la
localizzazione simultanea di diverse biomolecole target (es.
proteine o sequenze geniche) in cellule o sezioni di tessuto. La
disponibilità di questi traccianti permetterà lo sviluppo di metodi
diagnostici con elevato potere prognostico e diagnostico, in quanto
renderanno possibile la ricerca simultanea di diversi biomarker di
una patologia. Per ottenere una sensibilità spinta delle analisi si
stanno mettendo a punto strutture in grado di dare amplificazione
passiva del segnale basate su nanostrutture di rivelazione
multicromoforiche.
