NOME GRUPPO CHIMICA ORGANICA ED INORGANICA
RESPONSABILE SCIENTIFICO Prof. Antonio Arcadi, DSFC - Università L'Aquila
SITO WEB  
SETTORI ERC PE4_10, PE4_18, PE4-6, PE4_8, PE5_1, PE5_10, PE5_16, PE5_17, PE5_3, PE5_8
Componenti (personale strutturato) Cerichelli G., Crucianelli M., De Angelis F., Fioravanti G., Mucciante V., Marinelli F., Rossi L., Santucci S., Spreti N., Ottaviano L.
Presentazione Il gruppo svolge attività di ricerca in diversi ambiti della Chimica Organica, dei Fondamenti delle Scienze Chimiche e Sistemi Inorganici e dei Fondamenti Chimici delle Tecnologie, utilizzando un ampio spettro di metodologie sperimentali e tecniche spettroscopiche di identificazione dei composti che comprendono la Risonanza Magnetica Nucleare (RNM), la spettrometria di Massa, IR e UV. L’utilizzo di queste tecniche permette di comprendere le proprietà strutturali, elettroniche, spettroscopiche e catalitiche dei sistemi studiati al fine di aiutare la comprensione e l’interpretazione dei dati sperimentali.
Argomenti trattati

Il gruppo svolge la sua attività nei seguenti ambiti di ricerca:

- Chimica supramolecolare e nanotecnologie
Una tematica di ricerca riguarda lo "Studio di nuovi sistemi nanostrutturati per applicazioni nel campo delle bioconversioni." L’utilizzo di additivi idrosolubili (tensioattivi di sintesi, liquidi ionici, polimeri naturali, etc.) può modificare in modo significativo le proprietà catalitiche di un enzima e gli effetti risultanti dipendono profondamente dalla struttura fine dell’additivo selezionato. L’aumento dell’attività e/o stabilità, oltre a rivestire una rilevanza scientifica, può anche aprire la possibilità di sviluppi applicativi. Un metodo alternativo e promettente per la stabilizzazione enzimatica consiste nell’immobilizzazione su un supporto solido, permettendo un facile recupero sia dei prodotti della reazione che del catalizzatore. L’efficienza del biocatalizzatore è strettamente dipendente dalle caratteristiche del supporto solido e dal metodo di immobilizzazione. La tecnologia sol-gel è comunemente utilizzata per la produzione di materiali nanostrutturati grazie alla semplicità del processo e alla sua versatilità. Inoltre le proprietà chimico-fisiche dei materiali ottenuti possono essere facilmente modulate tramite l’aggiunta di opportuni additivi durante la sintesi della matrice stessa.
Un'altra tematica riguarda la "Sintesi e caratterizzazione chimico-fisica di tensioattivi e studio di aggregati supramolecolari." In particolare l'investigazione è centrata sullo studio di micelle e liposomi attraverso misure di NMR, spettroscopia UV-vis., fluorescenza, DLLS e calorimetria a scansione differenziale. La ricerca è focalizzata sulla formulazione e caratterizzazione di liposomi costituiti da fosfolipidi naturali e tensioattivi sintetici per la veicolazione di fotosensibilizzatori in terapie tumorali ed antibatteriche e per lo sviluppo di sensori a base lipidica: quest’ultima applicazione è l’oggetto di un progetto di ricerca FIRB volto a sviluppare un sensore per rilevare l’attività di tre enzimi coinvolti nel metabolismo delle pirimidine bersaglio di un potente chemioterapico, il 5-fluorouracile (5-FU). Il rilevamento e dosaggio di questi enzimi è critico poiché il farmaco ha una finestra terapeutica molto ristretta, se non dosato correttamente può avere scarsa efficacia o addirittura essere letale. I liposomi progettati per questa applicazione sono funzionalizzati e formulati in modo tale che l'interazione degli enzimi bersaglio con il corrispondente substrato ancorato al doppio strato lipidico possa indurre una risposta di tipo ottico. In questo ambito, parte delle attività di ricerca sono indirizzate allo a) "Sviluppo di sistemi di veicolazione di farmaci" basato su liposomi cationici e finalizzato ad aumentare la specificità del farmaco verso le cellule target, minimizzando gli effetti collaterali. b) Funzionalizzazione di vetrini con coloranti (Congo Red) in presenza di tensioattivi per ottenere sensori per la rivelazione di analiti (metalli pesanti, poliammine). c) Calcoli teorici per la predizione di spettri UV-vis, verifica sperimentale della previsione teorica in vari mezzi. Sono state studiate le transizioni UV-Vis a bassa energia della p-nitroanilina: in acqua, metanolo e in presenza di micelle zwitterioniche. d) E’ stato seguito il profilo metabolico mediante NMR per la ricerca di nuovi biomarker diagnostici del tumore alla prostata (PCa) evidenziando l’influenza dell’obesità sulla fisiologia cellulare cancerogena. d) E' stata valutata la modifica delle proprietà chimico-fisiche delle superfici di sistemi a ridotta dimensionalità (nanostrutturati), tramite funzionalizzazione chimica. e) Sono studiate le proprietà di bagnabilità di alcuni materiali bidimensionali, come il grafene ossido, al fine di modificarne la compatibilità con la materia vivente, tramite l’autoassemblamento di monostrati e/o la formazione di derivati biocompatibili

- Green Chemistry e Catalisi organometalica
L’attività di ricerca prevalente è basatasi occupa sullo sviluppo di nuove metodologie alternative di Chimica Sostenibile volte alla preparazione di differenti classi di composti e intermedi di chimica fine di interesse in campo industriale, farmaceutico, biologico, etc. in accordo con i principi della Green Chemistry. Particolare importanza dal punto di vista della sostenibilità è attribuita allo sviluppo di procedure ad alta efficienza atomica. L'impiego di tecnologie elettrochimiche e dei complessi dei metalli di transizione come efficaci tools per lo sviluppo di procedure alternative di composti ad alto valore aggiunto sono molto stimolanti. I complessi dei metalli di transizione, la cui azione catalitica può essere finemente modulata variando le caratteristiche elettroniche e steriche sia del metallo che dei leganti, rappresentano uno strumento molto importante per tale scopo. Inoltre la catalisi dei metalli di transizione consente lo sviluppo di procedure sequenziali e multicomponenti. Tali procedure offrono notevoli vantaggi rispetto alle procedure convenzionali di sintesi lineare consentendo la formazione diretta del target desiderato a partire dagli opportuni precursori senza necessità di isolamento e purificazione di prodotti intermedi. Esse, pertanto, vengono ad assumere un ruolo determinante al fine di una maggiore sostenibilità del processo sintetico. Una linea di ricerca attiva comporta lo sviluppo di metodologie sostenibili per la sintesi di sistemi eterociclici di interesse dell'industria farmaceutica e per la preparazione di materiali innovati per devices optoelettronici mediante lo sviluppo di nuovi sistemi catalitici a base di metalli di conio (Au, Ag, Cu) e della catalisi di complessi di palladio. Risultati incoraggianti si sono ottenuti per la preparazione di indoli, benzofurani e cromeni funzionalizzati medianti processi sequenziali one pot. Un'altra linea è basata sull'applicazione della catalisi orgonametallica alla trasformazione di prodotti di scarto dell'industria vitoolearia tipica del territorio abruzzese in prodotti ad alto valore aggiunto. In particolare si è studiata la conversione del tirosolo in prodotti ad alto valore aggiunto. Verrà dedicata attenzione allo studio e allo sviluppo di nuove procedure per l’eterogeneizzazione di catalizzatori a base di metalli di transizione o biocatalizzatori, su matrici ibride organiche/inorganiche, per lutilizzo nelle reazioni di ossifunzionalizzazione (catalisieterogenea), in condizioni selettive ed eco-compatibili. Inoltre una linea di ricerca prevede lo sviluppo di nuove metodologie o la rivisitazione di metodi classici di sintesi attraverso l'applicazione delle tecnologie elettrochimiche alla sintesi organica. Infine viene studiata la possibilità di recuperare l'anidride carbonica direttamente o indirettamente attraverso lo sviluppo di reazioni di carbossilazione (chimica o elettrochimica) oppure attraverso lo sviluppo di nuovi sistemi adsorbenti di interesse industriale.

- Strumenti e Metodologie
- Uso di tecniche strumentali GC, GC-MS, ESI-MS, HPLC, FT-IR, UV-Vis, NMR, ICP-MS, EPR, SEM, TEM, XPS e misure di suscettività magnetica per la caratterizzazione chimica e fisica dei catalizzatori e dei composti di chimica fine sintetizzati.
- Utilizzo di metodologie di eterogeneizzazione di complessi organometallici basati sulle tecniche più comuni del tipo sol-gel o layer-by-layer.

Apparecchiature importanti SPETTROMETRO FT-NMR SUPERCONDUTTORE AVANCE IIITM 400 Bruker. FT-IR Perkin-Elmer. HPLC Waters Breeze. GC/MS Saturn 2100 T

 

 

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