Istituto per i Processi Chimico Fisici

L’attività di ricerca è dedicata allo studio delle proprietà strutturali e dinamiche dei colloidi mediante approcci spettroscopici quali lo scattering elastico, quasi-elastico e anelastico, la fluorescenza risolta nel tempo, l’ottica non lineare, il dicroismo circolare e lineare e l’elettroforesi Doppler laser. I colloidi rappresentano un buon modello per la fisica e la chimica della materia soffice e trovano applicazioni interessanti come trasportatori di farmaci e, se opportunamente funzionalizzati, come sensori su scala nanoscopica.
I principali argomenti di ricerca riguardano:

Nuove metodologie per la nanomedicina
Oggi la diagnostica medica fa uso di strumentazioni accurate per l’identificazione precoce di patologie gravi, ma per alcune malattie degenerative (come, ad esempio, il morbo di Alzheimer, il diabete di tipo II, la degenerazione maculare senile), le cui cause non sono ancora chiare, una diagnosi precoce è non ancora disponibile. Rallentare il decorso della malattia è una delle strategie attuali. Riguardo a quelle malattie degenerative legate all’autocontrollo incontrollato di proteine (cioè proteine a base di amiloide o amilina), vengono sviluppate metodologie che sfruttano tecniche di scattering per verificare in vitro l’entità del fenomeno di aggregazione e l’efficacia dei peptidi sintetici. Per le patologie oculari è stata progettata e realizzata una nuova strumentazione basata sullo scattering Raman Risonante per studiare l’efficacia delle formulazioni farmaceutiche nel raggiungere la retina. Per il tessuto corneale si realizza un metodo che sfrutta la fluorescenza e la riflettanza diffusa per controllare e quantificare la concentrazione di un principio attivo assorbito nello stroma. Modelli matematici-fisici di meccanica ed elettrodinamica dei fluidi sono anche sviluppati per lo studio dei tessuti biologici.

Riconoscimento molecolare
L’insorgere di specifici ioni interagenti non covalenti tra diverse molecole è diventata uno degli argomenti più importanti in chimica, scienze ambientali, scienze della vita e scienze mediche con una grande attenzione ai recettori biologici. In questo contesto l’attività di ricerca è indirizzata allo studio della formazione di composti supramolecolari  sfruttando i cambiamenti della risposta spettroscopica (ad esempio proprietà di emissione risolte nel tempo, attività ottica indotta, carica superficiale) dei costituenti in conseguenza del legame. Lo studio della stabilità di legame del composto, anche in condizioni ambientali diverse del solvente, è uno strumento valido per ampie applicazioni nel campo dei sensori.

Drug delivery
L’integrazione di funzioni composite in un unico materiale è una grande promessa per la nanomedicina personalizzata, con l’obiettivo di migliorare l’efficacia terapeutica dei farmaci ed evitare il sovratrattamento di specifiche malattie. Le molecole multi-tasking, così come i sistemi autoassemblati e le nanoparticelle  funzionalizzate sono candidati promettenti per fornire farmaci a target biologici. Particolare interesse è dedicato allo studio delle proprietà fisico-chimiche, delle caratteristiche strutturali e della stabilità colloidale delle vescicole multi-funzionalizzate formate spontaneamente da macromolecole anfifiliche o da nanoparticelle multi-funzionalizzate. La loro convalida in termini di assorbimento cellulare o proprietà fotodinamiche (per quelle specie che possiedono cromofori specifici) viene eseguita anche sfruttando la microscopia a fluorescenza o la risposta spettroscopica sotto irradiazione luminosa (produzione di radicali dell’ossigeno).

Chiralità supramolecolare 
La capacità di imprinting di informazioni chirali da campi fisici esterni a livello supramolecolare è una proprietà affascinante per i sistemi autoassemblati. Tra i vari campi fisici veramente chirali, un’attenzione particolare è dedicata ai vortici idrodinamici, ai flussi convettivi e ai gradienti termici. Trovare la correlazione della risposta chirale alle perturbazioni fisiche asimmetriche con le caratteristiche strutturali di diversi sistemi può aiutare l’interpretazione razionale del fenomeno di rottura della simmetria che si verifica nella selezione chirale naturale.