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Area Progettuale: PM.newArea001 – Chimica Verde e Processi Sostenibili

 

Il rilievo dell’Area Progettuale

Nell’ambito della Chimica Verde e Processi Sostenibili si intende mettere a sistema le conoscenze sviluppate per investire in ricerca ed innovazione sostenibile rispondendo alla richiesta pressante di offrire soluzioni per l’innovazione di prodotto e di processo nell’industria chimica e lo sviluppo di nuove fonti energetiche alternative ai combustibili fossili. L’attuale sfida ambientale che coinvolge tutti i settori produttivi e in particolare l’industria chimica è una straordinaria occasione per ripensare la società e l’economia in chiave “green”, per spingere sul terreno avanzato dell’innovazione e della sostenibilità le nostre imprese, per renderle più competitive e resilienti. Recentemente, la Commissione Europea ha approvato una serie di misure per facilitare la transizione verso “un’economia circolare”: un modello che prevede il massiccio utilizzo delle fonti rinnovabili (elemento centrale della sostenibilità). L’economia verde abbraccia diversi settori dell’economia nazionale, da quelli più tradizionali a quelli “high tech”, dall’agroalimentare all’edilizia, dalla manifattura alla chimica, dall’energia ai rifiuti e coinvolge migliaia di piccole e medie imprese che hanno colto l’opportunità di questa nuova prospettiva di sviluppo. Diventa quindi necessario investire in ricerca ed innovazione sostenibile al fine di offrire soluzioni per l’innovazione di prodotto e di processo nell’industria chimica. Si richiede, quindi, la realizzazione di componenti e condizioni (es.: catalizzatori nanostrutturati versatili di nuova concezione), L’obiettivo finale è quello di raggiungere il 100% di selettività nella produzione di molecole elaborate, con un basso costo ambientale.

Gli obiettivi dell’Area Progettuale

L’area progettuale “Chimica Verde e Processi Sostenibili” è focalizzata sulla messa a sistema delle competenze dei ricercatori per contribuire:
– all’innovazione dei processi chimico-fisici in termini di efficienza (anche energetica) e selettività, attraverso lo sviluppo di sistemi atti anche ad ottimizzare le prestazioni di generatori, distribuzione e storage di energia;
– alla valorizzazione di feedstock rinnovabili attraverso lo sviluppo di tecnologie chimiche e biotecnologiche per una chimica che sia realmente sostenibile e zero-waste.
– allo sviluppo di processi innovativi nel settore energetico per lo sviluppo dell’energia da fonti rinnovabili. Miglioramento dell’efficienza dei sistemi fotovoltaici attraverso approccio biomimetico. Superamento delle difficoltà tecnologiche che ancora ostacolano la transizione verso un diffuso utilizzo dell’idrogeno come vettore energetico;
– mettere a sistema le conoscenza della chimica del biossido di carbonio, migliorando le tecnologie Carbon Capture and Sequestration e sviluppando compiutamente una chimica, ancora in embrione, basata sull’impiego efficiente della CO2, (Carbon Capture and utilization) come risorsa da affiancare alle biomasse per produrre chemicals (bioraffineria) a basso impatto ambientale nei campi delle plastiche, degli Intermedi chimici, dei coadiuvanti di processo etc., e nuove fonti energetiche (biocombustibili);
– Modeling computazionale in sistemi di interesse ambientale ed energetico
– Mettere a sistema le strumentazioni per la realizzazione di infrastrutture integrate.

 

 

Il rilievo dell’Area Progettuale

La nanomedicina, applicazione della nanotecnologia nel settore della salute, offre numerose e promettenti possibilità per sviluppare in modo significativo nuove metodologie di diagnosi e terapie mediche atte a migliorare la qualità della vita. La nanomedicina rappresenta un ampio settore scientifico che si estende dalla diagnostica in vitro ed in vivo alla tecniche terapeutiche includendo targeted drug delivery e medicina rigenerativa, interfacciando nano-materiali (strutture, superfici, particelle, etc.) o strumenti analitici con sistemi umani (cellule, tessuti, etc.) ed insieme al “drug discovery” su basi molecolari permette di realizzare un approccio sistematico per disegnare una medicina personalizzata.

Nella specifica area progettuale l’approccio scientifico e tecnico è di tipo orizzontale analizzando i vantaggi di tecnologie interdisciplinari e convergenti per lo sviluppo di metodologie innovative nell’area dell’imaging molecolare, targeted drug delivery, medicina rigenerativa e biosensoristica. Tale approccio è inteso a definire nuove strategie per l’avanzamento di tecnologie per lo sviluppo su base molecolare di nuove molecole di sintesi o naturali ad attività diagnostica e terapeutica per patologie ad alto impatto sociale (ad es. neoplastiche, musco-scheletrico e neurodegenerative e metaboliche), e con applicazione nella rigenerazione di tessuti/organi patologici.

Inoltre, le attività coinvolte in tale area mirano a realizzare una network di nano-medicina ed a potenziare le infrastrutture già disponibili presso i soggetti coinvolti.

Gli obiettivi dell’Area Progettuale

Gli obiettivi riguardano la Medicina Rigenerativa ed la Medicina Personalizzata.

Nell’ambito della Medicina Rigenerativa le attività interessano:

– Sviluppo di nuovi biomateriali multi-funzionali (extracellular matrix analogues) per la rigenerazione e riparazione dei tessuti. La progettazione dei materiali “bioinspired” sarà connessa allo sviluppo di nuove micro e nano tecnologie additive (es. 3D printing combinata con l’imaging technology) per realizzare strutture personalizzate.

– Drug-delivery, attraverso lo studio di matrici capaci di rilasciare farmaci e biomolecole con cinetiche programmate in siti specifici. Tecniche di “drug-delivery” accoppiate allo sviluppo di nuove molecole e nanomateriali per molecular imaging rappresentano una innovativa soluzione per effettuare contemporaneamente diagnosi e terapia (Teranostic).

Nell’ambito della Medicina Personalizzata le attività sono così sintetizzate:

– Sviluppo di nuovi agenti terapeutici attraverso strumenti quali la proteostasi, la metallostasi, la chimica combinatoriale, la biologia e la chimica strutturale, lo screening di repertori molecolari, le tecnologie “omiche” per il profiling molecolare, trascrittomico, proteomico e metabolomico/lipidomico;

– Sviluppo di materiali e sistemi molecolari per applicazioni anche in molecular imaging per la diagnosi precoce e selettiva di differenti patologie;

– Sintesi e semi-sintesi organica e biorganica, caratterizzazione di nuove molecole con specifiche proprietà biochimiche. Identificazione e ottimizzazione di sostanze naturali di origine vegetale e in organismi marini di interesse biologico e biomedico;

– Sviluppo di processi innovativi nei settori delle biotecnologie mediche e farmaceutiche e nella nutraceutica;

– Sviluppo di modelli e metodologie computazionali per descrivere la struttura e le proprietà di sistemi a diversa complessità ad attività biologica;

– Sviluppo di microsistemi analitici e bio-sensori, impiantabili, miniaturizzati e wireless, per monitoraggio e diagnostica.