Referente: Prof. Giuseppe Pellicane
Partecipanti: Prof. Archimede Rotondo (BIOMORF, UniMe, Italia), Prof. Mahmoud Soliman (Discipline of Pharmaceutical Sciences, University of KwaZulu-Natal, Sud Africa), Prof. Kristian Müller-Nedebock (Department of Physics, Stellenbosch University, Sud Africa), Prof. Enrique Lomba (Spanish National Research Council, Madrid, Spagna), Prof. Mesfin Tsige (Department of Polymer Science, University of Akron, Stati Uniti)
Simulazione al computer di modelli di interazione microscopica per applicazioni biomediche
Nell’ambito degli approcci computazionali di fisica della materia soffice e condensata (Monte Carlo, dinamica molecolare, teoria del funzionale della densità), ci proponiamo di studiare modelli di interazione di sistemi biologici (cellule, organuli, citoscheletro, soluzioni proteiche) e di interesse farmaceutico (potenziali inibitori di mutazioni o attività biologica di patologie umane) utilizzando una descrizione microscopica basata su diverse scale di tempo e di lunghezza.
L’ obiettivo consiste sia nella comprensione delle condizioni di stabilità meccanica/termodinamica a livello cellulare, le quali giocano un ruolo fondamentale nel metabolismo ed espressione genica delle cellule, che nella identificazione dei meccanismi di interazione di molecole biologicamente attive con le vie metaboliche rilevanti delle patologie, al fine di chiarire il potenziale terapeutico di nuovi approcci farmacologici.
Computer simulation of microscopic models for biomedical applications
We study interaction models of biological systems (cells, organelles, cytoskeleton, protein solutions) and pharmaceutical compounds (potential inhibitors of mutations or biological activity of human diseases) by using a microscopic description over different time and length-scales, within the mainstream computational approaches of soft-matter and condensed matter physics (Monte Carlo, dinamica molecolare, density functional theory).
Our goal is both to understand mechanical/thermodynamical stability at cellular level, which drive metabolism and gene expression of cells, and to identify interaction mechanisms of biologically active molecules with the relevant chemical pathways of the pathology, with the aim to clarify the therapeutic potential of new pharmacological approaches.
Referente: Prof. Giuseppe Pellicane
Partecipanti: Prof. Archimede Rotondo (BIOMORF, UniMe, Italia), Prof. Santi Prestipino (MIFT, UniMe, Italia), Dr Franz Saija (Istituto per i Processi Chimico-Fisici, CNR, Messina, Italia), Prof. Mesfin Tsige (Department of Polymer Science, University of Akron, Stati Uniti), Prof. Genene Tessema Mola, (School of Chemistry and Physics, University of KwaZulu-Natal, Sud Africa), Prof. Fabio Cinti (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Firenze, Italia)
Teoria e simulazione al computer di modelli di interazione microscopica per applicazioni tecnologiche
In questa linea di ricerca, utilizziamo approcci ab initio (quantum Monte Carlo, teoria del funzionale della densità) e standard (Monte Carlo, dinamica molecolare) di fisica della materia condensata per studiare, a partire dalle interazioni microscopiche, il diagramma di fase di aggregati bosonici e le proprietà elettroniche, interfacciali e morfologiche di materiali polimerici.
L’ interesse di questi studi è di tipo fondamentale in quanto le fasi stabili di aggregati bosonici in fisica dei sistemi quantistici fortemente correlati forniscono la base per usare atomi ultrafreddi quali simulatori quantistici; lo studio di materiali polimerici possiede invece importanti risvolti applicativi, in quanto essi sono ampiamente utilizzati in vari campi della scienza dei materiali, della nanotecnologia, della biomedicina e delle fonti di energia rinnovabili.
Theory and computer simulation of microscopic interaction models for fundamental and technological applications
In this line of research, we use ab initio (quantum Monte Carlo, density functional theory) and standard (Monte Carlo, molecular dynamics,) approaches of condensed matter physics to study, starting from the microscopic interactions, the phase diagram of bosonic aggregates and the electronic, interfacial, and morphological properties of polymeric materials.
These studies are of fundamental interest because the stable phases of bosonic aggregates in strongly correlated quantum physics provide the basis for using ultracold atoms as quantum simulators. The study of polymeric materials also has important applied implications, as they are widely used in various fields of materials science, nanotechnology, biomedicine, and renewable energy sources.
Progetti di ricerca finanziati in corso di cui il responsabile della linea di ricerca è anche responsabile scientifico del progetto
Titolo: Computational Study of Structure-Property Relationships in polymer blends relevant to OPV devices (MATS0087)
Finanziatore: NICIS Center of High-Performance Computing (CHPC) (www.chpc.ac.za)
Durata: Maggio 2016 – Novembre 2025