Sedi
Bari
La sede di Bari dell’Istituto di Cristallografia svolge studi e attività di ricerca, di base ed applicata, in vari campi della scienza, che spaziano dallo sviluppo di metodologie cristallografiche e di calcolo automatico per la diffrattometria a raggi-X da cristallo singolo e da polveri (settori in cui l’Istituto si è accreditato internazionalmente anche come un importante sviluppatore di algoritmi e software), alla chimica e biologia strutturale. Inoltre, l’Istituto si occupa di fisica della diffrazione, studia problematiche interdisciplinari della chimica strutturale, quali la modellistica molecolare nel campo biofarmacologico; svolge anche ricerche per lo sviluppo di composti ad azione biologica e farmacologica (antimicrobici, antitumorali ecc), studia materiali di interesse tecnologico quali nanomateriali strutturali e biomateriali innovativi, e, infine, sviluppa ricerca strumentale, realizzando anche biosensori, basati sulle tecniche di analisi delle proteine fotosintetiche, idonei a molteplici applicazioni ambientali, alimentari e medicali.
Per le sue specificità l’IC presenta, quindi, al suo interno differenti tipi di know-how, con competenze multidisciplinari indirizzate ad aree diverse, quali la Nanomedicina, le Bioscienze, la Chimica e la Biologia strutturale, la Chimica e la Fisica applicata, le Scienze dei Materiali con grosse potenzialità sia in termini di ricerca di base, sia in termini di ricerca applicata.
Roma
La sede di Montelibretti dell’Istituto di Cristallografia è situata all’interno dell’Area della Ricerca Roma1 e conta 23 unità di personale tra ricercatori, tecnologi, tecnici ed amministrativi.
Le attività di ricerca sviluppate dai ricercatori della sede di Montelibretti sono rivolte al miglioramento della salute dell’ambiente e dell’uomo attraverso lo sviluppo di tecnologiche green e a basso impatto ambientale applicabili in diversi comparti produttivi e lo sviluppo di nuove conoscenze in campo nutraceutico, farmaceutico, biomedicale ed energetico.
Gli obiettivi nella ricerca fondamentale e traslazionale vengono raggiunti attraverso l’integrazione di competenze multidisciplinari nei campi della chimica, biochimica, biologia molecolare, biofisica, bioinformatica e bioingegneria. In questo contesto, i ricercatori della sede hanno individuato nello studio di sistemi vegetali prodotti e processi con potenziale biotecnologico applicativo. Ad esempio lo sviluppo di tecnologie di estrazione green per il recupero e la valorizzazione di molecole bioattive dagli scarti della filiera agroalimentare; la coltivazione di biomassa algale per la produzione di biomateriali per il restauro di reperti lapidei e cartacei e la biofissazione della CO2; l’estrazione di fitometaboliti con proprietà benefiche sulla salute dell’uomo e lo sviluppo di nutraceutici; l’espressione e la cristallizzazione di enzimi ingegnerizzati per la cattura biomimetica della CO2; lo sviluppo e la caratterizzazione di nano/bio/materiali per il drug-delivery; lo sviluppo di sistemi di biosensori per il rilevamento di analiti di interesse ambientale, agroambientale e biomedicale e loro validazione in campo e su campioni reali; lo sviluppo di sistemi di telemonitoraggio in campo biomedico e ambientale.
Si affrontano, inoltre, studi finalizzati allo sviluppo di nuove molecole farmacologicamente attive, sia di origine vegetale che biomimetiche, per il trattamento di patologie umane e fitopatie; studi finalizzati alla caratterizzazione strutturale del binding e alla comprensione del meccanismo molecolare generato dall’interazione di molecole naturali o di sintesi con i loro target biologici in organismi animali o vegetali e studi per la comprensione del ruolo molecolare delle proteine coinvolte in malattie ereditarie multisistemiche rare nelle alterazioni mitocondriali e nel processo autofagico.
Si effettuano, infine, studi di struttura e dinamica su materiali complessi che trovano applicazione nei campi della superconduttività, della biomedicina e nello sviluppo di tecnologie utili per la transizione energetica.
Trieste
La Sede Secondaria dell’Istituto di Cristallografia presso Trieste (IC-TS), è stata originariamente istituita nel
1992 come Sezione Staccata dell’Istituto di Strutturistica Chimica “G. Giacomello” di Montelibretti (Roma). Da
sempre la sede di IC-TS è ospitata nei locali di Area Science Park e dal 2014 si è trasferita presso le strutture di
Basovizza (TS) dove si trovano gli uffici e i laboratori.
IC-TS ospita stabilmente 5 ricercatori e 2 unità di personale tecnico-amministrativo, oltreché post-doc, studenti
di dottorato e laurea magistrale collegati alle attività di ricerca.
Per quanto IC-TS sia nata a supporto della sola attività di luce di sincrotrone, nel tempo gli ambiti disciplinari si
sono evoluti, pur rimanendo centrale lo studio delle relazioni struttura-attività-funzione di sistemi biologici e
inorganici. Attualmente, le linee di ricerca principali possono essere identificate in:
1) Studio delle relazioni attività-struttura di materiali organici e inorganici a diverso livello di complessità, per
mezzo della diffrazione di raggi-X da luce di sincrotrone
2) Biologia strutturale per la ricerca di base e per il drug-discovery. In particolare, studio della relazione
struttura-funzione di macromolecole biologiche, secondo un approccio sia strutturale (cristallografia di raggi-X,
SAXS) che biofisico (Grating Coupled Interferometry, ITC, DSF, DLS, Fluorescenza). Inoltre, vengono utilizzate
tecniche avanzate di biologia molecolare e biochimica per la espressione e purificazione delle macromolecole
oggetto di studio.
3) Progettazione, modifiche e sintesi di peptidi funzionalizzati a supporto dello studio della relazione struttura
attività. Nello specifico, parte dell’attività di ricerca e di sintesi si concentra sullo studio di nuovi peptidi
antimicrobici, proline-rich e non.
IC-TS ospita laboratori per l’espressione e la purificazione di proteine e per le misure biofisiche di interazione
intermolecolare e di cinetica e affinità tra ligando e recettore. È inoltre presente un’area dedicata alla
cristallizzazione delle macromolecole biologiche per studi cristallografici.
IC-TS partecipa al 50% alla gestione e alle attività scientifiche della linea di luce XRD1 presso il Sincrotrone
Elettra a Basovizza e collabora attivamente con molte delle realtà scientifiche del panorama triestino:
Sincrotrone Trieste, Area Science Park, CNR-IOM, Università degli Studi di Trieste (Dipartimenti di Scienze della
Vita e di Scienze Chimiche e Farmaceutiche), International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology.
Catania
URT e Sedi di lavoro
Caserta
La URT è localizzata all’interno del Dipartimento di SCIENZE E TECNOLOGIE AMBIENTALI BIOLOGICHE E FARMACEUTICHE dell’Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli. La sede è attiva dal Febbraio 2022 e le attività di ricerca, svolte in collaborazione con aziende, università ed altri centri di ricerca, sono focalizzate nello sviluppo di nuove molecole a diversa complessità biologicamente attive, attraverso tecniche di Chimica e di Biologia Molecolare, con applicazione in campo terapeutico e diagnostico. In particolare, l’obiettivo è quello di identificare e caratterizzare nuovi meccanismi molecolari che regolano il “targeting” molecolare a sistemi a diversa complessità, in modo da modularne le loro funzioni biologiche e geniche, e studiare i processi di “delivery” specifico per la formulazione di nuove sostanze farmacologicamente attive. Le tematiche di ricerca sono quelle legate allo studio di fenomeni di riconoscimento molecolare in sistemi complessi, per lo sviluppo su basi molecolari di nuovi sistemi in grado di modulare funzioni biologiche con specifiche proprietà di delivery. In particolare, le tematiche trattate sono legate allo studio strutturale di complessi proteina/proteina e proteina/oligonucleotidi, e al design, alla sintesi e la caratterizzazione di sistemi peptidici, peptidomimetici e oligonucloetidi modificati con applicazioni diagnostiche e terapeutiche.
Presso la sede sono disponibile, in collaborazione con l’università, un laboratorio di sintesi peptidica e di PNA attrezzato con sistemi di purificazione (HPLC), un laboratorio di caratterizzazione spettroscopica attrezzato con Dicroismo Circolare e spettrometro UV/VIS, e un laboratorio di Risonanza Magnetica Nucleare attrezzato con un NMR 600 MHz e un 500 Mhz dotati di crioprobe.
Napoli
Il progetto proposto dalla URT per la sua costituzione è finalizzato a valorizzare ed integrare le competenze presenti in IC e l’AORN Santobono Pausilipon per mettere a punto in modello di trasferimento delle competenze tipiche dei materiali e della chimica biologica verso applicazioni cliniche di interesse pediatrico.
Il progetto rende strutturali gli accordi e le fruttuose collaborazioni in essere dell’AORN con l’Istituto di Cristallografia, ed altre strutture del CNR, alimentando così una relazione diretta tra le attività di ricerca sperimentale ed i programmi di assistenza clinica ai pazienti pediatrici della Regione Campania e non solo.
Ulteriormente le attività avranno ricadute oltre che da un punto di vista scientifico, anche da un punto di vista di valorizzazione delle competenze interne al CNR attivando anche modelli di formazione su tematiche tecniche tecnologiche innovative verso gli operatori sanitari.
In dettaglio, i principali obiettivi scientifici riguardano sono concretizzate nel progetto dal titolo: “Tecniche e tecnologie avanzate per la clinica pediatrica.”.
Nel primo anno di attività sono state attivate le seguenti linee di ricerca:
Sistemi di immobilizzazione in reverse engineering e additive manufactoring
Image processing e rendering 3D per la pianificazione chirurgica
Studio di nuovi modelli di medicina territoriale basati anche sulle esigenze e progettualità emerse per l’applicazione del Piano di Ripresa e Resilienza (PNRR) nazionale
Tali attività sono state sviluppate anche in collaborazione con altre strutture del SSN.
Como
Le attività della sede IC di Como si intrecciano fortemente con quelle del To.Sca.Lab (Total Scattering Laboratory), un laboratorio congiunto CNR-Insubria creato nel 2012 per attività sperimentali e computazionali dedicate a Tecniche di Scattering Totale.
Nelle intenzioni dei co-fondatori (Dr. Antonella Guagliardi – IC-CNR, Prof. Norberto Masciocchi e Prof. Fabio Ferri – Uni-Insubria) obiettivo principale del To.Sca.Lab è mettere in sinergia competenze teoriche e sperimentali, multi- e trans-disciplinari (Chimica, Fisica, Scienze dei Materiali, Cristallografia) per lo sviluppo di metodi basati su Scattering Totale di raggi X e luce visibile in un progetto unificante, e loro applicazione a materiali difettivi e/o alla nanoscala di interesse per energia, sostenibilità ambientale, bio-medicale, agro-food. Le tecniche sviluppate si applicano per caratterizzazioni avanzate alla multiscala (da sub-atomica a millimetrica) e risolte in tempo, esperimenti in-situ/in-operando, e per lo studio di correlazioni struttura-proprietà.
Nell’arco di tempo di 10 anni dalla fondazione, il To.Sca.Lab è riuscito a consolidare un Team di ricerca dedicato (4 persone staff, oltre 15 postdocs, 5 PhD), attrarre finanziamenti esterni per oltre 2MEuro (progetti di ricerca e collaborazioni con Industrie), creare un network di collaborazioni internazionali, effettuare oltre 30 esperimenti presso Large Scale Facilities (almeno 2 sessioni sperimentali/anno), organizzare workshops internazionali con cadenza biennale per alta formazione, sviluppare il pacchetto software open source Debussy (https://debyeusersystem.github.io) per analisi X-ray Total Scattering di materiali nanocristallini (circa 4000 utenti/downloads). Oltre allo staff permanente, il To.Sca.Lab consta di 4 post-docs, 3 PhD, 1 borsista di ricerca.
