Piattaforme tecnologiche e infrastrutture di ricerca
L’Istituto possiede il know-how chimico e biologico indispensabile per attività di ricerca di base ed industriale nei settori bio-medico, agro-alimentare, biotecnologico e della green-economy in virtù di una pluriennale esperienza in sintesi chimica, chimica supramolecolare, microscopia, biologia cellulare e molecolare, biochimica, cromatografia ed estrazione, spettroscopia (incluso Risonanza Magnetica Nucleare, Infrarosso, Ultravioletto, Dicroismo Circolare), spettrometria di massa e tecniche correlate (gas cromatografia e cromatografia liquida accoppiate ad analisi di massa-mass), fermentazione e catalisi enzimatica da scala di laboratorio a grandi reattori e fotobioreattori industriali.
Le infrastrutture di Istituto sono particolarmente adatte all’ analisi di singoli metaboliti (marker analysis) e di pool molecolari (metabolomica, glicomica e lipidomica), alla caratterizzazione della struttura molecolare di nuovi composti bioattivi, allo studio delle proprietà biologiche (saggi cellulari ed enzimatici, modelli ex vivo, modelli animali) e del meccanismo di azione di composti bioattivi, alla sintesi e funzionalizzazione di molecole organiche, allo studio del meccanismo e della cinetica di reazioni di interesse industriale. Per il settore farmaceutico, le attività dedicate all’analisi, sintesi e valutazione biologica delle piccole molecole organiche bioattive sono in grado di supportare studi di lead compounds e sviluppo preclinico di lipidi, prodotti naturali, peptidi e biomarcatori per l’oncologia, l’immunologia e le neuroscienze. L’Istituto mette anche a disposzione una collezione di molecole ed estratti naturali ed una banca dati con informazioni su molecole scoperte, sintetizzate o caratterizzate presso le nostre Sedi. In biotecnologia l’Istituto conduce ricerca nello sviluppo ed implementazione di processi basati su enzimi estremofili e whole-cell per la mitigazione biologica della CO2 e per la produzione di idrogeno, ingredienti alimentari e composti funzionali e/o bioattivi dalla conversione di matrici naturali e residui agro-alimentari.
L’Istituto ha una comprovata esperienza nell’analizzare, preparare e valutare le proprietà biologiche di piccole molecole organiche. Dedichiamo tempo all’interpretazione di dati spettrali complessi per identificare i nostri composti da fonti naturali, allo sviluppo di modelli biologici per dimostrarne l’efficacia per la salute e comprenderne il ruolo biologico, all’implementazione di percorsi sintetici e biosintetici per la loro produzione sostenibile. In linea con queste attività, le infrastrutture dell’Istituto di Chimica Biomolecolare costituiscono una piattaforma tecnologica aggiornata per lo studio di small molecules e/o processi biotecnologici connessi alla produzione di molecole funzionali.
In Istituto è in corso un ulteriore potenziamento della possibilità di supporto a PMI e grandi aziende attraverso il rinnovamento delle grandi strumentazioni presenti nelle diverse sedi di Pozzuoli, Sassari, Catania e Padova. Tale rinnovamento è già in corso grazie al Programma per le Infrastrutture del CNR e finanziamenti di progetti di ricerca competitivi e, in virtù della collaborazione con l’accordo UMI tra CNR e l’Università di Laval (Canada) può sostenere studi sul microbiota dalle analisi di mediatori chimici ad approcci di metagenomica. Inoltre, in collaborazione con l’Università Bicocca e l’Università di Napoli Federico II, l’ICB sta curando la candidatura per l’ingresso del CNR nella Infrastruttura Europea ESFRI EU-OPENSCREEN, mettendo a disposizione servizi e le competenze come FORNITORE DI ASSAYS (biologi molecolari, microbiologi, biochimici) e come FORNITORE DI MOLECOLE (chimici) per la ricerca applicata ed il supporto all’industria Europea in ambito farmaceutico, nutraceutico, agro-alimentare e cosmetico.
Le attuali infrastrutture di ricerca dell'ICB sono organizzate in:
Piattaforma automatizzata
per lo screening di piccole molecole con attività immunomodulante che conta sia su saggi fenotipici mediante pannel di cellule tumorali, cellule reporter, cellule umanizzate, cellule primarie nervose e del sistema immunitario, modelli animali con invertebrati (zebrafish) e mammiferi, sia su un parco strumentale per microscopia, fluorescenza, mass imaging e citometria di massa.
La Piattaforma di Risonanza Magnetica Nucleare
si colloca come supporto di elezione in supporto per analisi di spettroscopica NMR nella determinazione della struttura molecolare, della dinamica e della cinetica di reazione e della purezza dei composti per la ricerca chimica nell’ambito "Salute e Scienze della Vita" (sintesi, individuazione e caratterizzazione di nuove molecole organiche biologicamente attive), per la "Green Chemistry - Bioeconomia" (nuove molecole, prodotti e processi green) o come tecnica per l’analisi metabolomica per applicazioni in ambito biomedico.
Piattaforma di Spettrometria di Massa
per Analisi di acidi grassi (FAME) mediante GCMS, massa accurata mediante ESI-MS; MS/MS di piccole molecole organiche, analisi quantitativa e quantititava di fitocomplessi, profiling lipidico, analisi di mediatori fisologici lipidici, profiling di endocannabinoidi e lipidi bioattivi correlati al sistema endocannabinoide da matrici biologiche (tessuti, cellule, plasma), sviluppo di nuove metodologie di estrazione e quantificazione per l’identificazione di nuovi lipidi bioattivi in matrici biologiche (tessuti, cellule, plasma).
Piattaforma di medicinal chemistry
che include sintesi di sostanze naturali e/o analoghi strutturali caratterizzati da una vasta varietà di farmacofori e un alto grado stereochimico per ottimizzazione farmacologica e sviluppo di molecole con proprietà sempre più promettenti. Tale piattaforma comprende lo ‘scale-up’ del processo sintetico, per il raggiungimento di una strategia avente come fine l’ottimizzazione delle quantità di reagenti, solventi, catalizzatori e delle condizioni sperimentali (temperatura, pressione e tempi di reazione), nonchè delle rese totali di reazione, facendo particolare attenzione all’economicità e alla stima dei costi. Inoltre l’ottimizzazione e la stabilizzazione della formulazione del principio attivo sintetizzato, mediante lo studio della composizione supramolecolare in ambiente acquoso, consentirà un ulteriore passo avanti verso la sperimentazione preclinica e clinica;
Piattaforma per lo sviluppo di processi bioteconologici
mediante catalisi enzimatica.
