Descrizione del progetto
Nuovi modelli aiutano gli scienziati nell’«estrazione» di candidati di nanoparticelle funzionalizzate
Le nanoparticelle d’oro presentano una straordinaria biocompatibilità, bassa tossicità e possono essere prodotte in base a un vasto spettro di dimensioni e proprietà superficiali. La possibilità di rivestirle con diversi monostrati superficiali conferisce loro funzionalità uniche per varie applicazioni, dalla somministrazione e dal rilevamento dei farmaci alla catalisi. Il progetto CompNanozymes, finanziato dall’UE, amplierà tale repertorio aggiungendo «nanoenzimi» innovativi che imitano i metallo-enzimi presenti in natura provvisti di un catione metallico come cofattore nel sito attivo dell’enzima. Queste molecole trasformano gli acidi nucleici e quelli artificiali potrebbero sortire impatti rilevanti su una serie di applicazioni mediche e biotecnologiche. Il progetto eseguirà una modellizzazione completa e uno studio sperimentale dei meccanismi dei nanoenzimi per migliorare la nostra comprensione dei rapporti tra struttura-funzione al fine di sfruttarne l’incredibile potenziale.
Obiettivo
The functionalization of monolayer-protected gold nanoparticles is at the frontier of nanotechnology, with innovative applications emerging in fields such as nanomedicine, chemosensing, and catalysis. Here, we focus on nanomaterial-based artificial enzymes called nanozymes, which have been shown to be highly stable and low-cost alternatives to natural enzymes in a wide range of applications. For example, the self-organization of Zn complexes on the surface of gold nanozymes has been shown to generate multiple bimetallic catalytic sites capable of promoting the cleavage of an RNA model substrate. This two-metal-aided mechanism found in nanozymes closely resembles that used by many metalloenzymes that process nucleic acids in cells. However, the complex, hybrid, and flexible nature of the outer coating monolayer of nanozymes has so far made it difficult to investigate the structure and dynamics of these multifunctional chemical systems, which have reached a level of complexity resembling that of proteins.
Within this context, this project’s ambition is to use classical and hybrid QM/MM simulations coupled to free-energy computation, integrated with experiments, to study the metallo-dependent functionality and mechanisms of nanozymes that cleave nucleic acid model substrates. Through CompNanozymes, the fellow will thus acquire additional expertise in computational simulations, completing his research skill set and allowing him to grow into an independent group leader. Success will also fill the large knowledge gap in our understanding of nanoparticle structure-function relationships in nanozymes, advancing the field of computational nanodesign and directly impacting nanochemistry as a whole.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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- scienze naturaliscienze biologichebiochimicabiomolecoleacidi nucleici
- scienze mediche e della salutebiotecnologia medicananomedicina
- scienze naturaliscienze chimichecatalisi
- scienze naturaliscienze biologichegeneticaRNA
- scienze naturaliscienze biologichebiochimicabiomolecoleproteineenzimi
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Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinatore
16163 Genova
Italia