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Unraveling the Photoprotecting Mechanism of Melanin - From a Library of Fragments to Simulation of Spectra and Function

Descrizione del progetto

Osservare più da vicino la struttura della melanina

Il colore dei capelli, della pelle e degli occhi è dovuto alla melanina, che fornisce la pigmentazione alle cellule. La melanina, caratterizzata anche da eterogeneità, colore intenso e insolubilità, protegge la nostra pelle dal sole. La polidopamina, suo analogo sintetico, ha suscitato grande interesse nella comunità dei materiali. Tuttavia, a causa della sua struttura polimerica eterogenea, le sue funzioni non sono ancora conosciute. In questo contesto, il progetto Mel.Photo.Protect finanziato dall’UE, colmerà la lacuna di conoscenze avvalendosi della chimica computazionale per spiegare la struttura della melanina e la sua funzione fotoprotettiva generale. I risultati chiariranno altresì il possibile ruolo patogeno della chemioeccitazione della melanina e forniranno nuovi principi per la progettazione di materiali funzionali a base di polidopamina.

Obiettivo

Melanin is the deeply coloured, insoluble and heterogenous biopolymer of animal skin, hair and eyes responsible for protection against harmful light action. It also has a pathogenic role as a generator of reactive oxygen species and possibly through chemiexcitation, and its polydopamine synthetic analogue has raised great interest in the materials community. In spite of these multiple points of interest, the details of melanin structure and its main photoprotecting function are still largely unknown, mostly due to the heterogeneous polymer structure. Closing this gap is an urgent challenge, and our proposal aims at doing that with the methods of computational chemistry. Based on the widely accepted hierarchical structure model for melanin, in WP1 we will generate a library of aggregates made of 5,6-dihydroxyindole (DHI) and 5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid (DHICA) oligomers with different connectivity and redox state (diol, semiquinone and quinone forms). In WP2 we will simulate the absorption spectra of the aggregates and compare them with the experimental melanin spectrum, which starts at the near IR and increases monotonically into the UV. In WP3 we will simulate the excited-state decay mechanisms for the different aggregates in order to explain melanin's lack of fluorescence, which is indicative of fast decay responsible for its photoprotecting function. The results of our project will provide a new view on the photoprotecting function of melanin based on a systematic consideration of its heterogeneous structure, and they will allow us to assess what specific aggregates are responsible for the different functional characteristics. They will help us to assess the possible pathogenic role of melanin chemiexcitation, and provide new principles for design of PDA-based functional materials.

Meccanismo di finanziamento

MSCA-IF-EF-ST - Standard EF

Coordinatore

UNIVERSITAT DE GIRONA
Contribution nette de l'UE
€ 172 932,48
Indirizzo
PLACA SANT DOMENEC 3
17004 Girona
Spagna

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Regione
Este Cataluña Girona
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 172 932,48