Gli oli essenziali (OE) sono miscele chimiche complesse prodotte industrialmente mediante le tecniche di idrodistillazione (ID) e corrente di vapore (CV). Negli ultimi anni sono notevolmente aumentati gli studi sugli OE a qualsiasi livello sia nel caso di tecniche estrattive innovative, nella loro analisi chimica e soprattuto nel loro potenziale uso terapeutico.
Nell'anno passato (2018) e all'inizio del 2019 delle prime applicazioni di algoritmi di intelligenza artificiale hanno permesso di consolidare l'iniziale ipotesi di riuscire a focalizzare sui componenti chimici maggiormente responsabili degli effetti biologici registrati sia dell'effetto sinergico che antisinergico.
Tuttavia molto e' ancora da fare e ancora sono poche le informazioni sul meccanismi di azione degli OE. Il presente progetto, come prosecuzione di quanto presentato nel 2018, vedrà la continuazione dell'acquisizione di dati chimici e biologici su diversi oli essenziali e anche su componenti puri. Inoltre mediante altre collaborazioni saranno analizzati anche OE di piante aromatiche ottenute da coltivazioni sperimentali in modo tale da avvicinare la ricerca quanto più possibile verso l'indirizzazione nella trasformazione delle piante aromatiche in accordo con la recente legge 28 luglio 2016, n. 154. Infine si prevede anche di applicare lo stesso approccio agli idrolati, di solito prodotto secondario e di scarto.
Il progetto si basa sulla decennale esperienza del gruppo proponente in tutte le fasi che saranno oggetto dello studio stesso. Infine il progetto è caratterizzato nel suo insieme da un alto livello di interdisciplinarità in cui agronomi, botanici, chimici analitici, chimici farmaceutici, microbiologi, biochimici e farmacologi saranno tutti coinvolti in un comune interesse.
Il presente progetto e' la naturale continuazione di quello richiesto e finanziato nell'anno 2018 (Numero protocollo: RM118164361B425B)
Come risultato della ricerca precedente (Ateneo 2018) e di altre meno recenti una serie di oli essenziali (OE) sono stati distillati mediante idrodistillazione (ID) e corrente di vapore (CV) applicate a piante aromatiche sia essiccatte che fresche ed a diversi tempi di estrazione. Molti dei campioni sono stati analizzati chimicamente e biologicamente mentre altri lo saranno nel corso della fine del precedente progetto e nella presente proposta.
In particolare un discreto numero di dati sono stati ottenuti per diversi sistemi biologici (virus, funghi, batteri enzimi, proprietà antiossidanti, genotossicità, ecc).
In una recente pubblicazione abbiamo consolidato l'uso dell'applicazione di algoritmi di intelligenza artificiale per investigare in dettaglio sul potenziale meccanismo di azione degli OE (Molecules 2019).
Tra le innovazioni che si voglio proporre:
- Estrazione sistematica di idrolati in parallelo alla classica estrazione di OE.
- Sviluppo di una serie di modelli AI predittivi da utilizzare per la progettazione di miscele ad-hoc di OE o idrolati
- realizzazione una piattaforma in cui inserire tutti i dati ottenuti per la costituzione di un database sia di informazioni chimiche che biologiche.
- indagare sul meccanismo di azione dei componenti degli OE/idrolati mediante saggi biochimici, (micro)biologici e in ex-vivo.
Si prevede anche in futuro di integrare nel database I diversi modelli AI in modo da essere utilizzati per predire l'attività di un OE in base alla composizione chimica.
La costituzione di un siffatto portale web (in analogia del portale www.3d-qsar.com prodotto dal gruppo di ricerca del proponente) rappresenterbbe un nuovo strumento per valorizzare un olio essenziale e per razionalizzare la produzione di miscele di oli essenziali ed inoltre soddisfare le sempre più crescenti richieste dal mondo commerciale per nuovi prodotti di origine naturale che sono sempre più richiesti come composti o miscele alternative per rispondere alle sempre più stringenti regole del REACH che continuamente dichiarano fuorilegge i derivati di sintesi.
A riguardo degli avanzamenti delle conoscenze rispetto allo stato dell'arte il gruppo di ricerca organizzato dal proponente in base alle recenti pubblicazioni si presenta con un elevato grado di interdisciplinarieta' che va dalla semplice etrazione in corrente di vapore all'analisi chimica in GC/MS, dai saggi biochimici agli esperimenti in semi-vivo su organi solati per finire con l'aggregazione dei dato mediante algoritmi di machine learning, dove le con un certo grado di innovazione le competenze spaziano dal chimico esperto nell'estrattiva al chimico analitico, dal biochimico al microbiologo e al farmacologo per essere tutte accumunate dal chimico chemometrico in un'unico assemblamento sinergico in cui ognuno svolge una parte essenziale del progetto.
Altra novità che è stata introdotta dal proponente e' la sistematica applicazione di tecniche computazionali (machine learning e molecular modeling) al campo degli oli essenziali. Applicazione che a primo avviso sembrerebbe molto distante, ma che invece e' stato dimostrato essere possibile e rivelare informazioni preziose confermando la natura vincente della multidisciplinarieta'.