Il presente progetto di ricerca si pone come naturale continuazione del progetto di Ateneo finanziato lo scorso anno al nostro gruppo di ricerca, avente come proponente la Prof. Petrucci. Tema del progetto di ricerca riguarderà lo studio dei processi elettrochimici sulle strutture di interesse biochimico, come le basi azotate puriniche adenina e guanina, che condividono la struttura eterociclica con le metilxantine recentemente studiate, e il cui metabolismo genera biomarcatori derivanti dalla ossidazione dei sistemi biologici animali e vegetali.
Lo studio della reattività chimica e redox dei substrati purinici sarà associato alla sintesi e caratterizzazione di derivati che possono rappresentare dei biomarcatori. Gli studi verranno condotti attraverso elettrolisi preparative, in ossidazione e riduzione in diverse condizioni e mezzi di reazione. L'identificazione dei prodotti di reazione verrà condotta mediante spettrofotometria UV-vis, spettrometria di risonanza magnetica nucleare NMR, voltammetria ciclica (e DPV, differential pulse voltammetry) e spettrometria di massa e un sistema HPLC-PDA-ESI-MS/MS che permetterà di analizzare i grezzi di elettrolisi tout court, in grado quindi di fornire informazioni sui meccanismi di reazione.
Si intende studiare anche l'uso di gel supramolecolari per la cristallizzazione di questi sostanze di interesse biologico. I cristalli cresciuti in gel presentano notevoli differenze di dimensioni e morfologia rispetto a quelli formati in soluzione. Queste caratteristiche fisiche possono essere personalizzate variando la composizione di gel e additivi. L'interesse per questo tipo di soft materials è dovuto alla caratteristica comune con materiali come colloidi, polimeri, schiume, e consiste nel fatto che i loro comportamenti fisici predominanti si verificano su una scala di energia comparabile con l'energia termica a temperatura ambiente, da cui ne deriva il loro possibile uso per ottenere dispositivi a rilascio prolungato di farmaci.
Le xantine, le basi puriniche, l'ipoxantina come anche l'acido urico sono composti che hanno la comune caratteristica di essere di alto valoro biochimico. Lo studio di bio-based materials rappresenta una nuova frontiera della chimica, sempre più attenta al reimpiego di molti composti o di prodotti derivati come applicazioni per una "chimica circolare"
Lo studio elettrochimico dei questi composti e loro derivati risponde quindi a una duplice esigenza: quella di ottenere informazioni sulle trasformazioni chimiche di biomateriali per la sintesi di molecole funzionalizzate e informazioni per lo sviluppo di sistemi che possono essere sfruttati nelle tecniche per la discriminazione e il rilevamento di derivati biologici. L'uso di tecniche cromatografiche ad elevate prestazioni, come la cromatografia liquida, spettrometria di massa tandem (LC - MS / MS), e il metodo per il rilevamento e la caratterizzazione elettrochimica possono essere usati per applicazioni biosensoristiche, come dimostra un recentissimo studio su un immunosensore elettrochimico altamente sensibile per la determinazione di m6A-RNA. [17] In conclusione, i nostri studi possono essere un valido supporto alla conoscenza dei meccanismi di reazioni di sistemi biologici come le strutture puriniche in vari ambienti e condizioni di reazione nell'ottica di sviluppo di sistemi di caratterizzazione e identificazione di target biologici associati a condizioni pre patologiche
[17] Xinying Ou, Qinli Pu, Shangchun Sheng, Tao Dai, Dan Gou, Wen Yu, Tingyan Yang, Ling Dai, Yujun Yang, Guoming Xie Electrochemical competitive immunodetection of messenger RNA modified with N6-methyladenosine by using DNA-modified mesoporous PtCo nanospheres . Microchimica Acta, 2020, 187: 31