RICERCA ITALIANA     

UN APPROCCIO INTEGRATO ALLA SINTESI, CARATTERIZZAZIONE E FUNZIONE DI BIOPOLIMERI EUMELANICI DERIVANTI DA 5,6-DIIDROSSIINDOLI E LORO MISCELAZIONE CON POLIMERI CONVENZIONALI E COMPOSITI

Università degli Studi di Napoli "Federico II"

Abstract

Scopo del progetto è di unire per la prima volta le competenze di gruppi di ricerca attivi nel campo delle sostanze organiche naturali e dei biopolimeri, della chimica fisica organica, della spettrometria di massa, della risonanza elettronica paramagnetica, dell’elettrochimica, e delle scienze e ingegneria dei polimeri per affrontare in maniera sinergica importanti problematiche concernenti la struttura e il meccanismo di formazione delle eumelanine, un gruppo caratteristico di pigmenti naturali derivanti dalla polimerizzazione ossidativa del 5,6-diidrossiindolo (DHI), dell’acido 2-carbossilico (DHICA) e metaboliti correlati, e per valutare le potenzialità di questi biopolimeri in campo tecnologico. La peculiarità delle eumelanine nell’ambito dei pigmenti naturali è legata al ruolo centrale che esse svolgono nella pigmentazione dei mammiferi e dell’uomo, in cui sono presenti nella pelle, negli occhi, nei capelli e nella substantia nigra. L’importanza sociale e biomedica delle eumelanine è testimoniata dalla loro rilevanza nella pigmentazione etnica, nella fotoprotezione cutanea e in disordini quali albinismo, vitiligine, melanoma e morbo di Parkinson. Recentemente le eumelanine sono diventate oggetto di interesse come potenziali materiali organici funzionali “soft” per le loro inusuali proprietà chimico-fisiche, tra cui lo spettro di assorbimento monotonico nell’intervallo UV-visibile; la presenza di specie radicaliche persistenti e inducibili, evidenziabili mediante EPR; la >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Marco D'ischia Università degli Studi di NAPOLI "Federico II"

Obiettivo del Programma di Ricerca

La comprensione della chimica ossidativa dei 5,6-diidrossiindoli e la caratterizzazione strutturale delle eumelanine costituiranno il tema centrale del progetto che sarà rivolto al conseguimento dei seguenti obiettivi specifici:
1: La definizione del meccanismo di accoppiamento ossidativo dei 5,6-diidrossiindoli e dei loro oligomeri. In questo ambito, obiettivi principali saranno lo sviluppo di protocolli sintetici per la preparazione di derivati 5,6-diidrossiindolici; la sintesi, l’isolamento e la caratterizzazione strutturale degli oligomeri superiori dei 5,6-diidrossiindoli, es. tetrameri del DHI ed esameri del DHICA; la definizione del meccanismo di dimerizzazione dei monomeri indolici, con particolare riferimento al meccanismo di formazione del dimero 2,2’-biindolile per ossidazione del DHI promossa da ioni metallici; il meccanismo di accoppiamento ossidativo dei dimeri del DHI e del DHICA per dare oligomeri superiori; i fattori che determinano la regiochimica delle reazioni e l’effetto delle differenti condizioni di reazione, quali ad es. l’ossidazione chimica, l’ossidazione enzimatica e l’elettropolimerizzazione.

2: La determinazione del meccanismo di crescita delle particelle melaniche per assemblaggio degli oligomeri indolici. Risultati attesi per questo obiettivo specifico sono: la determinazione del modo in cui si formano le particelle melaniche, per estensione delle catene oligomeriche o per impilamento attraverso interazioni pi di oligomeri >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Il presente progetto di ricerca è rivolto allo studio della struttura, meccanismo di formazione e proprietà delle eumelanine, i principali pigmenti dell’uomo e dei mammiferi, attraverso un approccio integrato al meccanismo di polimerizzazione ossidativa dei 5,6-diidrossiindoli, alla caratterizzazione delle proprietà chimico-fisiche dei pigmenti risultanti e alla valutazione delle loro possibili applicazioni tecnologiche. La ricerca sulle eumelanine ha tratto origine dagli studi sulla pigmentazione umana, in quanto sia nell’uomo che nei mammiferi la pigmentazione cutanea dipende per la maggior parte dalla presenza e dai livelli di melanine e pigmenti relazionati nell’epidermide (Prota, 1992). Le melanine di solito vengono suddivise in due classi principali, le eumelanine, nere ed insolubili, ampiamente diffuse nel regno animale, e le feomelanine, varianti di colore giallo-bruno rossiccio contenenti zolfo. Oltre che nei mammiferi, le eumelanine si rinvengono anche in organismi inferiori, quali ad es. i cefalopodi, dove sono prodotte in ghiandole specializzate per la formazione dell’inchiostro nero che gli animali emettono in situazioni di pericolo. Nella cute dei mammiferi, le eumelanine, come le feomelanine, sono prodotte in cellule altamente specializzate, i melanociti. In queste cellule, la biosintesi delle eumelanine è iniziata dalla ossidazione della tirosina a dopachinone catalizzata dalla tirosinasi (Land et al., 2003). Questo subisce ciclizzazione ossidativa per dare >>>