Scienze chimiche

  • Sede: Ferrara
  • Internazionalizzazione: è attivo un percorso in convenzione con, University of Wroclaw, Wroclaw, Poland (International Joint PhD programme)
  • Titolo finale: dottore di ricerca in Scienze Chimiche - rilascio di doppio titolo di dottorato da parte di Università di Ferrara e University of Wroclaw, per i soli dottorandi ammessi al Joint PhD Programme.
  • Soggiorni di studio all'estero: obbligatori
  • Obiettivi formativi:

Il Corso in Scienze Chimiche, aperto a laureati italiani e stranieri, consente di ottenere una formazione avanzata in area chimica. I Dottori di Ricerca formatisi nell’ambito del dottorato in Scienze Chimiche sono in possesso di elevata qualificazione scientifica e in grado di organizzare e gestire autonomamente attività di ricerca nell’ambito delle scienze chimiche e farmaceutiche in settori di ricerca in cui la chimica ha un ruolo importante. Il Corso si propone di raggiungere i propri obiettivi formativi non solo consentendo al dottorando di accrescere le proprie conoscenze teoriche attraverso la frequenza di corsi altamente qualificati d’insegnamento, ma anche dandogli l’opportunità di mettere in pratica queste conoscenze attraverso un’intensa attività di ricerca sperimentale. I dottorandi saranno inseriti e parteciperanno attivamente a progetti di ricerca innovativi e cresceranno a contatto con un ambiente stimolante, dinamico e interdisciplinare in cui potranno sviluppare attitudini personali e comportamentali indispensabili per lo sviluppo futuro delle loro carriere. Le attività didattiche dei dottorandi verranno verificate dai singoli docenti dei Corsi, mentre l’attività di ricerca verrà verificata annualmente dall’intero Collegio Dottorale mediante una presentazione e la discussione dell’attività svolta. Di particolare rilievo nel contesto del Dottorato in Scienze Chimiche è la possibilità per i dottorandi di svolgere attività di ricerca presso qualificate Istituzioni di ricerca estere e quindi di acquisire una formazione internazionalmente riconosciuta. Il corso di Dottorato in Scienze Chimiche ha come obiettivo primario la formazione di dottori di ricerca con le competenze necessarie a svolgere attività di ricerca in ambito chimico e farmaceutico. I dottori di ricerca in Scienze Chimiche, saranno caratterizzati da un’elevata qualificazione, esperienza e capacità di progettare e condurre in autonomia ricerche scientifiche in settori tecnologicamente avanzato della chimica e della farmaceutica. Essi saranno in grado di ricoprire posizioni di responsabilità in enti di ricerca pubblici (ivi inclusa la carriera universitaria) e privati, nonché nel mondo dell’industria chimica e farmaceutica. Il percorso di inserimento nel mondo del lavoro può iniziare con un periodo di training post-dottorale e sfociare in posizioni di responsabilità di elaborazione e conduzione di progetti o di gestione di gruppi di ricerca. Il buon accoglimento dei dottori di Ricerca in Scienze Chimiche in ambito lavorativo è testimoniato anche dal loro inserimento in enti ed aziende private come si è verificato nei cicli fino ad ora attivati.

  • Programma formativo:

Il percorso del dottorato si articola in tre anni ed è composto sia da attività didattica frontale (corsi e seminari su specifiche tematiche di ricerca tenuti dai membri del Collegio e/o da personale esterno) che da attività sperimentale. L’attività di ricerca prevista nel progetto dottorale del singolo dottorando è omogeneamente distribuita nel triennio, iniziando nel primo anno di dottorato e protraendosi nei seguenti due. La maggior parte dell’attività didattica frontale è concentrata nei primi due anni per consentire al dottorando, nel corso del terzo anno, di concentrarsi completamente sull’attività di ricerca. Questo non esclude che il dottorando possa partecipare anche durante il terzo anno a seminari o scuole specialistiche. L’attività di ricerca è di tipo sperimentale e consiste in attività di laboratorio e/o computazionali. Le attività sperimentali vengono condotte in laboratori dotati di moderne strumentazioni e prevedono inoltre l’utilizzo di facility e strumentazione di centri specialistici di Ateneo. Al termine di ogni anno, lo studente espone al Collegio dei Docenti il lavoro di ricerca svolto durante l’anno di dottorato, unitamente all’insieme delle attività didattiche (corsi frequentati, seminari e/o scuole) o di ricerca (partecipazione a congressi, etc.) per una valutazione periodica dell’apprendimento. Alla fine del 3° anno, il dottorando dovrà tenere un seminario sull’attività svolta nel triennio oltre a fornire e documentare il percorso formativo seguito. Ottenuto il parere favorevole del Collegio dei Docenti, il dottorando potrà sostenere l’esame finale per il conseguimento del titolo di Dottore di Ricerca in Chimica che comporta la valutazione del percorso di ricerca e didattico svolto nel triennio da parte di una Commissione composta da esperti internazionali nominata dal Collegio dei Docenti. In maggior dettaglio, durante il Primo anno l’attività didattico-formativa prevede l'acquisizione di conoscenze teoriche e pratiche utili per lo svolgimento della propria attività di ricerca. Corsi specialistici teorici e pratici riguarderanno l’acquisizione delle metodologie e delle conoscenze per l’utilizzo di strumentazioni di indagine avanzate. L’attività didattico-formativa prevedrà anche la familiarizzazione con sistemi informatici per la ricerca bibliografica, la gestione di banche dati e per applicazioni computazionali specifiche. Nel 2° anno, l’attività formativa di ricerca sarà preponderante rispetto all’attività didattico-formativa. E’ prevista la frequenza a corsi di specializzazione sia a livello nazionale che internazionale. I Dottorandi sono tenuti a frequentare i corsi e i seminari di pertinenza dei Curricula, tenuti dai docenti del Collegio o da esperti appartenenti a strutture di ricerca interne o esterne all’Ateneo. Durante il secondo o il terzo anno i Dottorandi sono tenuti a trascorrere all’estero un periodo di almeno tre mesi. Durante il terzo anno dovrà essere completata l’attività sperimentale di tesi.

  • Curricula:

Ci sono attualmente attivi due curricula: uno in “Scienze Chimiche” nelle discipline della chimica analitica, fisica, generale e inorganica, industriale e organica e uno in “Scienze Farmaceutiche e Alimentari” che include la chimica farmaceutica, la chimica alimentare e il settore farmaceutico tecnologico applicativo

1. SCIENZE CHIMICHE

Le attività di ricerca sono riassumibili nelle seguenti tematiche (divise per area):

(i) Area della Chimica Analitica (CHIM/01): Studio dei meccanismi di trasferimento di massa e allargamento di banda in mezzi porosi utilizzati come fasi stazionarie in cromatografia liquida; Studio dei fenomeni termodinamici (processi di adsorbimento) che regolano la ritenzione in cromatografia liquida; Separazione di enantiomeri e caratterizzazione dei meccanismi di riconoscimento chirale in cromatografia liquida chirale; Purificazione di biomolecole ad alto interesse terapeutico (peptidi, proteine, oligonucleotidi, anticorpi monoclonali) mediante cromatografia liquida preparativa batch e continua; Sviluppo di metodi ad alta resa per la purificazione di biofarmaceutici (oligonucleotidi, polipeptidi, anticorpi monoclonali) con tecniche di cromatografia liquida anche in continuo; Interazioni in soluzione, coinvolgenti ioni metallici, in sistemi di interesse biologico e/o Farmacologico; Studio di sistemi modello che mimano la formazione in vivo di metallo-proteine o di complessi metallici usati come farmaci o agenti di contrasto in diagnostica per immagini (attraverso tecniche termodinamiche e spettroscopiche, sia in soluzione che allo stato solido); studio di contaminanti (emergenti) ambientali biotici e abiotici; sviluppo di metodologie di rimediazione ambientale.

(ii) Area della chimica fisica (CHIM/02): Sintesi, Caratterizzazione Chimico-Fisica ed Elettrochimica di Materiali Avanzati per Accumulatori di Energia di Nuova Generazione. La tematica riguarda la progettazione e lo sviluppo di nuove metodologie sintetiche per la preparazione di materiali elettrodici (anodici e catodici) nonché elettrolitici (liquidi, solidi, polimerici e liquidi ionici), ed il loro il loro studio strutturale, morfologico ed elettrochimico per l’applicazione in vari sistemi di accumulo o conversione di energia emergenti come le batterie litio-ione, litio-zolfo, litio-aria, sodio-ione, sodio-zolfo o sodio-aria. Vengono rivisti in ottica moderna anche sistemi convenzionali come le celle a combustibile, le batterie allo zinco, e gli accumulatori al piombo acido.

(iii) Area della Chimica Generale ed Inorganica (CHIM/03): studio della struttura elettronica degli stati  fondamentali  e degli stati elettronicamente eccitati di  molecole e complessi di coordinazione, combinando metodi quanto-meccanici con tecniche sperimentali elettrochimiche, spettroscopiche e diffrattometriche. Una corretta comprensione delle proprietà redox dello stato fondamentale e della natura degli stati eccitati e della loro evoluzione temporale permette una razionale progettazione di sistemi applicabili a processi di  conversione energetica basati sul trasferimento elettronico fotoindotto e alla loro eterogeneizzazione in celle solari di tipo  fotoelettrochimico; Progettazione e sintesi di materiali semiconduttori e di materiali funzionali innovativi per la conversione e lo storage energetico in grado di trovare applicazione in ambiti disparati, che includono: conversione elettrica dell’energia solare, batterie, produzione di combustibili solari e di intermedi di rilevanza in chimica fine.

(iv) Area di chimica industriale (CHIM/04): progettazione e ottimizzazione di processi biocatalizzati per la sintesi di intermedi chirali, per il pretrattamento di biomasse e per la riduzione di inquinanti organici. Produzione di enzimi non commerciali, liberi e immobilizzati. Progettazione, preparazione e caratterizzazione di materiali polimerici multifasici ecocompatibili per applicazioni nel settore degli imballaggi, dell’agricoltura, dell’elettronica dei rivestimenti protettivi, della cura della persona, ecc

(v) Area della Chimica Organica (CHIM/06): Studio e sviluppo di nuovi processi organo- e biocatalizzati in modalità batch e flusso continuo per la sintesi di molecole chirali ad attività biologica e la produzione di composti di interesse nella chimica fine e dei polimeri a partire da molecole derivate da biomassa (approcci di catalisi omogenea ed eterogena); Progettazione, sintesi e studio dell’attività biologica di nucleosidi e nucleotidi non naturali come agenti antivirali e anticancro. Sintesi in fase solida di oligonucleotidi altamente modificati per studi in vitro ed in vivo per terapie geniche avanzate e come probes per il riconoscimento molecolare; Sintesi e studio dell'attività biologica di nuovi prodotti di interesse farmaceutico tra cui modulatori della funzionalità mitocondriale e derivati eterociclici a potenziale attività analgesica. Studio e sviluppo di sistemi organometallici di palladio nella sintesi di prodotti di chimica fine con particolare attenzione alle reazioni di C-H alchilazione.

2. SCIENZE FARMACEUTICHE ED ALIMENTARI:

Le attività di ricerca sono riassumibili nelle seguenti tematiche (divise per area):

(i) Area della Chimica Farmaceutica (CHIM/08):  Progettazione e sintesi di nuove molecole in grado di interagire con target biologici di potenziale interesse terapeutico attraverso lo studio di recettori, enzimi o vie di comunicazione intracellulari coinvolti nell’insorgenza e nella progressione di processi patologici; Preparazione per estrazione ed isolamento da fonti vegetali di estratti o molecole naturali ad attività biologica e/o fisiologica, oppure a potenziale utilizzo come eccipienti e veicoli, per applicazioni nel settore Farmaceutico, Cosmetico ed Alimentare; Preparazione, estrazione, isolamento, caratterizzazione, mediante metodiche di tipo biotecnologico, da fonti vegetali e da biomasse di estratti o molecole naturali ad attività biologica e/o fisiologica per potenziali applicazioni nel settore Farmaceutico, Cosmetico ed Alimentare come ingredienti attivi oppure come eccipienti e veicoli per i suddetti settori; Formulazioni Cosmetiche, Analisi e Valutazione. Nuovi approcci alla formulazione di prodotti cosmetici. Nuovi approcci analitici alla analisi qualitativa e quantitativa dei prodotti cosmetici. Valutazione di efficacia cosmetica di materie prime e prodotti finiti.

(ii) Area farmaceutico tecnologico applicativo (CHIM/09): Progettazione e formulazione di micro- e nano-vettori innovativi per somministrazione non invasiva (es. orale, nasale) e direzionamento di farmaci o profarmaci verso siti bersaglio specifici (cervello, polmoni, macrofagi, tumori); modelli cellulari/tissutali in vitro-ex vivo di barriere fisiologiche, misure farmacocinetiche,  studi di efficacia e sicurezza dei vettori innovativi; Disegno, preparazione e caratterizzazione di cosmetici e dispositivi medici ad applicazione topica nonché di micro e nanoparticelle lipidiche per la veicolazione e la somministrazione cutanea e/o transcutanea di farmaci. Metodi in vitro e in vivo per la valutazione delle cinetiche di diffusione e della biodistribuzione delle molecole incapsulate; Forme solide e sistemi di rilascio (polveri, compresse, film) per applicazione orale, transmucosale (nasale, buccale), intracavitaria di farmaci

(iii) Area della chimica degli alimenti (CHIM/10): Nuovi Ingredienti per Integratori Alimentari, Alimenti Medicinali e Cosmetici. Studio di nuovi ingredienti per integratori alimentari, alimenti medicinali e cosmetici attraverso approcci sostenibili che tengano conto degli usi tradizionali di ingredienti alimentari e indagini sistematiche delle fonti naturali. Studio dei processi biologici alla base dell'attività degli ingredienti. Estrazione e caratterizzazione di ingredienti bioattivi da matrici di scarto e sottoprodotti. Caratterizzazione di alimenti tipici (freschi e trasformati) da un punto di vista composizionale, nutrizionale e funzionale. Analisi delle componenti funzionali e organolettiche di qualità in alimenti trasformati e individuazione di marker molecolari e biomolecolari indicatori della tracciabilità e dei processi di lavorazione a carico delle materie prime. Studio della bioaccessibilità delle componenti nutrizionali e funzionali degli alimenti. Sviluppo di metodologie avanzate per il recupero di componenti alimentari bioattive e ad alto valore aggiunto da matrici di scarto e sottoprodotti per l’ottenimento di ingredienti per integratori alimentari e nuove formulazioni di alimenti trasformati volte al miglioramento delle proprietà funzionali e della conservazione. Tecniche di spettroscopia atomica e di frazionamento in campo flusso per la valutazione della presenza di nanoparticelle di natura inorganica in matrici alimentari, compresi cibi liofilizzati ed integratori alimentari.


ELENCO INSEGNAMENTI

Titolo

Docente/i

Numero ore/CFU

Lingua

Moderne tecniche di cromatografia liquida per la separazione e la purificazione di molecole biologicamente attive e a scopo terapeutico

Martina Catani

12/4

IT/EN

Materiali microporosi per moderne applicazioni in campo ambientale:  rimozione di contaminanti emergenti dalle acque

Tatiana Chenet e Simona Felletti

12/4

IT/EN

Radiochimica inorganica

Alessandra Boschi e Adriano Duatti

12/4

IT/EN

Biodegradazione di materiali plastici

Monica Bertoldo e Pier Paolo Giovannini

10/4

IT/EN

Chimica dei composti organo-metallici di transizione

Claudio Trapella e Anna Fantinati

12/4

IT/EN

Metodologie avanzate di sintesi peptidica

Salvatore Pacifico

10/4

IT/EN

Strategie innovative di drug delivery

Gaia Colombo, Rita Cortesi, Alessandro Dalpiaz, Elisabetta Esposito, Claudio Nastruzzi

12/4

IT/EN