L'obiettivo del progetto BioMNP è comprendere a livello molecolare le interazioni tra nanoparticelle metalliche con superficie funzionalizzata e membrane biologiche, mediante tecniche computazionali all'avanguardia e nuovi modelli molecolari.

Le nanoparticelle metalliche (NP) svolgono un ruolo sempre più importante nella tecnologia farmaceutica e medica come strumenti diagnostici o terapeutici. Oggi possono essere progettate in un'ampia varietà di forme, dimensioni e composizioni e funzionalizzate con un numero pressoché illimitato di molecole. Nonostante questi progressi tecnologici, i processi molecolari che regolano l'interazione tra nanoparticelle metalliche e cellule sono ancora poco compresi.

Le membrane cellulari rappresentano la prima barriera che le nanoparticelle incontrano quando entrano in un organismo vivente. Comprendere e controllare le interazioni tra nanoparticelle e membrane biologiche è quindi fondamentale per chiarire i meccanismi molecolari alla base dei loro effetti biologici.

BioMNP si propone di superare lo stato dell'arte chiarendo il complesso ruolo svolto da dimensioni, composizione, funzionalizzazione e stato di aggregazione delle nanoparticelle durante l'interazione con membrane biologiche modello. A loro volta, le membrane saranno modellate con un livello crescente di complessità, considerando sia la composizione lipidica sia le diverse fasi della membrana.

Il progetto utilizza tecniche di simulazione e infrastrutture di calcolo di ultima generazione, sviluppando nuovi modelli coarse-grained basati su simulazioni atomistiche più dettagliate, per studiare le interazioni tra nanoparticelle e membrane su un intervallo estremamente ampio di scale spaziali e temporali.

BioMNP beneficia inoltre di importanti collaborazioni sperimentali complementari, proponendo interpretazioni dei dati sperimentali disponibili e formulando previsioni utili a guidare la progettazione di nanoparticelle metalliche funzionali e non tossiche per applicazioni biomediche.

Il progetto mira a rispondere a domande fondamentali al confine tra fisica, biologia e chimica. I risultati hanno ricadute significative nei campi della nanomedicina, della tossicologia, delle nanotecnologie e della scienza dei materiali.