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  RenEcoPol: Sustainable route for circularity of renewable polyesters

  Nel corso degli anni è stato dimostrato che il problema dell'impatto ambientale dovuto alla dispersione nell'ambiente di materiali organici recalcitranti alla biodegradazione (ad esempio, plastiche, lubrificanti) può essere risolto solo in parte con strategie di raccolta e riciclaggio. A questo proposito, sono necessari studi che forniscano soluzioni efficaci, abbracciando l'intero ciclo di vita del materiale, a partire dalla sua progettazione, fino al suo “fine vita”. L'obiettivo del progetto RenEcoPol è quindi quello di sviluppare percorsi alternativi per la sintesi di poliesteri riciclabili basati su blocchi di costruzione biobased utilizzando processi verdi come la biocatalisi. RenEcoPol sviluppa innanzitutto una strategia per la selezione di monomeri da fonti rinnovabili, completata da una selezione di catalizzatori verdi per la sintesi di polimeri possibili candidati per diverse applicazioni, dagli imballaggi ai materiali ad alte prestazioni. I nuovi poliesteri biobased saranno caratterizzati in dettaglio con diverse tecniche analitiche per la conferma della struttura e la valutazione delle proprietà fisico-chimiche. Nella terza fase si valuterà la biodegradabilità in diverse condizioni naturali e sintetiche dei materiali sintetizzati e, nell'ultima fase, lo sviluppo di una strategia per il recupero dei componenti. In seguito a tutte le fasi, verrà dimostrata la conformità ai criteri di bioeconomia e di criteri dell'economia circolare. Il progetto RenEcoPol permetterà alla ricercatrice di familiarizzare con la bioinformatica, biotecnologie marine e promuoverà il suo sviluppo come ricercatore indipendente e faciliterà l'acquisizione di una posizione di ricerca stabile in Europa.
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  HEMCAT: Towards Non Iridium High Entropy Material Electrocatalysts for Oxygen Evolution Reaction in Acidic Media

  Gli elettrolizzatori d'acqua a membrana a scambio di protoni sono una delle tecnologie più promettenti per la produzione di idrogeno. L'eliminazione del raro e costoso iridio negli attuali elettrocatalizzatori per la reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER) in ambiente acido farebbe progredire notevolmente questa tecnologia per l'applicazione su larga scala. L'obiettivo del progetto HEMCAT è di produrre nuovi elettrocatalizzatori ad alte prestazioni (attivi e stabili) ed eliminare l'iridio negli elettrocatalizzatori OER. I materiali di interesse sono materiali ad alta entropia (HEM) che saranno preparati da leghe ad alta entropia (HEA) con il processo di ossidazione anodica. Gli HEA di partenza saranno selezionati, preparati in forma massiva e sottoposti a processi di ossidazione anodica per sintetizzare ossidi ad alta entropia (HEO) sotto forma di film nanostrutturati ad alta superficie su substrati HEA. Gli HEO saranno convertiti in HEM con vari trattamenti e saranno completamente caratterizzati in termini di stabilità, struttura e morfologia. Infine, saranno testati per le proprietà elettrocatalitiche nella reazione OER con tecniche di caratterizzazione all'avanguardia. Queste includeranno indagini sulle proprietà elettroniche e strutturali degli elettrocatalizzatori sintetizzati utilizzando tecniche di sincrotrone (spettroscopia di assorbimento dei raggi X (XAS) e diffrazione dei raggi X (XRD)) in condizioni ex-situ, in-situ e operando. HEMCAT affronta le questioni chiave dell'immagazzinamento e della conversione dell'energia in modo pulito, compatto e, in ultima analisi, a basso costo, facilitando allo stesso tempo il trasferimento di conoscenze intraeuropee e l'impatto diretto sulla società. I nuovi elettrocatalizzatori efficienti, stabili e poco costosi per l'OER in ambiente acido colmeranno il divario tra l'elettrocatalisi fondamentale e quella applicata e faciliteranno lo sviluppo di elettrocatalizzatori avanzati per applicazioni elettrocatalitiche.
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  INTERfaces: Heterogeneous biocatalytic reaction sequences training network

  Gli attuali processi per la produzione di sostanze chimiche richiedono un'intensa attività di isolamento e purificazione dei prodotti intermedi che richiede tempo, energia e spazio, con una notevole produzione di rifiuti. È necessario creare processi più puliti integrando le fasi di produzione nel rispetto dei criteri di sostenibilità. La natura utilizza una strategia sintetica elegante ed efficiente: Accoppiare gli enzimi in percorsi multi-step senza fasi intermedie di isolamento e purificazione con un preciso controllo spaziale della catalisi. La cellula è forse l'organizzazione multicompartimentale più importante, ma una miriade di altri sistemi come la compartimentazione in organelli o microcompartimenti, l'ancoraggio o l'assemblaggio di complessi multi-enzimatici su membrane biologiche o sintetiche e l'assemblaggio di mega-complessi enzimatici facilitano il controllo di complesse cascate di reazioni multi-catalitiche. La compartimentazione dei percorsi enzimatici consente di sopprimere le reazioni collaterali, di attenuare l'effetto delle specie reattive (ad esempio nella fotosintesi) e di evitare l'inibizione. Le reazioni a più fasi in sistemi privi di cellule sono meno complesse e più facili da manipolare, e quindi sono spesso l'opzione preferita rispetto agli approcci basati sulle cellule. La biocatalisi in vitro utilizza spesso l'immobilizzazione, soprattutto per facilitare l'elaborazione a valle e consentire il riutilizzo dei catalizzatori.La complessità delle cascate che utilizzano enzimi diversi con condizioni ottimali diverse, tuttavia, rende molto difficile l'immobilizzazione efficiente di vie enzimatiche artificiali.Tuttavia, se le condizioni ottimali non sono significativamente divergenti, la co-localizzazione degli enzimi fornirebbe substrati/prodotti tra ogni fase di reazione catalitica in modo efficiente grazie alla vicinanza spaziale. INTERfaces mira alla progettazione e all'implementazione tecnica di cascate (chemio)enzimatiche eterogenee.Con lo sviluppo di processi per la produzione di nuovi polimeri da molecole a base biologica, la rete esplora metodi per dirigere cascate senza cellule ad alta produttività per una produzione sostenibile.Per raggiungere questo obiettivo, faremo leva su competenze avanzate e complementari in scienza dei materiali, chimica delle superfici, ingegneria delle proteine, (bio)catalisi e ingegneria dei processi (Figura 1). L'attenzione si concentra sulla progettazione e sulla combinazione di (bio)catalizzatori eterogenei multifunzionali, migliorandone la robustezza, l'orientamento spaziale e soddisfacendo i requisiti di processo per i prodotti a valore aggiunto, ad esempio prodotti chimici fini, farmaceutici e sfusi. Reazioni biocatalitiche efficienti in vitro richiedono biocatalizzatori robusti, resistenti a condizioni di processo spesso severe e riciclabili in modo efficiente. Per la produzione di prodotti di base da più tonnellate, il tempo di funzionamento di un catalizzatore deve essere estremamente elevato per ridurre al minimo l'impatto sui costi.Pertanto, i piccoli miglioramenti ottenuti in questi processi producono significativi ritorni economici. Sebbene l'immobilizzazione di singoli catalizzatori sia stata sviluppata con successo per anni, l'assemblaggio di una reazione a cascata su materiali solidi deve affrontare l'immensa complessità delle cascate di reazioni.Nonostante alcuni incoraggianti esempi accademici, lo sviluppo e la messa in scala di cascate biocatalitiche eterogenee non possono basarsi su procedure consolidate, e questa lacuna deve essere colmata per un'ampia implementazione del concetto. INTERfaces formerà 14 ESR nello sviluppo di reazioni eterogenee (chemio)-enzimatiche multi-step con gli enzimi ottimizzati, le disposizioni spaziali, la robustezza e la produttività richieste. Per raggiungere questo obiettivo, riuniamo un consorzio interdisciplinare di grande esperienza per realizzare il primo esempio di “cascate di reazioni biocatalitiche eterogenee” altamente integrate e focalizzate su obiettivi chimici comuni: la trasformazione di blocchi di costruzione biobased selezionati in prodotti attraverso vie sintetiche artificiali. L'acido ferulico e i derivati dell'idrossistirene (HS) e l'idrossimetilfurfurale (HMF) sono i substrati modello a base biologica e altamente funzionalizzati (Figura 1) che saranno valorizzati in condizioni industrialmente rilevanti con l'aiuto della scienza dei materiali, dell'ingegneria delle proteine, della biocatalisi e dell'ingegneria di processo.La forte collaborazione tra le imprese biotecnologiche di ricerca e il settore accademico fornisce un ambiente intersettoriale stimolante per convertire le invenzioni in innovazioni.I 14 ESR saranno formati per diventare i “Leader del cambiamento” che creeranno un cambiamento radicale nella società verso gli obiettivi di sostenibilità e l'equilibrio di genere.
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  Deciphering the role of glycogenome in familial forms of Undifferentiated Connective Tissue Disease by combined genome and miRNome analysis

  Questo studio si propone di esplorare il contributo del glicogenoma, ovvero la parte del genoma che codifica per i geni coinvolti nella glicosilazione (glicogeni), nelle malattie del tessuto connettivo indifferenziate (UCTD). L’UCTD è una malattia autoimmune complessa che colpisce prevalentemente giovani donne, caratterizzata da segni clinici e auto-anticorpi positivi evocativi di una malattia autoimmune, senza però poter essere classificata in una specifica malattia del connettivo. La letteratura riporta che fino al 30% dei pazienti con UCTD può evolvere, entro pochi anni dalla diagnosi, in una malattia autoimmune sistemica definita (SAD), come il lupus eritematoso sistemico, la sclerosi sistemica, l’artrite reumatoide, la malattia mista del tessuto connettivo o la sindrome di Sjögren. Queste patologie possono coinvolgere molti organi e sistemi e sono caratterizzate da alterazioni glicaniche, soprattutto nella glicosilazione differenziale degli auto-anticorpi, fenomeno spesso presente prima della comparsa dei sintomi clinici. In alcune SAD l’identificazione di tali auto-anticorpi rientra nei criteri di classificazione, mentre in altri casi la ricerca sta emergendo dimostrando l’importanza della glicosilazione nella patogenesi delle malattie autoimmuni. Recentemente, sono stati identificati diversi geni codificanti glicosiltransferasi nel genoma umano, le cui mutazioni causano rare malattie monogeniche congenite da difetto di glicosilazione (CDG). Tuttavia, la maggior parte di questi geni rimane poco studiata. Considerando che i microRNA (miRNA) sono importanti regolatori del glicoma agendo sull’espressione dei glicogeni, l’analisi congiunta del genoma e del miRNome può svelare le complesse interazioni tra glicogeni e miRNA e caratterizzare il ruolo funzionale dei glicogeni. Queste analisi saranno condotte su una coorte retrospettiva di casi familiari con chiara trasmissione verticale della malattia (genitore e figlio affetti), composta da pazienti con UCTD “pure” (che non evolvono in SAD entro 5 anni di follow-up) e da pazienti con UCTD evoluti in SAD. Lo studio potrebbe evidenziare nuovi glicogeni di potenziale impatto terapeutico non solo per UCTD/SAD ma anche per altre patologie causate da difetti di glicosilazione.
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  The CHAISE study: Clonal Hematopoiesis in AntIphospholipid SyndromE, an exploratory observational study

  La ematopoiesi clonale di potenziale indeterminato (CHIP) è definita dall’espansione di cloni ematopoietici portatori di mutazioni somatiche ricorrenti, spesso loss-of-function, nei geni DNMT3A, TET2 e ASXL1, in assenza di altre anomalie ematologiche. Oltre a determinare un rischio aumentato di circa dieci volte per lo sviluppo di malattie ematologiche, come la sindrome mielodisplastica, studi recenti hanno evidenziato che i portatori di CHIP presentano un rischio maggiore di mortalità per qualsiasi causa e, sorprendentemente, di malattia coronarica. Un’indagine su 4726 pazienti con malattia coronarica e 3529 controlli ha mostrato che i soggetti con CHIP avevano un rischio di malattia coronarica quasi doppio rispetto ai non portatori, con un rischio addirittura quadruplicato di infarto miocardico precoce in coorti retrospettive. Le mutazioni in DNMT3A, TET2, ASXL1 e JAK2 sono state associate singolarmente a malattia coronarica e correlate a un aumento della calcificazione coronarica, indicativa di un maggior carico aterosclerotico. Gli eventi trombotici, sia arteriosi che venosi, derivano da una complessa interazione tra fattori di rischio e meccanismi protettivi, con un ruolo fondamentale della deregulation immunologica nell’insorgenza di trombosi venosa profonda ed embolia polmonare. La sindrome da anticorpi antifosfolipidi (APS) è una patologia autoimmune caratterizzata da manifestazioni cliniche trombotiche e/o ostetriche associate alla presenza persistente di anticorpi antifosfolipidi. Sebbene la positività per questi anticorpi sia necessaria, la trombosi in APS sembra richiedere un ulteriore “secondo colpo” scatenante. Tra i meccanismi proposti figurano l’attivazione del sistema del complemento, il coinvolgimento di recettori cellulari e vie di segnalazione intracellulari. In questo contesto, CHIP potrebbe contribuire ad aumentare il rischio trombotico, soprattutto arterioso, nei pazienti con anticorpi antifosfolipidi, attraverso alterazioni nell’attività trascrizionale dei macrofagi, cellule chiave nelle risposte infiammatorie e abbondanti nelle placche aterosclerotiche. In questo studio multicentrico, osservazionale ed esplorativo, prevediamo di analizzare 200 pazienti con APS trombotica, caratterizzati da profili clinici differenti, per identificare la presenza di mutazioni CHIP e la loro associazione con eventi trombotici arteriosi o venosi. I risultati potrebbero offrire nuove chiavi di lettura sulla fisiopatologia non solo dell’APS, ma anche della trombosi arteriosa in generale, con potenziali importanti ricadute sulla popolazione generale.