CNR, MaRS-Lab

Denominazione Centro

Indirizzo

Responsabile e persone di contatto

Keywords

Il centro ha aderito al “progetto laboratori” ed è stato inserito nel repertorio regionale di cui al Decreto n.4819 del 27-10-2014?

Descrizione del centro

Ambiti di applicazione e Servizi

La spettroscopia EPR è applicata a sistemi paramagnetici o marcati con sonde paramagnetiche per ottenere informazioni strutturali (geometria di coordinazione e struttura elettronica) e dinamiche e per caratterizzare il meccanismo e la cinetica di reazioni radicaliche. In particolare sono studiati:

• complessi di metalli di transizione;
• sistemi biologici quali membrane, proteine e tessuti vegetali;
• processi radicalici;
• proprietà pro- e anti-ossidanti di molecole di origine naturale o sintetica.

La spettroscopia NMR è applicata per la caratterizzazione chimico-fisica di una vasta gamma di materiali, dalle piccole molecole ai polimeri, di natura organica, inorganica o composita, sia in soluzione che in fase condensata (liquidi, solidi cristallini e amorfi, e materiali soft). Grazie allo sfruttamento di diversi nuclei (¹H, ²H, ¹⁹F, ³¹P, e ¹³C per materiali organici e ²⁹Si, ¹¹B, ²³Na, ²⁷Al, ⁷Li, ³¹P per materiali inorganici) ed esperimenti, la spettroscopia NMR dà informazioni sulla composizione, la struttura e la morfologia di materiali su una scala spaziale che va da 0.1 a 100 nm e informazioni dinamiche su una scala temporale che va dal ps al s. In particolare questa tecnica è applicata allo studio di:

• materiali polimerici e compositi (composizione chimica; individuazione e quantificazione di fasi cristalline, amorfe, e interfacce; caratterizzazione strutturale delle fasi e determinazione delle dimensioni; studio dell’interazione fra le diverse componenti; caratterizzazione di processi di autoaggregazione e delle strutture supramolecolari risultanti; studio di variazioni strutturali e di processi dinamici in funzione della temperatura, dell’invecchiamento o della degradazione dei materiali);
• materiali liquido-cristallini (caratterizzazione dell’organizzazione e della dinamica molecolare in fasi liquido-cristalline; studio delle transizioni di fase; valutazione di variazioni indotte sul comportamento mesofasico da soluti);
• idrogeli (struttura e dinamica del reticolo polimerico; stato dell’acqua e sue interazioni con il reticolo polimerico; processo di formazione dell’idrogelo e eventuali fenomeni di degradazione con variazioni di parametri quali la temperatura o il pH; interazione con molecole ospite);
• liposomi e membrane (organizzazione molecolare e moti di fosfolipidi in doppi strati di origine sintetica o naturale anche in presenza di fattori esterni quali temperatura e pH e/o piccole molecole quali steroli o farmaci);
• materiali inorganici quali zeoliti, ceramiche, catalizzatori, vetri (caratterizzazione della struttura);
• cementi a base di Ca o Mg (caratterizzazione della struttura e del processo di idratazione);
• materiali paramagnetici e super-paramagnetici nanostrutturati (determinazione della rilassività per valutarne l’applicabilità come agenti di contrasto in imaging a risonanza magnetica).

SERVIZI

Il MaRS-Lab può offrire i seguenti servizi di ricerca ed analisi:

• Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) multinucleare in soluzione; intervallo di temperatura: – 60 °C – 100 °C; il servizio consiste nella registrazione ed eventuale interpretazione di spettri NMR mono e bi-dimensionali di diversi nuclei con esperimenti specifici e/o nella misura ed eventuale analisi di tempi di rilassamento nucleari.
• Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) multinucleare a stato solido; intervallo di temperatura: – 60 °C – 100 °C; il servizio consiste nella registrazione ed eventuale interpretazione di spettri NMR mono e bi-dimensionali di diversi nuclei con esperimenti specifici e/o nella misura ed eventuale analisi di tempi di rilassamento nucleari.
• Rilassometria NMR mediante fast field-cycling; intervallo di temperatura: – 60 °C – 140 °C; il servizio consiste nella misura ed eventuale analisi di tempi di rilassamento longitudinale del nucleo ¹

Spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR) in banda X in soluzione e allo stato solido; intervallo di temperatura: 4 K – 373 K; il servizio consiste nella registrazione ed eventuale interpretazione di spettri EPR.

Collaborazioni e contratti con imprese ed altri centri: 

• Institute of Nuclear Physics, PAS, Cracovia, Polonia. Studio del polimorfismo e delle proprietà strutturali e dinamiche di materiali soft mediante tecniche spettroscopiche NMR e rilassamento dielettrico;
• Max Mousseron Institute of Biomolecules, CNRS Montpellier, Francia, collaborazione nell’ambito di H2020-MSCA-IF-2014 “LX micelles-Coordination chemistry in doubly stabilized micelles for the targeted delivery of cytostatic drugs in cancer therapy”;
• Dipartimento di Ingegneria Meccanica ed Aerospaziale del Politecnico di Torino, Studio delle proprietà rilassometriche di agenti di contrasto nanostrutturati;
• Istituto Italiano di Tecnologia, Centro per la Micro-Biorobotica presso Scuola Superiore Sant’Anna, Pontedera, Studio delle proprietà rilassometriche di agenti di contrasto nanostrutturati;
• Dipartimento di Chimica Ugo Schiff e CSGI dell’Università di Firenze, Sviluppo e caratterizzazione di materiali cementizi eco-sostenibili.

Infrastrutture e principali attrezzature

• Spettrometro NMR Bruker AMX300-WB (frequenza di Larmor per il nucleo ¹H di 300 MHz) provvisto di probes per esperimenti in soluzione (nuclei da ¹⁰⁹Ag a ³¹P, e ¹H) e allo stato solido (nuclei dal ²H al ³¹P, e ¹H, probe CPMAS da 4mm; massima velocità di rotazione all’angolo magico di 15 kHz), operante nell’intervallo di temperatura fra -60 °C e 100 °C.

• Rilassometro NMR Fast Field-Cycling Stelar Spinmaster FFC-2000 operante a frequenza variabile per il nucleo ¹H (da 0.01 to 42.6 MHz) nell’intervallo di temperatura fra -140 °C e 140 °C.

• Spettrometro EPR in banda X Varian E112 fornito di: accessori per ENDOR e LOMENDOR in onda continua e a impulsi; sistema di controllo della temperatura Varian E257; sistema di controllo della temperatura ITC4 Oxford Intelligent; criostato ad elio Oxford; Field-frequency lock; Gaussimetro e frequensimetro Bruker; amplificatori di potenza a radiofrequenza EIN 3200L (da 250 kHz a 120 MHz, 200W) e KALMUS (da 100 kHz a 220 MHz,1kW) e operante nell’intervallo di temperatura fra 4K e 373 K.

Modalità di accesso

mars-lab@pi.iccom.cnr.it;

Altre informazioni sono disponibili sul sito: http://www.pi.iccom.cnr.it/MaRS-Lab

Brevetti

1. Pat. EP1094106, 25/04/2001; PCT, WO01/29165, 26/04/2001; Aust. Pat. AU1212901, 30/04/2001; USA Pat. US6566320, 20/05/2003; Austrian Pat. AT241689, 15/06/2003; Spanish Pat. ES2199877 ,  01/03/2004 ; Deutsches Pat. DE60003059 , 08/04/2004. Designated States: AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW. African Regional Intellectual Property Org. (ARIPO) (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW). Eurasian Patent Organization (EAPO) (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM). European Patent Office (EPO) (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE). African Intellectual Property Organization (OAPI) (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG). Autori: G. Chiaradonna, F. Cicogna, G. Ingrosso, C. Pinzino, V. Del Duca, S. Scialla; Titolo: Cleaning composition.
2. Pat. EP1094057, 25/04/2001; PCT, WO01/28973, 26/04/2001; Aus. Pat. AU8028700, 30/04/2001; USA Pat. US6569826 27/05/2003; Austrian Pat. AT236117, 15/04/2003; Spanish Pat. ES2194436 , 16/11/2003; USA Pat. US2004097391,  20/05/2004; Deutsches Pat. DE69906530, 26/02/2004 ; USA Pat. US6991747, 31/01/2006. Designated States: AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW. African Regional Intellectual Property Org. (ARIPO) (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW). Eurasian Patent Organization (EAPO) (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM). European Patent Office (EPO) (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE). African Intellectual Property Organization (OAPI) (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG). Autori: G. Chiaradonna, F. Cicogna, G. Ingrosso, C. Pinzino, E. Franchi, V. Del Duca, S. Scialla; Titolo: Radical scavenger.

Collaborazioni e partecipazioni in ambito nazionale ed EU a reti ed organizzazioni strutturate (quali cluster, nazionali ed europei, PPP, reti di ricerca, reti COST, etc.)

• Futuro in ricerca (FIR2013 RBFR132WSM, 2014-2017): Materiali nanostrutturati avanzati per cementi eco-sostenibili: indagine delle proprietà strutturali e strategie innovative per il loro miglioramento.
• Progetto “SELFIE”, finanziato dalla Regione Toscana, Bando FAR-FAS 2014 nell’ambito del Programma PAR FAS 2007-2013 Linea d’Azione 1.1.

Progetti bilaterali:

• Progetto bilaterale CNR-PAS (Polish Academy of Sciences) 2014-2016: “Studies of phase polymorphism and dynamics in selected soft materials”

Azioni COST:

• COST Action CA 15209- European Network on NMR Relaxometry