c.i. PROGETTAZIONE MOLECOLARE E CHIMICA INORGANICA SUPRAMOLECOLARE
Modulo PROGETTAZIONE MOLECOLARE

Anno accademico 2023/2024 - Docente: COSIMO GIANLUCA FORTUNA

Risultati di apprendimento attesi

Il corso mostrerà la rilevanza della chemioinformatica nella ricerca chimica. Nonostante i metodi chemioinformatici siano applicati prevalentemente in campo chimico-farmaceutico, lo studente sarà sensibilizzato sulla possibilità di applicare tali metodologie a svariati campi della chimica. 
Il corso dovrebbe permettere allo studente di acquisire le seguenti conoscenze di base:
Conoscere la definizione di chemioinformatica e la sua evoluzione storica;
Conoscere l’importanza della chemioinformatica in vari campi di ricerca chimica, con particolare attenzione alle procedure di drug discovery.
Conoscere gli aspetti economici legati alla chemioinformatica, che permette di ridurre i costi di indagine.
Conoscere gli strumenti base della chemioinformatica.
Conoscere i principi base del metabolismo dei farmaci e delle metodiche associate tale campo di ricerca.
Conoscere metodologie chemioinformatiche da applicare allo studio del metabolismo dei farmaci.
Conoscere i principi base della progettazione dei farmaci e delle metodiche classiche associate a tale campo di ricerca.
Conoscere metodologie chemioinformatiche da applicare alla progettazione dei farmaci.

Questo corso ha anche quale obiettivo quello di fornire agli studenti le basi relative all'applicazione della chimica organica fisica alla progettazione di farmaci. In particolare, si discuteranno le principali proprietà chimico-fisiche e ADME che definiscono le proprietà di un farmaco o di un candidato farmaco, con l'obiettivo di saperle modulare attraverso la modifica della struttura chimica dei composti organici in esame.

Le principali conoscenze acquisite saranno:

1) elementi di base sul processo di progettazione di farmaci e loro sviluppo

2) elementi di base relativi all'assorbimento, distribuzione, metabolismo, escrezione, tossicità (ADMET) dei farmaci

3) conoscenza di metodi sperimentali e in silico per la determinazione di proprietà acido-base, lipofilicità, permeabilità, solubilità.

4) conoscenza delle principali strategie chimiche per l'ottimizzazione delle proprietà ADME

5) conoscenza dei metodi per lo studio delle relazioni struttura-proprietà applicate principalmente alla progettazione dei farmaci.

In riferimento ai Descrittori di Dublino, questo corso si pone l’obbiettivo di trasferire allo studente le seguenti competenze trasversali:

Conoscenza e capacità di comprensione:

  • Capacità di ragionamento induttivo e deduttivo;
  • Capacità di razionalizzare e prevedere la reattività delle molecole organiche;

Capacità di applicare conoscenza:

  • Capacità di progettare un percorso sintetico adeguato all’ottenimento di una precisa molecola organica;
  • Capacità di prevedere la strumentazione necessaria per la realizzazione della sintesi;
  • Capacità di individuare le condizioni di reazioni ottimali per una determinata reazione.

Autonomia di giudizio:

  • Capacità di ragionamento critico;
  • Autovalutazione dell’apprendimento tramite interazioni in aula con i colleghi e con il docente.

Abilità comunicative:

  • Capacità di descrivere in forma orale e scritte, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, uno degli argomenti trattati, facendo uso sia di presentazioni power point che della lavagna

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

L'insegnamento si svolgerà tramite la trattazione dei vari argomenti riportati in programma (3 CFU) e prevederà delle giornate dedicate ai chiarimenti dei dubbi e alla simulazione dell'esame orale da sostenere.

Prerequisiti richiesti

Al fine di comprendere ed applicare i concetti e le tecniche oggetto del corso, è necessario avere conoscenze di chimica organica e di chimica analitica di base.

Frequenza lezioni

Fortemente consigliata seppur non obbligatoria per sostenere l’esame

Contenuti del corso

Concetti di chemiometria

Rappresentazione molecolare (grafi, fingerprint, MIF) e minimizzazione
molecolare. 

Descrittori molecolari avanzate. QSAR e 3D-QSAR. 

Descrittori molecolari circolari: il metodo Moka.

Descrittori molecolari 3D: il metodo VolSurf. 

Applicazioni del metodo VolSurf nel campo dell'ADME 

Metodi di calcolo di bitstrings e fingerprints. Metodi di calcolo similarità molecolare. 

Il metodo Flap per il calcolo della similarità molecolare. 

Il metodo Flap per il calcolo dell'affinità con macromolecole. 

Metodi computazionali per la predizione del metabolismo. Il metodo MetaSite. Esercitazioni al computer

Testi di riferimento

  • Dispense fornite dal docente

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Concetti chemiometriaappunti
2Mokaappunti
3GRIDappunti
4Volsurfappunti
5Fingerprintappunti
6FLAPappunti
7Metasiteappunti

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale e valutazione del progetto

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Gli argomenti trattati sono tutti egualmente importanti. Non ci sono domande preferenziali. Si ripete il progetto con FLAP e Volsurf