"Metodi computazionali multiscala basati su meccanica quantistica e molecolare per la descrizione dei sistemi biologici".
Prende il via il nuovo progetto DSCM di comunicazione della scienza nato dalla collaborazione con Microbiologia Italia.
Il primo articolo divulgativo è stato realizzato dal Dott. Michele Nottoli e curato dal Dott. Nicola Di Fidio. Esso è disponibile al seguente link: www.microbiologiaitalia.it/metodi-multiscala“
I sistemi biologici e i sistemi chimici estesi hanno spesso elevati gradi di complessità che ne complicano notevolmente lo studio e la conoscenza. Da ciò deriva la necessità di semplificare tale livello di complessità attraverso lo sviluppo di modelli matematici accurati.
Tale approccio ha un duplice vantaggio: da un lato simulare virtualmente il comportamento dei processi biologici di interesse e dall’altro prevederne in silico i fenomeni in presenza di nuove condizioni chimico-fisiche. La chimica computazionale si occupa dello sviluppo di modelli matematici, basati sia sulla meccanica classica sia sulla meccanica quantistica, in grado di simulare sistemi chimici e/o biologici, con lo scopo di calcolarne le grandezze fisiche caratteristiche e prevederne le proprietà chimiche.
Secondo il Dott. Nottoli: “I problemi scientifici di cui ci occupiamo sono due. Per spiegarli meglio prendiamo un caso come esempio: immaginiamo di voler descrivere lo spettro di assorbimento di un cromoforo incorporato in un sistema biologico esteso. Da un lato, la descrizione di un processo intrinsecamente quantistico, come un’eccitazione elettronica, ha bisogno dei metodi quantistici della chimica computazionale. Tuttavia, questi metodi hanno un costo in termini di tempo di calcolo molto elevato, che limita il loro utilizzo a sistemi con al massimo qualche centinaio di atomi, ben più piccoli del sistema biologico che vogliamo studiare. Dall’altro lato, un sistema esteso ha numerosi gradi di libertà e quindi qualsiasi proprietà misurata su di esso sarà una media sulle configurazioni accessibili. Una simulazione accurata deve tenere conto di quali configurazioni sono popolate a una temperatura specificata”.
Per risolvere il primo problema la soluzione è applicare metodi multiscala. Ossia ogniqualvolta il processo studiato è in qualche modo localizzato su una regione circoscritta del sistema, è possibile descrivere regioni diverse con accuratezze diverse”.
