Le Macchine Molecolari: La minaccia del Coronavirus SARS-CoV-2. Parte I

Difficilmente è vinto colui che sa conoscere le forze sue e quelle del nemico.

Nicollò Machiavelli in Dell’arte della guerra (1519-1520)

Un virus è la vita nella forma più semplice. È la riduzione minimalista di un organismo ai suoi elementi essenziali di funzionalità. Più pragmaticamente, un virus è un contenitore di codice genetico dotato di un efficiente meccanismo molecolare che gli consente d’invadere una cellula ospite di un organismo capace di riprodursi autonomamente. Come macchina molecolare, un virus può assomigliare nella forma e potere distruttivo, alla Morte Nera della saga di Star Wars. Pertanto, è un tipo di macchina molecolare che non vogliamo assolutamente avere dentro di noi!

La diffusione del coronavirus SARS-CoV-2 (COVID-19) ha prodotto una nuova pandemia, ovvero una infezione causata da un agente patogeno che colpisce l’intera popolazione di una specie vivente, in questo caso quella umana. Questa situazione di emergenza globale è il risultato di una competizione naturale tra specie viventi che ci rammenta di essere ancora un tassello nell’ecosistema di Gaia. Tuttavia, anche se sia sempre arduo da credere visto lo stato in cui abbiamo ridotto il nostro pianeta, siamo la forma di vita più intelligente nell’universo conosciuto. Quindi sarebbe abbastanza imbarazzante essere sconfitti da un nemico invisibile.

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Retro programming nostalgia IV: L’Equilibrio e la Titolazione Acido/Base

La motivazione per questo articolo nasce dal mio interesse per il retro-computing connesso, da una parte, alla rivalutazione delle mie esplorazioni giovanili del calcolo scientifico in linguaggio BASIC e dall’altra, alla popolarità che, negli ultimi anni, stanno avendo nel settore amatoriale e della didattica i microcomputer su scheda singola  (single-board computer, quali, per esempio  il Raspberry Pi).  Questi piccoli computer hanno una potenza considerevolmente maggiore a un costo decisamente inferiore dei microcalcolatori degli anni 80. Questo ha reso possibile l’emulazione su questi calcolatori dei sistemi operativi di mitici modelli di home computer della Commodore e i modelli MSX.

Pertanto sta prendendo piede anche un rinnovato interesse nel linguaggio di programmazione BASIC. Questo interesse nel retro-computing riflette la nostalgia nelle grandi emozioni che negli anni 70-80 lo sviluppo della tecnologia informatica consumistica ha portato alla mia generazione. Ricordo che rimasi folgorato dalla creatività nell’uso e nella programmazione di questi microcomputer al punto che ha ridiretto i miei interessi scientifici e la mia carriera accademica. 

Ho raccontato in altri articoli delle mie prime avventure di programmazione con  home computer della Commodore e i sistemi MSX alla fine degli anni ’80 e inizi degli anni ’90 e delle mie riscoperte di archeologia informatica. Tra i reperti ho rinvenuto un piccolo programma che ho usato per studiare le titolazioni acido/base sviluppato in MSX BASIC. Pertanto ho colto l’occasione per scrivere delle note sull’equilibrio acido base  e la titolazione e quindi fornire una versione restaurata e migliorate del mio programma, a gli studenti appassionati di programmazione  che sono  alle prese con questo importante concetto della chimica analitica.

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Modelling Natural Shapes: (Easter) Eggs 2020

One year ago, I wrote an article about the modelling of the egg shapes, promising at one point to come back on the topics. A next step in studying eggs shapes is to look to real one or a copy of it. A happy occasion for experimenting with the model using three-dimensional graphics and 3d Printing! That is a natural indeed step: take half of the symmetric curve representing the egg shape

y=T(1+x)^{\frac{\lambda}{1+\lambda}}(1-x)^{\frac{1}{1+\lambda}},

where T and \lambda are two parameters, and rotate it around the central axis

\begin{aligned} x'&=&x\\ y' &=&y*cos(\theta) \\ z' &=& y*sin(\theta) \end{aligned}

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Nanoparticles in Biology and Medicine

I am very pleased to announce that the second edition of the book Nanoparticles in Biology and Medicine edited by Enrico Ferrari, Mikhail Soloviev is now out.

This fully updated volume presents a wide range of methods for synthesis, surface modification, characterization and application of nano-sized materials (nanoparticles) in the life science and medical fields, with a focus on drug delivery and diagnostics. Beginning with a section on the synthesis of nanoparticles and their applications, the book continues with detailed chapters on nanoparticle derivatization, bio-interface, and nanotoxicity, as well as nanoparticle characterization and advanced methods development. Written for the highly successful Methods in Molecular Biology series, chapters include introductions to their respective topics, lists of the necessary materials and reagents, step-by-step, readily reproducible laboratory protocols, and tips on troubleshooting and avoiding known pitfalls. Authoritative and cutting-edge, Nanoparticles in Biology and Medicine: Methods and Protocols, Second Edition serves as an ideal guide for scientists at all levels of expertise to a wide range of biomedical and pharmaceutical applications including functional protein studies, drug delivery, immunochemistry, imaging, and more.

I have contributed with a chapter (14) titled The Molecular Dynamics Simulation of Peptides on Gold Nanosurfaces.

In this chapter a short tutorial on the preparation of molecular dynamics (MD) simulations for a peptide in solution at the interface of an uncoated gold nanosurface is given. Specifically, the step-by-step procedure will give guidance to set up the simulation of a 16 amino acid long antimicrobial peptide on a gold layer using the program Gromacs for Molecular Dynamics simulations.