SISTEMI NANOSTRUTTURATI FOTOATTIVABILI PER APPLICAZIONI BIOMEDICHE
Anno accademico 2026/2027 - Docente: GIUSEPPE FORTERisultati di apprendimento attesi
Al termine del modulo, lo studente sarà in grado di distinguere i principali approcci computazionali, comprenderne le approssimazioni e interpretare risultati di calcoli di struttura elettronica e spettri di assorbimento relativi a semplici sistemi fotoattivabili di interesse biologico.
Risultati di apprendimento attesi secondo i descrittori di Dublino
1. Conoscenza e comprensione: al termine dell’insegnamento, lo/a studente/essa avrà acquisito le conoscenze necessarie per individuare e comprendere i principali fenomeni chimici affrontati nel corso delle lezioni.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: le conoscenze acquisite consentiranno allo/a studente/essa di affrontare diverse problematiche di carattere chimico, applicando i concetti appresi alla risoluzione di esercizi e all’esecuzione di calcoli chimici.
3. Autonomia di giudizio: durante il percorso formativo, lo/a studente/essa sarà stimolato/a a valutare autonomamente il proprio livello di preparazione e la propria comprensione degli argomenti trattati, anche attraverso il confronto e la partecipazione alle discussioni in aula. Le conoscenze sviluppate dovranno inoltre essere organizzate in modo da costituire una base adeguata per affrontare gli insegnamenti di chimica più avanzati previsti negli anni e nei semestri successivi.
4. Abilità comunicative: lo/a studente/essa dovrà acquisire la capacità di esporre in maniera chiara, completa ed efficace gli argomenti oggetto di studio, utilizzando una terminologia e un linguaggio scientifico adeguati.
5. Capacità di apprendimento: il percorso formativo favorirà lo sviluppo di un metodo di apprendimento autonomo, permettendo allo/a studente/essa di approfondire e mantenere aggiornate le proprie conoscenze attraverso la ricerca e la consultazione di testi e materiali di carattere scientifico.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
L’insegnamento prevede lezioni frontali (Didattica Erogativa) ed esercitazioni di chimica computazionale con risoluzione guidata e discussione dei problemi (Didattica Interattiva). Le lezioni sono finalizzate all’acquisizione dei principi della chimica computazionale, propedeutici alle discipline di ambito farmaceutico. Le esercitazioni favoriscono l’applicazione dei concetti teorici, lo sviluppo delle capacità di interpretazione critica dei risultati e la verifica della comprensione attraverso il confronto con il docente.
Qualora l’insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus
Prerequisiti richiesti
Frequenza lezioni
consentite assenze per non più del 30% delle ore complessive di lezione, valutate in tutte le forme di
espletamento https://www.dsf.unict.it/sites/default/files/2026-05-04-Regolamento%20CdLM%20CTF%202026-2027.pdf
Contenuti del corso
Metodi computazionali applicati a sistemi biologici fotoattivabili
Metodi ab initio
Teoria del funzionale densità
Applicazioni pratiche
Testi di riferimento
Appunti di lezione e materiale fornito dal docente
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Introduzione alla modellistica computazionale - 1 ora. Ruolo dei metodi computazionali nello studio dei sistemi biologici fotoattivabili. Richiami di struttura elettronica, orbitali molecolari e interazione luce–materia. Scelta del modello molecolare e principali approssimazioni. | Appunti docente |
| 2 | Metodi ab initio - 1 ora. Equazione di Schrödinger e approssimazione di Born–Oppenheimer. Metodo Hartree–Fock, funzioni di base e significato della correlazione elettronica. Cenni ai metodi post-Hartree–Fock. Ottimizzazione geometrica e superfici di energia potenziale. | Appunti docente |
| 3 | eoria del funzionale della densità 1 ora. Fondamenti della DFT e approccio di Kohn–Sham. Funzionali di scambio e correlazione: criteri generali di scelta e limiti. Introduzione alla TD-DFT per lo studio degli stati eccitati e degli spettri di assorbimento. Effetti del solvente e dell’ambiente molecolare | Appunti docente |
| 4 | Applicazioni pratiche - 4 ore. Esercitazione guidata su un cromoforo o fotosensibilizzatore di interesse biologico: preparazione della struttura, impostazione del calcolo e analisi dei risultati. Interpretazione della geometria ottimizzata, degli orbitali di frontiera e delle transizioni elettroniche. Confronto tra proprietà calcolate e dati sperimentali, con discussione dell’attendibilità e dei limiti del modello. | Appunti docente |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
La valutazione delle conoscenze avverrà tramite una prova scritta.
Le date di esami sono pubblicate nel sito del Dipartimento di Scienze del Farmaco e della Salute: http://www.dsf.unict.it/corsi/lm-13_ctf/calendario-esami
La votazione verrà espressa in trentesimi secondo il seguente schema:
• Non idoneo
Conoscenza e comprensione argomento: significative carenze e imprecisioni
Capacità di analisi e sintesi: irrilevanti, frequenti generalizzazioni
Utilizzo di riferimenti: completamente inappropriato
• 18–20
Conoscenza e comprensione argomento: molto modesto, imperfezioni evidenti
Capacità di analisi e sintesi: appena sufficienti
Utilizzo di riferimenti: appena appropriato
• 21–23
Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza poco più che sufficiente
Capacità di analisi e sintesi: discreta capacità di analisi e sintesi, argomenta in
modo logico e coerente
Utilizzo di riferimenti: utilizza le referenze standard
• 24–26
Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza buona
Capacità di analisi e sintesi: ha buone capacità di analisi e di sintesi, gli argomenti
sono esposti coerentemente
Utilizzo di riferimenti: utilizza le referenze standard
• 27–29
Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza più che buona
Capacità di analisi e sintesi: ha notevoli capacità di analisi e di sintesi
Utilizzo di riferimenti: ha approfondito gli argomenti
• 30–30 e lode
Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza ottima
Capacità di analisi e sintesi: ha notevoli capacità di analisi e di sintesi
Utilizzo di riferimenti: significativi approfondimenti
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via
telematica, qualora le condizioni epidemiologiche lo dovessero richiedere.
Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA:
A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti
interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare
eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi
didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente
referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per
le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, Prof.ssa Santina Chiechio.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Scelta del funzionale e della base per simulazioni di spettri di assorbimento e di emissione
Metodi ab initio per la determinazione delle interazioni deboli
Metodi per il calcolo dell'energia di binding in un sistema host-guest