Raccolta di Tecnologie e competenze ENEA
Nano Digital Twins per predire l'impatto sulla salute di molecole biologiche, farmaci e inquinanti aerodispersi.
Questa tecnologia integra diversi metodi di modellizzazione e simulazione molecolare in un'unica pipeline computazionale, offrendo una visione dettagliata delle interazioni molecolari. Creando digital twins di molecole bioattive e dei loro bersagli, consente simulazioni precise per prevedere l'efficacia e la sicurezza senza ricorrere a esperimenti costosi. Utile nello sviluppo di farmaci, nella ricerca nutraceutica e negli studi ambientali, accelera l'innovazione riducendo rischi e costi.
Esempio di gemello digitale di un complesso molecolare formato da un enzima epigenetico (verde) e una molecola bioattiva naturale (rosso).
nano Digital Twin workflow: simula l'interazione molecolare, dal docking alle simulazioni dinamiche, per predire effetti e stimare l’impatto su pathway biologici di molecole bioattive o inquinanti.
Settori applicativi
Problema da risolvere
Lo sviluppo di nuovi farmaci o la ricerca di molecole terapeutiche naturali richiede sperimentazioni precliniche lunghe e costose. La sperimentazione in silico, basata su simulazioni molecolari, è limitata da elevate esigenze computazionali, spesso fuori portata per le PMI. Anche prevedere gli effetti degli inquinanti aerodispersi sulla salute cellulare è complesso, poiché i metodi tradizionali non replicano con precisione l'impatto molecolare. Il nano digital twin, supportato da simulazioni di dinamica molecolare e calcolo HPC di ENEA, può risolvere queste sfide. Questa tecnologia consente di visualizzare l'interazione tra molecole e bersagli terapeutici, accelerando i test di efficacia di farmaci e molecole naturali, oltre a prevedere con precisione gli effetti degli inquinanti sulla salute cellulare.
Descrizione
L'innovazione di questa tecnologia risiede nell'integrazione di diversi approcci di modeling e simulazione molecolare in un'unica pipeline computazionale, che consente di unificare e ottimizzare tecniche tradizionali e avanzate per ottenere una visione completa e dettagliata delle interazioni molecolari, riducendo significativamente il tempo e le risorse necessarie per analizzare scenari complessi. La tecnologia crea modelli digitali, chiamati digital twins, di molecole bioattive e dei loro bersagli biologici, come enzimi o recettori. Questi modelli permettono di simulare in modo preciso come le molecole interagiscono tra loro, fornendo una comprensione dettagliata delle loro proprietà e prevedendo la loro efficacia e sicurezza senza dover ricorrere a costosi esperimenti. Le simulazioni possono anche essere adattate a vari scenari, per testare come le molecole reagiscono a cambiamenti di ambiente, come temperatura o pH. Questa tecnologia è utile in settori come la creazione di nuovi farmaci, la ricerca nutraceutica e lo studio degli effetti degli inquinanti sull'ambiente e sulla salute umana. Aiuta a sviluppare soluzioni più sicure e mirate, accelerando l'innovazione e riducendo i rischi e i costi associati a metodi tradizionali.
Aspetti innovativi e vantaggi
- Costi ridotti e Riduzione della sperimentazione animale
- Gestione avanzata dei dati
- Potenza di calcolo HPC
- Velocità
- Visualizzazione avanzata dei processi molecolari
Maturità tecnologica 4
Punti di forza
- Costo
- Rilevanza sociale/economica
- Contenuto normativo/regolatore
- Efficienza/rendimento/prestazioni
- Innovazione
- Mancanza di tecnologia/soluzione per lo specifico impiego
- Scalabilità
Possibili applicazioni
- Design ottimizzato di biomolecole terapeutiche e predizione della loro efficacia
- Predizione e valorizzazione delle proprietà funzionali degli alimenti
- Predizione effetti avversi di molecole inquinanti ambientali
Gruppo di ricerca coinvolto
Brevetto disponibile per il licensing
Non disponibile per una licenza
Data di aggiornamento
30-06-2025
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