> FocusUnimore > numero 55 – febbraio 2025
Interpretation of Molecular Simulations: An International Project Coordinated by Unimore
Molecular simulations are a powerful tool in chemical research, but the analysis of the data generated is complex. An international team, led by Professor Giovanni Maria Piccini from Unimore, has developed a new computational tool, FESTA (Free Energy Surface Trajectory Analysis), to facilitate the interpretation of trajectories obtained through molecular simulations. This tool helps scientists correlate simulation results with useful information for the design of new drugs, innovative materials, and sustainable chemical processes. FESTA, which is free and accessible to the entire scientific community, promotes transparency and reproducibility in research. The project, involving international collaboration with RWTH Aachen University (Germany), was recently recognised by the Journal of Chemical Information and Modeling, which featured it on the cover of the January 2025 issue. This work highlights the importance of computational tools in modern science and FESTA’s potential to support the understanding and optimisation of complex chemical systems.
Le simulazioni molecolari permettono di “vedere” gli atomi muoversi come se si possedesse un potentissimo e velocissimo microscopio e per questo stanno diventando uno strumento sempre più utilizzato nella ricerca chimica. Queste simulazioni producono enormi quantità di dati, ma non sempre è facile analizzarli per ottenere informazioni rilevanti dal punto di vista chimico-fisico, come la variabilità delle strutture di un farmaco che interagisce in una proteina per curare una grave malattia o l’identificazione dei siti più attivi in un catalizzatore da utilizzare in un processo chimico sostenibile per ridurre le emissioni di CO2.
È questo il campo in cui si inserisce il nuovo strumento computazionale per l’interpretazione delle simulazioni molecolari, sviluppato da un team internazionale guidato dal Prof. GiovanniMaria Piccini del Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche di Unimore, che ha l’obiettivo di facilitare il modo in cui gli scienziati che si occupano di simulazioni molecolari analizzano le traiettorie ottenute con la dinamica molecolare.
Questo tool chiamato FESTA (Free Energy Surface Trajectory Analysis) permette di compiere questa analisi con estrema facilità, aiutando gli scienziati che analizzano queste simulazioni a correlare i risultati dei loro calcoli con informazioni utili per la progettazione di nuove molecole o materiali innovativi.
Il progetto è stato coordinato dal Prof. Piccini in collaborazione con uno studente in visita all’Università di Modena e Reggio Emilia grazie al programma Erasmus+ dalla RWTH Aachen University (l’Università Tecnica di Aquisgrana, Germania), dove il Prof. Piccini aveva in precedenza ricoperto la cattedra di modellizzazione e simulazione della catalisi.
“Il codice è gratuito e accessibile a tutta la comunità scientifica, promuovendo trasparenza e riproducibilità nella ricerca computazionale” commenta il Prof. Piccini, che prosegue “Questo lavoro rappresenta un esempio significativo dell’importanza della collaborazione internazionale e multidisciplinare di Unimore con altre realtà fuori confine per affrontare sfide complesse e valorizzare l’ateneo a livello internazionale”.
Il valore progetto è testimoniato dal fatto che il Journal of Chemical Information and Modeling (JCIM) della American Chemical Society gli ha dedicato la copertina del numero di gennaio 2025 della pubblicazione.
FESTA rappresenta uno strumento significativo per la comunità delle simulazioni molecolari e potrà aiutare nella comprensione e nell’ottimizzazione dei sistemi chimici complessi, aprendo nuove prospettive per la ricerca fondamentale e applicata. Le applicazioni potenziali di FESTA spaziano dalla chimica e biologia alla progettazione di materiali e farmaci, offrendo nuovi strumenti per comprendere il comportamento molecolare e progettare soluzioni innovative.
“Questo lavoro mette in evidenza il potenziale trasformativo degli strumenti computazionali nella scienza moderna,” conclude il Prof. Piccini. “Semplificando i processi e consentendo approfondimenti più dettagliati, FESTA rappresenta uno strumento flessibile a disposizione di tutti, il cui sviluppo è il frutto del lavoro di una squadra internazionale con al centro Unimore”.