Roberto PURRELLO

Professore ordinario di CHIMICA GENERALE E INORGANICA [CHIM/03]
Ufficio: Cittadella Universitaria, V.le A. Doria 6, 95125 Catania. Edificio 1 corpo B piano 1 Stanza 18 (B1/18)
Email: rpurrello@gmail.com rpurrello@gmail.com
Orario di ricevimento: Lunedì dalle 10:00 alle 13:00 | Venerdì dalle 10:00 alle 13:00 A causa della possibile sovrapposizione con impegni istituzionali e non, è consigliabile inviare una mail di preavviso.


Roberto Purrello è nato a Catania il 12 Aprile del 1956. Nel 1979 si laurea in Chimica all’Università di Catania (con 110/110 e lode) e inizia la sua formazione di ricercatore nel gruppo del Prof. Salvatore Musumeci sotto la guida del giovane Prof. Enrico Rizzarelli,  Nel 1983 diventa Ricercatore Universitario.

     Nel 1988 grazie ad una borsa di studio annuale bandita dal CNR, si unisce al gruppo del Prof. Thomas G. Spiro all’Università di Princeton (Princeton, NJ, USA). Alla scadenza della borda di studio, nel 1990, l’Università di Princeton gli offre una posizione di Research Assistant, consentendogli di consolidare e approfondire le tematiche di ricerca che in parte ancora lo accompagnano. A Princeton si interessa di strutture rare di acidi nucleici e proteine e comincia a studiare la chimica in soluzione acquosa delle porfirine (molecole macrocicliche indispensabili in diversi processi biologici quali la respirazione e la fotosintesi). La peculiarità e la difficoltà degli esperimenti su DNA e modelli di proteine saranno riconosciute da una serie di pubblicazioni in riviste di ranking internazionale elevato.

     Nel 1991 vince il concorso nazionale a Professore Associato e ritorna in Italia, ma continua a curare i rapporti scientifici internazionali iniziando una collaborazione con il Prof. Robert F. Pasternack (Swarthmore College, Swarthmore, PA, USA; terzo nella classifica dei Liberal Arts Colleges) pioniere della chimica delle porfirine in soluzione acquosa. Oltre all’aspetto importantissimo legato le interazioni porfirine-DNA al ruolo delle porfirine come agenti antitumorali (ora in uso clinico) comincia volta a caratterizzare i processi di auto- ed etero-aggregazione di porfirine in soluzione acquosa.

     Nel 2000 è ospite per sei mesi del Dipartimento di Chimica, dell’Università di Davis (Davis, CA, USA) come Visiting Professor. In questo periodo oltre ad aver caratterizzato, per la prima volta, le interazioni tra porfirine anioniche e DNA, ha tenuto due corsi di Chimica. Nel 2000 ha vinto il concorso per Professore Ordinario. Dal 2003 collabora con la Prof.ssa Nina Berova del Dipartimento di Chimica della Columbia University (NY, USA) su sistemi chirali complessi.

1979    Laurea in Chimica, 110/100 e lode,  Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Catania

•          Posizioni accademiche recenti e attuali

2000 -             Professore Ordinario, Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Catania

2014 -             Membro del Consiglio Universitario Nazionale – Area 03

2014 - 2020    Direttore del Dipartimento di Scienze Chimiche, Catania

2014 - 2020    Membro del Senato Accademico

•          Posizioni accademiche precedenti

1991- 2000     Professore Associato, Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Catania

2000                Visiting fellow, Department of Chemistry, Davis University, CA, USA

1988 - 1989    Visiting Scholar, Department of Chemistry, Princeton University, Princeton, NJ, USA

1989 - 1990    Research Assistant, Dept. of Chemistry, Princeton University, Princeton, NJ, USA

1983 - 1991    Ricercatore, Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Catania

•          FELLOWSHIPS

2005                “Lady Davis” Professorship, Technion - Israel Institute of Technology

1988 - 89         Borsa di viaggio dal CNR, Italy

•          RESPONSABILITA’ ISTITUZIONALI

2019 - 2020    Presidente della Scuola Superiore di Catania

2014 - 2020    Direttore, Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Catania

2015 -             Membro della National University Council (CUN)

2015 - 2020    Membro della Senato Academico

2011 - 2013    Membro GEV degli esperti per la VQR

2012-2014      Componente della ASN)

2012 - 2014    Coordinatore della Dottorato in Chimica, Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Catania

2011 - 2014    Presidente della Division of “Chemistry of Biological Systems” della Italian Society of Chemistry

2010 - 2012    Vice-chairman, Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Catania

2007 - 2011    Vice-President della Divisione di “Chimica dei Sistemi Biologici” della Societ Chimica Italiana

•          Attività Editoriali e di referaggio

Reviewer per Nature, Nature Chemistry, Angewandte Chemie, Journal della American Chemical Society, et al.

2010 - Editorial Board, Chirality

1990 - Reviewer for the Italian Ministry

2012 - Reviewer for the Czech Ministry

•          ORGANIZAZIONE DI MEETING

2002–2007     Membro della COST action D27 (Prebiotic Chemistry and Early Evolution)

2007-              Coorganizzatoreand Membro della scientific committee of annual meeting della Division of  “Chemistry of Biological Systems” della Italian Society of Chemistry.

2008-2012      Membro della COST action CM0703 (System Chemistry)

2010 –             Membro dell’International Scientific Committee della “International Conference on Chiroptical Spectroscopy”

2010                Organizer della COST Meeting della action CM0703

2010                Coorganizzatore (con la Prof. Nina Berova, Columbia University, NY, USA), all’ ICPP-6 (International Conference of Porphyrins and Phtalocyanines) del Symposio “Porphyrins and Nucleic Acids”

2012                Coorganizzatore (insieme alla Prof. Nina Berova, Columbia University, NY, USA), at ICPP-7 del Symposio “Porphyrins and phtalocyanines in Chiral Molecular and Supramolecular Systems”

2013                Ideazione e Coorganizzatore Primo Meeting Italiano sui Porfirinoidi, Roma

2014                Coorganizzatore (insieme alla with Prof. Nina Berova, Columbia University, NY, USA), all’ICPP-8 del Symposio “Chirality and Biomimetic Systems”

2014                Ideazione e Coorganizzatore del Primo Meeting Italiano sulla Chiralità “ChirItaly”, Pisa 18-20

2016                Coorganizzatore (insieme alla with Prof. Nina Berova, Columbia University, NY, USA), aIl’ICPP-9 del Symposio “Chirality and Biomimetic Systems”

Bibliometria

E'autore di più di 120 contributi, molti dei quali pubblicati su riviste di alto fattore di impatto, l'h index delle pubblicazione è 41. Il numero totale di citazione è maggiore di 4500

 

 

 

Anno accademico  

I miei principali interessi di ricerca sono legati alle sintesi non covalenti di specie multi-porfiriniche (discrete) per trasferire “informazioni” da un livello molecolare a uno supramolecolare. Molta attenzione è stata dedicata al trasferimento e alla modulazione della chiralità da modelli chirali a entità molecolari o supramolecolari achirali. Uno degli obiettivi principali è il raggiungimento, in ambiente acquoso, di metodi sintetici non covalenti in grado di avvicinarsi alla precisione (in termini di sequenza e stechiometria dei componenti) e riproducibilità delle sintesi effettuate in mezzi non acquosi. Questo è un obiettivo molto impegnativo ma utile a causa dei notevoli vantaggi che può introdurre. Oltre al loro impatto di base sulla comprensione e l'imitazione della natura, le sintesi non covalenti incorporano, di fatto, obiettivi di chimica verde. Tra loro: i) L'integrazione di tutto il materiale utilizzato nel processo nel prodotto finale, ii) Nessun fabbisogno energetico; l'energia chimica immagazzinata nei reagenti è sufficiente per portare a termine il processo e, soprattutto, iii) L'acqua - un solvente benigno e poco costoso - è un mezzo eccellente per questi processi ed è facile da smaltire. Un ulteriore obiettivo della mia ricerca è raggiungere il controllo della chiralità supramolecolare. 

Induzione, memoria, (auto) propagazione e commutazione On-Off della chiralità supramolecolare. 
Lo scopo di questo tema di ricerca è lo studio dell'induzione, del trasferimento e della propagazione della chiralità. Questi studi sono rilevanti sia per la comprensione dell'omo-chiralità della vita che per le applicazioni tecnologiche che vanno dai dispositivi ottici non lineari alle membrane per la risoluzione del racemo. In un articolo fondamentale abbiamo dimostrato che la chiralità indotta dal (L- o D-) poli-glutammato su gruppi di porfirine cationiche può essere ulteriormente trasferita alle porfirine anioniche (Inorg. Chem., 37, 3647, 1998). Questo sistema è il primo esempio di eteroaggregati chirali ottenuti trasferendo la chiralità da uno stampo chirale (il polipeptide anionico) a una molecola achirale (le porfirine cationiche) e, infine, a un terzo componente achirale (le porfirine anioniche che in assenza delle specie cationiche non può interagire con la specie anionica). Questo approccio è stato ulteriormente sviluppato, portando alla sintesi di eteroaggregati di porfirina (su poli-glutammato) in grado di conservare la memoria della chiralità indotta anche dopo che la chiralità del poli-glutammato è stata disattivata (J. Am. Chem. Soc. 120, 12353, 1998; J. Phys. Chem., 104, 10900, 2000). In un altro contributo, in questo campo, abbiamo utilizzato aminoacidi aromatici come modelli (J. Am. Chem. Soc., 124, 894, 2002). In questo articolo abbiamo riportato la prima evidenza che gli aminoacidi formano in soluzione acquosa (concentrazioni millimolari) cluster chirali piuttosto grandi (circa un milione di molecole di aminoacidi per ogni molecola di assemblaggio). Questi precursori non covalenti di proteine ??mostrano lo stesso comportamento del poliglutammato e indirizzano l'aggregazione delle porfirine achirali verso la formazione di complessi chirali "intelligenti" di carica opposta. Degno di nota, la chiralità "indotta" di questi aggregati di porfirine viene mantenuta anche dopo la rimozione dello stampo chirale (gli amminoacidi) mediante ultrafiltrazione. Pertanto, gli assemblaggi di porfirina sono diventati intrinsecamente chirali. Questo ci ha suggerito di usare gli assemblaggi di porfirina chirale modellata (cioè in assenza di aminoacidi) come calco chirale per altre porfirine. Infatti, l'aggiunta di porfirine provoca l'aumento del segnale CD. Questi aggregati, quindi, non solo memorizzano ma trasferiscono anche le loro informazioni chirali con una resa del 100%. Questo bias chirale avviene attraverso una sequenza correlata di induzione, memoria e amplificazione della chiralità che richiama scenari prebiotici. È importante sottolineare che siamo stati in grado di determinare i parametri strutturali sia degli aggregati chirali che di quelli achirali (Adv. Mat., 19, 3961-3967, 2007). Sfruttando le proprietà uniche di questi gruppi (inerzia e crescita autocatalitica, J. Am. Chem. Soc., 130, 10476-10477, 2008) e sostituendo le quattro cariche permanenti alla periferia delle porfirine cationiche con quattro cariche inducibili (mediante protonazione) siamo stati in grado di smontare e riassemblare gli aggregati consentendo di cancellare e riscrivere ciclicamente la memoria chirale degli aggregati impressi (J. Am. Chem. Soc., 129, 8062-8063, 2007). Infine, abbiamo dimostrato che anche complessi chirali inorganici (nel nostro caso i complessi di rutenio (II)) possono lanciare la chiralità negli aggregati di porfirina e questo apre la strada a complessi ibridi organico-inorganici supramolecolari in cui oltre alla chiralità è possibile trasferire energia o elettroni (Angew. Chem. Int. Ed., 47, 9879-9882, 2008). Anche questi complessi conservano memoria della chiralità impressa dallo stampo inorganico e, anche in questo caso, la chiralità può essere ciclicamente attivata e disattivata. 
Sintesi non covalenti assistite da modelli di sistemi supramolecolari (chirali e achirali). 
I sistemi multi-metalloporfirine sono stati ampiamente studiati per le loro numerose applicazioni come dispositivi supramolecolari (ad esempio come sistemi di antenne). Nel 2001 abbiamo pubblicato il primo esempio di autoaggregazione di porfirine idrosolubili che porta a specie aventi una stechiometria ben definita e progettabile (Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 40, 4245, 2001). Un'estensione di questo lavoro ha portato a una sintesi non covalente semplice e senza precedenti (in soluzione acquosa) di complessi multi-porfirinici per i quali è possibile progettare sia la stechiometria che la sequenza. Questo tipo di sintesi non covalente presenta la stessa "accuratezza" dell'approccio covalente e una resa del 100%, ma non richiede tempo come quest'ultimo metodo (J. Am. Chem. Soc., 124, 14536, 2002, Chemistry-A European Journal, 12, 2722-2729, 2006). Per avere anche il controllo sulla dimensionalità degli aggregati, abbiamo esteso le nostre indagini ai bis-calixareni. Questo approccio si è rivelato efficace e abbiamo dimostrato che è effettivamente possibile scegliere tra aggregati cresciuti in due o tre dimensioni. Anche in questo caso abbiamo dimostrato che è possibile avere il perfetto controllo di sequenza e stechiometria e si arrivano ad assemblare 33 “pezzi” molecolari in circa 10 ore, con una resa superiore al 90% (Chemistry-A European Journal, 16, 10439-10446, 2010) . Infine, molto recentemente, siamo riusciti a raggiungere l'obiettivo finale ottenendo il controllo sulla chiralità degli assemblaggi di porfirine, sia mediante un approccio covalente puro che misto covalente / non covalente (Chem. Comm., 48, 4046-4048, 2012). 
Interazioni delle porfirine idrosolubili con acidi nucleici. 
L'interazione tra porfirine e acidi nucleici è un argomento molto studiato a causa dell'uso clinico di questi macrocicli nella cura del cancro mediante terapia fotodinamica. Tuttavia, in seguito agli studi pionieristici del Prof. R. F. Pasternack (Swarthmore College, PA, USA) un altro uso interessante delle porfirine è come reporter chirottico delle conformazioni. Queste molecole sono reporter chirottici ideali perché; i) il loro assorbimento è lontano dalla regione in cui le basi e gli amminoacidi assorbono la luce e ii) non sono chirali, quindi anche un piccolo segnale CD indotto è già un'utile indicazione della struttura del DNA. In particolare, abbiamo riscontrato che il derivato dello zinco (II) della tetracationica 5,10,15,20-tetrakis (4-N-metilpiridil) porfina è un eccellente sensore (specifico e sensibile) per la rara conformazione Z del DNA ( Angew. Chem., Int. Ed., 44, 4006-4009, 2005) ed è in grado di riconoscere la struttura Z anche quando incorporata tra due lunghe sequenze di B-DNA (Chemistry - An Asian Journal, 6, 3104-3109, 2011). Sfruttando l'equilibrio tra le conformazioni B e Z siamo stati anche in grado di proporre questi sistemi come porte logiche AND (J. Am. Chem. Soc., 131, 2046-2047, 2009).