Il Dipartimento di Biologia dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” orienta la sua missione formativa e di ricerca su tematiche all’avanguardia degli studi sulla vita in tutti i suoi livelli di organizzazione e varietà. Le diverse aree di ricerca concorrono a sviluppare una piattaforma multidisciplinare su temi quali: i meccanismi molecolari delle malattie neurodegenerative, la regolazione dei processi di cancerogenesi; la caratterizzazione di molecole di origine vegetale ed animale; la valutazione delle comunità ecologiche e il monitoraggio ambientale.
Regolamento Dipartimento di Biologia DR 3756 del 06.12.2012
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Pubblicato a dicembre scorso, “Hydrophobically gated memristive nanopores for neuromorphic applications” e’ stato scelto fra tanti per essere segnalato su Nature Communications Editors’ Highlights, una selezione di articoli recenti giudicati dagli editor di particolare interesse. Frutto di una collaborazione internazionale che vede contribuire ricercatori dell’Università di Roma Tor Vergata, della Sichuan University in Cina, l’Università di Groningen in Olanda e coordinata dal gruppo del Prof. Alberto Giacomello dell’Università la Sapienza di Roma.
A sinistra il poro modello usato per sviluppare la teoria, al centro la proteina ingegnerizzata per avere un comportamento simila al modello, e a destra lo schema del dispositivo memristivo realizzato.
Il lavoro si è basato sull’ingegnerizzazione di un particolare canale transmembrana – un nanoporo – che, sfruttando l’idrofobicità e la formazione di nanobolle, riesce a riprodurre il comportamento elettrico dei canali ionici naturali, pur funzionando mediante processi più semplici.
I nanopori idrofobici, tipicamente non conduttivi, possono diventare conduttivi quando viene applicato un voltaggio (electrowetting). Questo nuovo studio sviluppa una teoria quantitativa per questo fenomeno, dimostrando, per la prima volta, che in particolari condizioni, può essere usato per memorizzare informazioni. La teoria è stata testata realizzando sperimentalmente il singolo dispositivo “memristivo” (resistore dotato di memoria) ed implementando questo elemento in applicazioni neuromorfiche dimostrative.
Il singolo dispositivo è stato progettato a partire da un particolare nanoporo biologico che poteva essere modificato e bioingegnerizzato seguendo i criteri suggeriti dalla teoria e dalle simulazioni, portate avanti nello studio in questione. Tale dispositivo è stato realizzato grazie alla collaborazione con i partner sperimentali che lavorano con questi canali e hanno potuto studiarne la risposta al voltaggio.
Nuove architetture computazionali neuromorfiche potrebbero potenziare gli attuali algoritmi e i sistemi di intelligenza artificiale, rendendoli energeticamente più efficienti e sostenibili. Fra queste la iontronica, che utilizzando gli ioni al posto degli elettroni come elementi conduttori, apre a nuove prospettive anche in campo medico.
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Paulo et al. Hydrophobically gated memristive nanopores for neuromorphic applications, Nature Communications (2023). DOI 10.1038/s41467-023-44019-y
Un grande maestro a livello internazionale per tutti i biologi evoluzionisti e non solo. Un orgoglio per la scienza italiana.
La nostra Università e il nostro Dipartimento hanno avuto l’onore di averlo come ricercatore e docente.
Ci ha insegnato molto fino all’ultimo e la sua eredità culturale continuerà ad alimentare schiere di studenti e studiosi delle discipline biologiche.
Ci mancheranno i tuoi insegnamenti ma ti ricorderemo per sempre, ciao Pietro.
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