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SIR1 e EXPO2 sono due prodotti della ricerca finalizzata allo sviluppo di metodi cristallografici innovativi volti a migliorare ed automatizzare il complesso processo di determinazione delle strutture cristalline.

SIR è un programma di calcolo automatico per la soluzione strutturale di piccole e medie molecole e di proteine a partire dai dati di diffrazione da cristallo singolo (0.1-0.3 mm).

EXPO è un programma di calcolo automatico finalizzato alla soluzione strutturale di piccole molecole attraverso dati di diffrazione da polveri policristalline (dimensioni dell'ordine del mm).

Entrambi i programmi sono dedicati alla soluzione ab initio (Metodi Diretti, tecniche Patterson, etc.) e non ab initio nello spazio reale (Simulated Annealing o Molecular Replacement per le proteine) e utilizzano dati diffrattometrici acquisibili con strumentazione convenzionale o presso linee di sincrotrone.

I due software si basano su solidi principi teorici, sulla conoscenza della cristallografia di base e della fisica della diffrazione, sulla teoria dei Metodi Diretti3, su analisi statistiche e probabilistiche, su calcoli di trasformate di Fourier, etc. Essi sono realizzati con le più sofisticate tecniche di programmazione e si avvalgono di una grafica tridimensionale avanzata per visualizzare sia mappe di densità elettronica sia modelli strutturali. 

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Software SIR finalizzato alla soluzione strutturale su dati da cristallo singolo  Software EXPO finalizzato alla soluzione strutturale su dati da polveri microcristalline 

L’elevato grado di automatismo e l’efficace interfaccia grafica rendono SIR e EXPO user-friendly anche per utenti non esperti in cristallografia. Il software è distribuito a gruppi di ricerca afferenti ad istituzioni pubbliche e private e alle industrie che operano nel settore farmaceutico, chimico, tecnologico ed è ampiamente utilizzato dalla comunità scientifica nazionale ed internazionale. SIR è stato distribuito a circa 3300 gruppi di ricerca e EXPO a 3000 (dati aggiornati a novembre 2014). Il loro potenziamento in termini computazionali ed informatici è una richiesta continua da parte della comunità scientifica.

SIR e EXPO hanno contribuito alla caratterizzazione strutturale su scala atomica di un elevato numero di materiali di interesse per le scienze chimiche, farmaceutiche, biologiche, fisiche e dei materiali. La soluzione strutturale ricavata dai due programmi ha permesso di descrivere le proprietà chimico-fisiche e, in particolare le relazioni struttura-proprietà e struttura-attività di nuove molecole.

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Esempio di soluzione strutturale attraverso SIR Zn (C40 H24 N8)(R. Seidel et al., Acta Cryst. E, 2011).  Esempio di soluzione strutturale attraverso EXPO (C4N2H12)CrO(H1.5PO4)·H2O
(I. da Silva et al., J. Therm. Anal. Calorim., 2014).

 

1Burla M.C., Caliandro R., Carrozzini B., Cascarano G.L., Cuocci C., Giacovazzo C., Mallamo M., Mazzone A. & Polidori G. (2014). J. Appl. Cryst., submitted.

2Altomare, A., Cuocci, C., Giacovazzo, C., Moliterni, A., Rizzi, R., Corriero, N. & Falcicchio, A. (2013). J. Appl. Cryst. 46, 1231-1235.

3Giacovazzo, C. (2014). Oxford, England: IUCr/Oxford University Press.

IC-CNR angela.altomare@ic.cnr.it, gianluca.cascarano@ic.cnr.it

 

 

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