La lezione di Fondamenti di Chimica - Canale B (cognomi con iniziali da L a Z) inizieranno giovedì 1 ottobre alle ore 14.30 (aula 2, ex-lanificio Mazzini). Gli interessati sono pregati di iscriversi alla pagina web del corso su Moodle.
Ricevimento: su appuntamento (telefonico o via e-mail)
Andrea Bencini ha conseguito la laurea in Chimica con la votazione di 110 e lode/110 nel 1986. Successivamente ha svolto attività di ricerca presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Firenze come titolare di una una borsa di studio della "Bracco Industrie Chimiche", su "Sintesi di ligandi paramagnetici". Nel triennio 1989-92 e` stato dottorando di ricerca presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Firenze ed l’anno successivo ha conseguito il titolo di dottore di ricerca. Dal Giugno al dicembre 93 è stato presso il Dipartimento di Chimica dell'Università del Michigan (USA), nell'ambito di una collaborazione con il Prof. J. L. Dye sulla sintesi e caratterizzazione di nuovi alcaluri e elettruri. Come ricercatore dal 1993 e poi come professore associato (dal 2003) della Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali dell'Università di Firenze, svolge attività di ricerca presso il Dipartimento di Chimica della suddetta Università.
Esperienze accademiche
2005-2010. Membro del Comitato Scientifico della Biblioteca di Scienze
2010-2018. Membro del Consiglio del Dottorato di ricerca in Scienze Chimiche.
2015-2024. Presidente del Comitato Scientifico della Biblioteca di Scienze
Partecipazione a progetti e finanziamenti
2002-2005. Partecipante, come componente dell’unità operativa dell’Università di Firenze, al progetto PRIN 2007-2009 ‘Sintesi, proprietà termodinamiche e strutturali di sistemi macrociclici che funzionano da recettori e attivatori di diossigeno e bio-substrati (protocollo N° 2002038825_001)’
2007-2009. Partecipazione, come componente dell’unità operativa dell’Università di Urbino, al progetto PRIN 2007 ‘Leganti poliamminici e i loro complessi metallici per il riconoscimento e la segnalazione di specie anioniche’ (protocollo N° 2007C8RW53_005).
2009-2011. Responsabile dell’unità operativa dell’Università di Firenze nel progetto PRIN 2009 ‘Progettazione di sensori chimici a trasduzione ottica per matrici reali basati su nuove specie molecolari o nanostrutturate’ (protocollo N° 2009Z9ASCA_002, titolo del progetto di ricerca dell'unità fiorentina: sistemi poliamminici come sensori molecolari di fluorescenza per anioni di rilevanza ambientale).
2016-2018. Responsabile per il Dipartimento di Chimica ‘Ugo Schiff’ (ccordinatore scientifico dell’ unità di ricerca dell’Università di Firenze; Prof. Mario Milco D’Elios, Dipartimento di Medicina Sperimentale e Clinica) del progetto regionale Progetto INSIDE - SvIluppo di targeting diagNostici e teranoStici basati su nano sIstemi e/o linfociti ingegnerizzati per l’indiviDuazione precoce e il trattamento del mElanoma e della sclerosi multipla, finanziato dalla regione Toscana nell’ambito del programma POR-FESR 2014-2020, obbiettivo 1.
2018-2019. Responsabile scientifico del progetto ‘Sonde ottiche per lo studio del metabolismo cellulare’ finanziato dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Firenze.
2019-2020. Responsabile scientifico del progetto ‘Sonde fluorescenti per la determinazione di metaboliti anionici e del loro ruolo nel metabolismo cellulare’ finanziato dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Firenze.
2019-2023. Responsabile dell’unità operativa dell’Università di Firenze nel progetto ‘SUNSET - SUpramolecular and Nanostructured Systems for the analysis of Emerging pollutants through optical Transduction’, finanziato nell’ambito del programma PRIN 2017, Progetti di Rilevante Interesse Nazionale, Ministero dell’Istruzione, Università e Ricerca.
2024-oggi. Responsabile scientifico del progetto recupero di metalli preziosi nel campo dell'oggettistica mettlica Made-in-Tuscany (MetalREC) nell'ambito del programma della regione Toscana ‘Progetti di alta formazione attraverso l'attivazione di assegni di ricerca’ nell'ambito della transizione verde.
Pubblicazioni
L’attività scientifica di Andrea Bencini, ha portato alla pubblicazione di oltre 250 lavori su riviste indicizzate sulla banca data WoS, 5 capitoli di libro, 1 brevetto. Le sue pubblicazioni hanno ricevuto più di 7500 citazioni, con un H-index maggiore di 50 (vedi https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=7006540415 (scopus) o https://www.webofscience.com/wos/author/record/755029 (WoS)).
Trasferimento Tecnologico
05/09/2008. Sviluppo di complessi di manganese(II) atossici come catalizzatori per la dismutazione l’anione superossido ed agenti antiossidanti con propirietà antiinfiammatorie in vitro e in vivo. In quest’ambito è stata depositata la domanda di brevetto "Complessi di manganese e cobalto, loro preparazione ed uso", (autori: D. Bani, A. Bencini, B. Valtancoli, C. Giorgi, P. Failli e M. Cantore, Universittà di Firenze, 5/9/2008, n° FI2008A000173). La domanda di brevetto è stata estesa a PCT europeo (Application N°/Patent N° 09811182.6-1211 PCT/IB2009053859). Nel 2011, l’università di Firenze ha autorizzato la cessione dei diritti di sfruttamento dell'invenzione in oggetto alla General Project (GP) Investimenti Srl, azienda leader nel campo delle apparecchiature laser e ad ultrasuoni ad uso biomedicale.
12/04/2012-11/04/2013 Responsabile scientifico del progetto ‘Complessi di manganese come antiinfiammatori ad uso topico’ affidato da General Project SrL, attraverso una convezione di ricerca con il Dipartimento di Chimica ‘Ugo Schiff’ dell’Università di Firenze.
28/06/2012-27/07/2012 Responsabile scientifico della ricerca ‘Studio della precipitazione della fluorite da soluzioni acide contenenti acido nitrico e acido fluoridrico’ svoltasi in seguito a convenzione tra il Dipartimento di Chimica dell’Università di Firenze e ‘Innovazione Industriale Tramite Trasferimento Tecnologico I2T3 ONLUS’ nell’ambito del progetto 'Super Bright Aluminium (S.B.A.)', finanziato da Regione Toscana con fondi Fesr di cui al POR CREO 2007/13 Regione Toscana – Bando Unico R&S Linea A.
13/12/12-12/04/2013 Responsabile scientifico della ricerca ‘Valutazione critica dei processi di abbattimento dello ione fluoruro in acque di scarico industriali’ svoltasi in seguito a convenzione tra il Dipartimento di Chimica dell’Università di Firenze e ‘Innovazione Industriale Tramite Trasferimento Tecnologico I2T3 ONLUS’ nell’ambito del progetto Super Bright Aluminium (S.B.A.), finanziato da Regione Toscana con fondi Fesr di cui al POR CREO 2007/13 Regione Toscana – Bando Unico R&S Linea A.
Negli ultimi anni l’attività di ricerca di Andrea Bencini si è principalmente dedicata al design, sintesi e caratterizzazione di sistemi macrociclici poliamminici con due obbiettivi principali.
Realizzazione di chemosensori fluorimetrici per ioni metallici e specie anioniche. In quest’ottica, abbiamo sintetizzato recettori macrociclici contenenti unità fluorogeniche capaci di coordinare selettivamente e segnalare la coordinazione di ioni di metalli di transizione e post-transizione grazie a cambiamenti delle proprietà fotofisiche del legante in seguito alla coordinazione. A questo scopo abbiamo sintetizzato sia leganti macrociclici contenenti un’unità eteroaromatica di grandi dimensioni, quale ad esempio fenantrolina, dipiridile, terpiridile e acridina, come parte integrante della struttura ciclica, sia sistemi contenenti unità fluorescenti collegate alla struttura del legante tramite spaziatori di opportuna dimensione. Questo studio ha portato in particolare alla realizzazione di chemosensori di fluorescenza altamente specifici per lo ione Zn(II) e Cd(II).
Inoltre, è noto come i leganti poliamminici possano dare specie poliprotonate anche a pH neutro in soluzione acquosa, che possono interagire con specie anioniche. In questo contesto, abbiamo realizzato recettori poliammonici, per lo più macrociclici, capaci di riconoscere selettivamente in soluzione acquosa semplici anioni inorganici, quali cloruro, bromuro, mono-, di-, e trifosfato. La coordinazione selettiva avviene grazie alla presenza di cavità nella struttura del recettore, dove solo anioni di particolari dimensioni possono essere ospitati. La coordinazione di anioni può alterare la distribuzione dei gruppi ammonici e la localizzazione delle cariche positive nella struttura del sistema macrociclico. Ciò può portare a marcate alterazioni delle proprietà di emissione dei gruppi fluorogenici. Questo approccio è stato da noi utilizzato per realizzare, per esempio, chemosensori di fluorescenza capaci di segnalare selettivamente l’ATP rispetto ad altri nucleotidi trifosfato, quali GTP, CTP e TTP, di discriminare l’enentiomero S dell’anione tartarato rispetto alla mesoforma e al suo enantiometro R, o di riconoscere selettivamente gli anioni difosfato e trifosfato.
2) Sintesi e caratterizzazione di complessi metallici con leganti poliamminici come recettori per specie chimiche esogene, da piccole specie inorganiche, come l’anione superossido, a substrati anionici d’importanza biologica (amminoacidi, oligopeptidi, nucleotidi e polinucleotidi). Questi sistemi offrono il vantaggio di poter sfruttare il centro metallico come sito di legame per il substrato.
L’uso di leganti contenenti unità fluorescenti può portare a cambiamenti delle proprietà di emissione in seguito all’interazione del substrato con il complesso, che possono essere utilizzati per segnalare l’avvenuta coordinazione. Questo approccio ha portato alla realizzazione sia di chemosensori selettivi per semplici anioni inorganici, come il difosfato, che di sensori radiometrici per nucleobasi e oligonucleotidi specifici, come l’uridina e oligonucleotidi contenenti questa nucleobase.
Inoltre, complessi metallici possono indurre e/o catalizzare reazioni chimiche su substrati. Da questo punto di vista, il nostro interesse si è di recente focalizzato sul possibile uso di complessi di metalli di transizione, in particolare di Mn(II), come agenti capaci di catalizzare la reazione di dismutazione dell’anione superossido ad acqua ossigenata e ossigeno molecolare. Lo sviluppo di elevati livelli di questa specie caratterizza molte patologie infiammatorie acute e croniche e porta ad effetti dannosi.
Perciò lo sviluppo di sistemi capaci di neutralizzare l’anione superossido può portare a ottenere, in linea di principio, nuovi principi attivi con proprietà antiossidanti e antiinfiammatorie.
In questo contesto, abbiamo sintetizzato nuovi complessi di Mn(II) con leganti poliammino policarbossilici capaci di indurre la dismutazione dell’anione superossido attraverso un ciclo catalitico che coinvolge la coppia redox Mn(II)/Mn(III). Questi sistemi mostrano scarsa tossicità, un’ottima biodistribuzione e, soprattutto, delle notevoli capacità antiossidanti in linee cellulari e proprietà antiinfiammatorie in modelli animali.
Legenda
Personal Details.
Birth Date and Place: May 14th 1961, Firenze, Italy;
Nationality: Italian
Education
1986. Laurea cum laude in Chemistry at the University of Florence (Italy).
1986-1988. Grant holder within a joined research project between the University of Florence and the “Bracco Industrie Chimiche” company, for the synthesis of ligands for the coordination of paramagnetic metal ions.
1992. Visiting specialist at the Department of Chemistry of the Michigan State University with a fellowship with Prof. James L. Day on the synthesis and characterization of new alkalides and electrides
1993. PhD degree in Chemistry (thesis title: ‘Coordination of anion and cation by synthetic macrocyclic molecules’).
Academic positions
1993-2002. Tenure researcher of General and Inorganic Chemistry at the Faculty of Science of the University of Florence.
2002 to date. Associate professor of General and Inorganic Chemistry at the Department of Chemistry of the University of Florence
2002 to date. Associate professor of General and Inorganic Chemistry at the Department of Chemistry of the University of Florence.
Academic experiences
2005-2010. Member of the Scientific Committee of the Science Library
2005-2010. Member of the Scientific Committee of the Iterdepartmenta Center of Mass Spectrometry (CISM).
2010-2018. Member of the faculty board of the Ph. D. course in Chemical Science.
2015-2024. President of the Scientific Committee of the Science Library.
Fundings
2002-2007. Partecipation, as a member of the research unit of Firenze, to the project PRIN (Research Projects of National Relevance, Italian Ministry of Education, University and Research) 2002 ‘Synthesis, thermodynamic an structural properties of macrocyclic systems for the recognition and activation of dioxygen and biosubstrates’ and, as member of the research unit of the University of Urbino, to the project PRIN 2007 ‘Opto-active molecular systems, conjugated polymers, and nanoparticles for the development of new chemical sensors.’
2007 to date. Fundings from the University of Florence within the University annual scientific research programs ex 60% for projects concerning the use of polyamine ligands and their complexes for anion binding and sensing.
2009-2011. Head of the research unit of the University of Florence within the project PRIN 2009 (Research Projects of National Relevance, Italian Ministry of Education, University and Research) ‘Design of chemical sensors with optical transduction based on new molecular or nanostructured systems for real matrices’ (title of the program of the research unit of Florence: polyamine-based fluorescence chemosensors for anions of environmental relevance).
2016-2018. Head of the research unit of the Department of Chemistry (Head of the University of Florence Unit Prof. Mario Milco D'Elios) within the project INSIDE ‘diagnostic and teranostic targeting based on nanosystems and/or engineered lymphocytes for the early detection and therapy of multiple sclerosis and melanoma’, financed by the Tuscany region within the POR-FESR 2014-2020 program.
2017-2019 to date. Head of the research project ‘optical probes for the study of cellular metabolism’ financed by ‘Ente Cassa di Risparmio di Firenze’ (CARIFI) foundation.
2019-2023. Head of the research unit of the University of Florence within the project PRIN 2017 ‘SUNSET - SUpramolecular and Nanostructured Systems for the analysis of Emerging pollutants through optical Transduction’ (Research Projects of National Relevance, Italian Ministry of Education, University and Research).
2024-today. Head of the reserach project 'recupero di metalli preziosi nel campo dell'oggettistica mettlaica Made-in -Tuscany (MetalREC), financed by tuscany region within the program ‘Progetti di alta formazione attraverso l'attivazione di assegni di ricerca’ for green traansition.
Publications
Author of more than 250 papers on WoS-indexed journals, 5 book chapter, 2 patents. His publications are cited more than 7500 time wwith an H-index greater than 50 (see https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=7006540415 (scopus) o https://www.webofscience.com/wos/author/record/755029 (WoS)).
Reviewer Activity
Reviewer of several international journals, including Chem. Commun., Dalton Trans., Org. Biomol. Chem., Molecules, Chem. Eur. J., Inorg. Chim. Acta, Inorg. Chem., Org. Chem., Org. Lett., Eur. J. Inorg. Chem., J. Inorg. Biochem., Coord. Chem. Rev., Chem. Rev.,.
Others
He has been member, as secretary, of the organizing committee of the “VII National Congress of Supramolecular Chemistry” (Firenze, 4-7 settembre 2005).
He has held talks in European universities and he has been invited speaker to congresses, among which: “Phosphate ester hydrolysis promoted by novel di- and trinuclear Zn(II) complexes with macrocyclic ligands” 28th International Conference on Solution Chemistry, August 23-28, 2003, Debrecen, Ungary. “Polyamine macrocycles containing large heteroaromatic units and their Zn(II) complexes as receptors for anionic species” 227th ACS National Meeting, March 28-April 1, 2004, Anaheim, USA. “Coordination properties of polyamine receptors containing large heteroaromatic units” 16th Italian-Spanish Congress on the Thermodynamics of Metal Complexes”, June 21-25, 2005, Udine. “Macrocyclic systems containing large heteroaromatic moieties for recognition and sensing of anionic substrates” VIII Congresso Nazionale di Chimica Supramolecolare, Trieste, 19 – 22 Settembre 2007. “Polyamine macrocycles and their Zn(II) complexes as fluorescent chemosensors for anions” 1st International Caparica Conference on Chromogenic and Emissive Materials, 8th-10th September 2014, Lisbon (Portugal). “Binding and optical sensing of inorganic polluting anions” 1st International Conference on Pollutant Toxic Ions and Molecules, Caparica - Almada, Portugal, 2nd-4th November 2015.
Scientific Interests
The research activity of Andrea Bencini is located at the interface between classic coordination chemistry and supramolecular chemistry and mainly concerns the design and synthesis of receptors for both metal cations and anions. In this respect, the interest of the candidate is mainly focused on polyamine-based ligands, in particular with macrocyclic structure. In fact, polyamine ligands are versatile receptors for metal cations, including transition and post-transition metals. At the same time, they can give protonated species in aqueous solution even at neutral pH, potential receptors for anionic species. Finally, the metal complexes with polyamines can be used as receptors for neutral or anionic substrates.
Metal ion coordination and fluorescence sensing. In last few years the research activity of Andrea Bencini has been mainly devoted to the synthesis of polyamine receptors for fluorescence sensing of transition metal cations, exploiting the changes of the photophysical properties of ligands upon metal binding. In particular, we have analyzed the coordination and photophysical properties of both receptors containing an extended heteroaromatic unit (phenanthroline, dipyridyl, terpyridyl, acridine etc.) as integral part of a cyclic polyamine system and macrocyclic ligands featuring a fluorogenic unit (danzylamide, anthracene, hydroxyquinoline, fluorescein) appended, through an appropriate spacer, to the cyclic framework. This study ha been performed by coupling potentiometric measurements, to determine the species present in solution at different pH values, to spectrophotometric and fluorimetric titrations, determining the eventual pH dependence of photophysical properties of the complexes. This approach has lead to the achievement of systems able to selectively bind and signal specific metal cations, such as Zn(II) or Cd(II) ion in both aqueous solution and in intracellular milieu.
Anion binding. Polyamines in their protonated forms can also strongly interact with anions. The interaction of the complexes between polyammonium cations and anionic species is mainly due to charge-charge and hydrogen bonding interactions. As in the case metal ions binding by polyamines, our study has been carried out by using polyammonium ligands featuring different molecular architectures. This study has allowed to elucidate the energetic and structural parameters that regulate anion recognition and, in particular, to clarify the function of hydrogen bonding in the formation of anion complexes. As a natural evolution of this study, we have analyzed anion binding by polyammonium receptors containing fluorescent units. In this respect, we have synthesized receptors capable to selectively bind and signal, through significant changes in their emission properties, both inorganic anions, including chloride, bromide, mono-, di- or triphosphate, andd biologically relevant anions, such as ATP, or enantiomeric species (R-tartrate) Finally, metal complexes with polyamines have exploited the metal ion as binding site for anionic or easily ionisable substrates. Particular attention has been devoted to the synthesis to ligands featuring two or more polyamine units able to form polynuclear complexes, in which the metals can cooperatively work in substrate binding. From this point of view, the intermetallic distance can be synthetically modulated (generally inserting spacer with the appropriate length between the binding units), conferring to the complex particular selectivity properties in substrate coordination. With this in mind, we have synthesized metal complexes capable to bind both inorganic, for instance di- and triphosphate, and organic anions (dicarboxylates, phosphate esters, hydroxypyridine derivatives, uridine and dinucleotides). The insertion of fluorogenic units has allowed us to obtain metal complexes, in particular Zn(II) complexes, able to signal neutral or anionic species of biological interest, including uracil and dinucleotides, or inorganic anions, such as diphosphate.
Mn(II) complexes for ROS scavenging. Our interest has recently been extended to the possible use of transition metal complexes, in particular Mn(II) complexes as scavengers for Reactive Oxygen Species (ROS), such as the superoxide anion, with the purpose to achieve new antioxidant agent with anti-inflammatory properties ‘in vivo’. It is knowm, in fact, the superoxide anion and other oxygen radical species (generally named ROS, reactive oxygen species), most of which generated via metabolic pathways involving the superoxide anion at their basis, play an important beneficial role in the normal cellular metabolism. Most of acute and chronic inflammatory pathologies, including asthma, arthritis, rheumatoid arthritis as well as neurodegenerative diseases, such as Parkinson’s and Alzheimer’s diseases, leads to an overproduction of ROS and to an overall lost of the metabolic equilibrium that control the ROS levels (oxidative stress).
In this respect, we have developed new Mn(II) complexes are able to scavenge the superoxide anion promoting its dismutation to hydrogen peroxide and molecular oxygen, via a catalytic cycle involving the Mn(II)/Mn(III) redox couple. These complexes are scarcely cytotoxic and capable to pass through cell membranes. Some of the complexes have shown remarkable antioxidant ability in cell lines and anti-inflammatory properties in animal models. These complexes have been patented by the University of Florence and the patent has been acquired by the company ‘General Project Investments’, leader in the manufacturing of laser and ultrasound instruments for biomedical and cosmetic applications, with the purpose to produce new pharmacologic agents against the oxidative stress in tissues induced by laser or ultrasound treatments.
