ChemEng.Upatras Seminars 2022 - Gregory Megariotis

Abstract

This presentation concerns the in-silico study of complex molecular systems at different levels of description and is divided into two parts. The first one focuses on polymer and polymer-based systems simulated by a mixed particle and field-based Brownian dynamics/kinetic Monte Carlo simulation approach that is fully implemented by the Engine for Mesoscopic Simulations for Polymer Networks (EMSIPON) written in C++. It is pointed out that EMSIPON has been entirely developed in the Computational Materials Science and Engineering Group of Professor Theodorou at the National Technical University of Athens. From the thermodynamic point of view, the systems are fully described by a Helmholtz energy consisting of various contributions: entropic springs, slip springs, nonbonded interactions and interactions between the polymer coarse-grained sites and solid inclusions (e.g. nanoparticles). Parameters invoked by the mesoscopic model are derived either from experimental data or from atomistic simulations establishing thus a bottom-up framework.  The presented in-silico approach is employed for the calculation of structural, dynamical, thermodynamic and viscoelastic properties.

The second part of the presentation is devoted to biased and unbiased atomistic molecular dynamics simulations of central nervous system drugs in cholesterol-free and cholesterol-containing hydrated lipid bilayers, as well as in aqueous solutions containing β-cyclodextrin which is a cyclic oligosaccharide employed as a carrier in drug delivery systems. From the biased simulations, significant thermodynamic properties are computed, such as the free energy difference of partitioning into the lipid phase, the free energy barrier for hopping events between the two leaflets of the bilayers and the most-preferable position of the drug along the selected reaction coordinate which is the axis perpendicular to the two leaflets of the lipid membrane. The binding free energy of the noncovalent complexes formed between the drugs and β-cyclodextrin is estimated by applying the linear interaction energy method. In addition, several other properties are calculated by the unbiased simulations.

Speakers Short CV

Αποφοίτησα από τη Σχολή Χημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου το έτος 2005 με βαθμό 8,41 και στο τέλος του ίδιου έτους ξεκίνησα το διδακτορικό μου στην Ομάδα Υπολογιστικής Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών του Καθηγητή Δώρου Θεοδώρου με τίτλο Ατομιστικές και Μεσοσκοπικές Προσομοιώσεις Υγρών Κρυστάλλων και Λιπιδικών Μεμβρανών. Το 2009 αναγορεύτηκα Διδάκτωρ του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και κατόπιν παρουσιάστηκα στον Ελληνικό Στρατό για τη στρατιωτική θητεία μου, μεγάλο μέρος της οποίας ήταν στο Κέντρο Έρευνας Τεχνολογίας Στρατού. Μετά την εκπλήρωση των στρατιωτικών μου υποχρεώσεων, τον Νοέμβριο του 2010, εργάστηκα ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ινστιτούτο Οργανικής και Φαρμακευτικής Χημείας του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών για περίπου δύο έτη. Εκεί ασχολήθηκα με τον υπολογισμό γραμμικών και μη γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων, καθώς επίσης και με μοριακές προσομοιώσεις φαρμάκων και βιομορίων σε στενή συνεργασία με πειραματικές ομάδες. Από το 2012 έως σήμερα εργάζομαι ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στην ομάδα του Καθηγητή Θεοδώρου. Έχω συμμετάσχει σε δέκα ερευνητικά προγράμματα και η θέση που τώρα κατέχω είναι αυτή του βασικού μεταδιδακτορικού ερευνητή ενός προγράμματος που χρηματοδοτείται από το ΕΛΙΔΕΚ στο πλαίσιο της 1ης ΠΡΟΚΗΡΥΞΗΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΛΙΔΕΚ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕΛΩΝ ΔΕΠ ΚΑΙ ΕΡΕΥΝΗΤΩΝ/ΤΡΙΩΝ. Έχω 27 δημοσιεύσεις και συμμετοχή σε 39 ανακοινώσεις σε ελληνικά και διεθνή συνέδρια και τα ερευνητικά μου ενδιαφέροντα είναι τα έξης:

• Μοριακές Προσομοιώσεις σε πολλές βαθμίδες για εφαρμογές στη Χημεία και τη Χημική Μηχανική  με έμφαση σε συνθετικά πολυμερή, υγρούς κρυστάλλους και πολυμερικά νανοσύνθετα.
• Θερμοδυναμική περιγραφή διεπιφανειακών φαινομένων βιολογικού ενδιαφέροντος.
• Υπολογιστική Βιοφυσική με έμφαση στις αλληλεπιδράσεις φαρμάκων με βιολογικά συστήματα.

Επίσης από τον Σεπτέμβριο του 2021 συνεπιβλέπω με τον καθηγητή Θεοδώρου τον υποψήφιο διδάκτορα του ΕΜΠ Γεώργιο Μικαελιάν σε έρευνα που αφορά στις προσομοιώσεις ενός καινοτόμου αντικαρκινικού φαρμάκου σε ενυδατωμένες λιπιδικές μεμβράνες, υδατικά διαλύματα κυκλοδεξτρινών, καθώς επίσης σε DNA και σε σύμπλοκο DNA-τοποϊσομεράσης.