L’area di ricerca in Biodiversità ed Ecologia è impegnata nello studio della diversità biologica e delle interazioni ecologiche, con un approccio che coinvolge ecosistemi sia naturali sia alterati dalle attività antropiche. La ricerca si concentra sull’analisi della biodiversità animale, vegetale e microbica, studiando la variabilità genetica e le funzioni ecosistemiche di animali, piante e microrganismi, in particolare delle specie autoctone, per comprenderne le relazioni con l’ambiente.
L’ecologia urbana rappresenta un altro campo centrale, con l’obiettivo di valutare l’impatto dell’uomo sulla biodiversità e benessere degli ecosistemi in città e aree periferiche e di sviluppare strategie di gestione sostenibile per la conservazione delle aree verdi. Sul fronte evolutivo, vengono indagati i processi che hanno modellato la diversità delle specie, utilizzando approcci molecolari per comprendere meglio le dinamiche di speciazione e adattamento.
Un’attenzione particolare è riservata anche alla conservazione della biodiversità, tramite lo sviluppo, validazione e applicazione di metodologie per il monitoraggio e la tutela delle specie minacciate, integrando tecniche di genetica della conservazione e valutazioni ecologiche dettagliate. La biotecnologia ambientale, infine, trova applicazione nello sviluppo di soluzioni per il restauro di ecosistemi degradati, promuovendo una gestione sostenibile delle risorse naturali. Questo insieme di ricerche si pone l’obiettivo di contribuire concretamente alla conservazione, restauro, monitoraggio e valorizzazione della biodiversità, in un mondo sempre più interconnesso e soggetto a pressioni antropiche.

L’area di ricerca in Biomedicina si concentra sullo studio dei meccanismi cellulari e molecolari alla base di diverse patologie umane, con un approccio orientato alla comprensione delle dinamiche biologiche in condizioni di malattia. Le linee di ricerca includono l’oncologia, le malattie neurodegenerative, cardiovascolari, genetiche, infiammatorie e la disbiosi, per comprendere come i circuiti molecolari e le vie di segnalazione cellulari siano alterati in condizioni patologiche e precliniche, al fine di identificare nuovi marcatori diagnostici e target farmacologici, nonché sviluppare strategie farmacologiche o nutraceutiche preventive che possano contrastare lo sviluppo delle patologie.  L’area include inoltre studi avanzati in nanomedicina, focalizzati sullo sviluppo di nanoparticelle e biomateriali per applicazioni mirate in ambito oncologico e rigenerativo. L’approccio della biologia dei sistemi consente di analizzare le reti cellulari e molecolari in modo integrato, offrendo una visione completa delle interazioni molecolari in condizioni patologiche e delle possibilità terapeutiche. Con una forte attenzione all’innovazione biotecnologica e all’interdisciplinarità, l’area di Biomedicina del Dipartimento si pone come obiettivo la costruzione di conoscenze applicabili alla medicina e alla nutrizione personalizzata e di precisione.

L'area di Industrial Biotechnology and Sustainable Production si concentra sullo sviluppo di processi biotecnologici innovativi, con un forte orientamento alla sostenibilità, all’utilizzo efficiente delle risorse ed alla chiusura dei cicli biogeochimici. La ricerca è particolarmente attiva nell'ingegneria metabolica e proteica, nella biologia sintetica e nella biocatalisi, ottimizzando enzimi e microrganismi (come lieviti, batteri e funghi) per la produzione di composti chimici, biocarburanti, biomateriali, proteine ricombinanti e nutraceutici (biomanufacturing). Questi studi mirano a creare soluzioni bio-based applicabili su scala industriale.
Un altro ambito di interesse è il bioprospecting, che esplora la biodiversità microbica per identificare nuovi ceppi microbici ed enzimi con caratteristiche uniche adatte a processi biotecnologici innovativi. Le comunità microbiche sono anche indagate attraverso studi metagenomici per comprendere il loro impatto sulla degradazione di prodotti recalcitranti e il loro ruolo nel promuovere la salute del suolo. L’area si occupa inoltre dello sviluppo di bioraffinerie integrate per trasformare biomasse residuali in piattaforme chimiche (esempio monomeri per biopolimeri) e prodotti ad alto valore aggiunto, come proteine eterologhe di interesse farmaceutico, metaboliti secondari bioattivi e nutraceutici, riducendo così l’impatto ambientale e promuovendo un'economia circolare. Tra gli aspetti più all’avanguardia, si include l’utilizzo di composti C1 che possono derivare dalla fissazione della CO2, per essere valorizzati in nuovi composti organici.
Le linee di ricerca all’interno dell’area Industrial Biotechnology and Sustainable Production includono anche lo studio della relazione struttura-funzione negli enzimi, della correlazione genotipo-fenotipo, della robustezza e dell’adattamento microbico. Questo consente di comprendere come i microrganismi possano resistere e adattarsi a condizioni estreme, come quelle generate da particolari condizioni ambientali o industriali. La comprensione di tali meccanismi permette di migliorare l’efficienza dei processi produttivi, promuovendo la descrizione quantitativa dei caratteri fisiologici. Queste linee di ricerca contribuiscono a rafforzare il ruolo delle biotecnologie nell'innovazione industriale e nella transizione verso modelli produttivi a minore impatto ambientale e che non siano legati al depauperamento delle risorse naturali.
Tali ricerche costituiscono la base per l’offerta formativa erogata e per le posizioni di tirocinio triennale, magistrale e progetti di ricerca.

L’area delle Scienze Biomolecolari si occupa dello studio delle biomolecole e delle loro interazioni, della loro (bio)sintesi e delle loro applicazioni, con l’obiettivo di comprendere i meccanismi molecolari alla base di processi biologici fondamentali.
La ricerca in quest’area include lo studio della struttura e della funzione delle biomolecole, dalle macromolecole, quali proteine, acidi nucleici, lipidi, carboidrati e loro complessi macromolecolari, alle piccole molecole, come metaboliti, composti naturali e di sintesi.
All’interno dell’area si approfondiscono le basi genetiche e molecolari di processi quali il ciclo cellulare, il mantenimento dell’integrità del genoma, il metabolismo, l’invecchiamento, la proliferazione e il differenziamento cellulare, sia in condizioni fisiologiche che patologiche (ad esempio tumori, malattie neurodegenerative, malattie infettive).
L’identificazione e la caratterizzazione dei principali attori molecolari responsabili del funzionamento dei sistemi viventi e la ricerca di biomarcatori di stati patologici si avvale anche dell’applicazione di approcci multi-omici, biofisici e quantitativi.
L’area si occupa infine della progettazione, sintesi organica e screening di composti bioattivi, dell’identificazione di composti naturali bioattivi, della funzionalizzazione chimica di biopolimeri e dello sviluppo, mediante approcci molecolari avanzati, di proteine e altre biomolecole utili in ambito industriale, farmaceutico e biomedico.

L'area Bioinformatics, computational chemistry and systems biology si occupa dell'analisi e interpretazione di dati e modelli inerenti a sistemi biologici e chimici attraverso lo sviluppo e impiego di tecniche computazionali avanzate e di intelligenza artificiale.
Le attività coprono un ampio spettro di temi ed approcci che operano su scale differenti: dall’analisi e integrazione di dati omici per l’identificazione di biomarcatori, alla bioinformatica per lo studio di sequenze genomiche e proteiche; dalla progettazione, analisi e identificazione di modelli matematici per esplorare la dinamica di sistemi biologici complessi, alla chimica computazionale e modellistica molecolare per indagare i meccanismi di reazione, i processi catalitici e le relazioni struttura/funzione delle biomolecole.
The Bioinformatics, computational chemistry and systems biology area deals with the analysis and interpretation of data and models inherent to biological and chemical systems through the development and use of advanced computational techniques and artificial intelligence.
The activities cover a broad spectrum of topics and approaches operating on different scales: from the analysis and integration of omics data for the identification of biomarkers, to bioinformatics for the study of genomic and protein sequences; from the design, analysis and identification of mathematical models to explore the dynamics of complex biological systems, to computational chemistry and molecular modelling to investigate reaction mechanisms, catalytic processes and structure/function relationships of biomolecules.