Sviluppo di un'applicazione di visualizzazione molecolare in realtà mista per l'analisi di strutture proteiche

In this thesis, we present the development of a mixed reality application for the visualization and analysis of protein structures, suitable for the Hololens 2 headsets. This app, developed with the cross-platform game engine Unity and the Visual Studio IDE, represents a step forward for developing a supporting tool for high school or university students and teachers, as well as researchers working in the field of molecular modeling. Thanks to Mixed Reality technology, users can visualize and interact with protein structures as if they were concrete objects, without losing contact with the real world. The current project builds on a first-generation HoloLens application developed in 2020, with the goal of introducing new features and updates. The study led to the design of a workflow for importing protein structures form the Protein Data Bank archive, using software such as VMD and Autodesk FBX Converter. Moreover, analysis tools were included to extract structural information form the imported 3D models, such as atomic distances and angles. At last, it was designed an educational section which allows students and teachers to visualize and study some of the most well-known proteins in the biochemistry field. Each tool in the app was designed to offer a simple and intuitive user interface.

In questa tesi, viene presentata la realizzazione di un'applicazione di realtà mista per la visualizzazione e l'analisi delle strutture proteiche, adatta per i visori Hololens 2. Questa app, sviluppata con il motore di grafica multipiattaforma Unity e l'IDE di Visual Studio, rappresenta un passo avanti nello sviluppo di uno strumento di supporto per studenti e insegnanti delle scuole superiori o universitari, nonché per ricercatori che lavorano nel campo della modellazione molecolare. Grazie alla Realtà Mista, gli utenti possono visualizzare e interagire con le strutture proteiche come se fossero oggetti concreti, senza perdere il contatto con il mondo reale. L'attuale progetto si basa su un'applicazione per HoloLens di prima generazione sviluppata nel 2020, con l'obiettivo di introdurre nuove funzionalità e aggiornamenti. Lo studio ha portato alla progettazione di un percorso automatico per l'importazione di strutture proteiche dall'archivio Protein Data Bank, utilizzando software come VMD e Autodesk FBX Converter. Inoltre, sono stati inclusi strumenti di analisi per estrarre informazioni strutturali dai modelli 3D importati, come distanze atomiche e angoli. Infine, è stata progettata una sezione didattica che permette a studenti e insegnanti di visualizzare e studiare alcune delle proteine più conosciute nel campo della biochimica. Ogni strumento nell'app è stato progettato per offrire un'interfaccia utente semplice e intuitiva.