Course Syllabus
Obiettivi
Lo studente apprenderà l'uso di tecniche spettroscopiche di base per la caratterizzazione di biomolecole e nanoparticelle. Inoltre apprenderà le nozioni base relative alla microscopia confocale.
Contenuti sintetici
Assorbimento, Fluorescenza, Scattering dinamico di luce, Spettroscopia Infrarossa, Dicroismo Circolare, Microscopia, Nanoparticelle
Programma esteso
Gli 8 CFU sono ripartiti in 2 CFU di esercitazioni (rigurdanti la spiegazione del funzionamento della strumentazione utilizzata in laboratorio e delle differenti tecniche di spettroscopia e microscopia sfruttate per lo svolgimento degli esperimenti ) e 6 CFU di Laboratorio.
Gli argomenti trattati sono:
Spettroscopia di assorbimento e di fluorescenza di
biomolecole e fluorofori.
Determinazione della struttura secondaria di proteine e studio del processo di
folding-unfolding mediante tecniche ottiche (dicroismo circolare, fluorescenza
e spettroscopia infrarossa).
Studio dell’interazione fra biomolecole e ligandi mediante
fluorescenza. Misura della dimensione di proteine e dello stato di aggregazione
di nanoparticelle d’oro mediante diffusione quasi elastica di luce.
Studio degli effetti di ipertermia di nanoparticelle metalliche prodotti da
luce laser infrarossa e visualizzati mediante l'uso di una termocamera.
Uso di un microscopio confocale a fluorescenza per acquisire immagini di
cellule e tessuti biologici: analisi delle immagini, misura della risoluzione
ottica del sistema.
Prerequisiti
nozioni di elettromagnetismo classico, ottica, elementi di biofisica
Modalità didattica
Lezioni frontali riguardanti la teoria alla base degli esperimenti che verranno svolti.
Laboratorio in cui ogni gruppo di studenti svolgerà le differenti esperienze descritte nel programma del corso.
Nel periodo di emergenza Covid-19, gli esperimenti verranno svolti in presenza a rotazione e verranno forniti i video delle spiegazioni e degli esperimenti svolti in modalità asincrona.
Materiale didattico
Libri di testo:
Cantor and Schimmel "Biophysical Chemistry"
Robert Pecora, Bruce J. Berne, "Dynamic Light Scattering"
Joseph R Lakowicz, "Principles of fluorescence spectroscopy"
Le slide relative alla parte teorica degli esperimenti saranno rese disponibili sull'e-learning.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Orale e relazione scritta riguardante gli esperimenti svolti
durante il corso.
Orario di ricevimento
Normalmente il docente e' sempre disponibile per ricevimento, la presenza e' tuttavia garantita solo se preventivamente concordata per mail o di persona a margine delle lezioni.
Aims
The course will be focused on the characterization of biomolecules and
nanoparticles through spectroscopic techniques. Moreover The students
will learn basic principles related to confocal microscopy.
Contents
Absorbance, Fluorescence, Dynamic Light Scattering, Infrared Spectroscopy, Circular Dichroism, Microscopy, Nanoparticles
Detailed program
The 8 CFU comprises 2 CFU of introductory lessons in which the different instruments and spectroscopy/microscopy techniques will be illustrated together with data analysis methods. The remaining 6 CFU are related to the Laboratory lessons.
The main topics are reported in the following:
Absorbance
and fluorescence spectroscopy of biomolecules and fluorophores.
Evaluation of the secondary structure of proteins and study of the
folding-unfolding processes through optical techniques (circular dichroism,
fluorescence and infrared spectroscopy).
Study of biomolecules-small ligands interactions through fluorescence
techniques.
Estimate of the proteins dimension and the aggregation state of gold
nanoparticles by means of quasi-elastic light scattering.
Hyperthermic effect induced on metallic nanoparticles by an infrared laser and
its measurement through a thermal camera.
Fluorescence confocal microscopy applied to image acquisition of cells and
biological tissues: image analysis, measurement of the optical resolution of
the system.
Prerequisites
knowledge of classical electromagnetism, optics, elements of biophysics
Teaching form
Frontal lessons related to the theoretical part of the experiments.
Laboratory part in which each group of students will perform the experiments described in the program section
During the Covid-19 emergency, experiments will be held in attendance on rotation supported by video aids in asyncrhonous mode.Textbook and teaching resource
Textbooks:
Cantor and Schimmel "Biophysical Chemistry"
Robert Pecora, Bruce J. Berne, "Dynamic Light Scattering"
Joseph R Lakowicz, "Principles of fluorescence spectroscopy"
Slides provided on the e-learning site
Semester
Second semester
Assessment method
Oral examination with a written report related to the performed experiments
During the Covid-19 emergency period, oral exams will be held only online. They will be carried out using the WebEx or Google Meet platforms and a public link will be published on the course e-learning page for virtual access to the examination of interested students. The students have to prepare a written report related to the experiments.Office hours
Usually the teacher is always available for reception, however the presence is guaranteed only if previously arranged, either in classroom or by e-mail.
During the Covid-19 emergency period, an online reception slot will be determined, after previous arrangements with the teacher by e-mail.