Course Syllabus
Obiettivi
Il corso si propone di fornire allo studente i principi generali che permettono di comprendere quali informazioni possono essere ottenute mediante le principali tecniche di analisi per la caratterizzazione di nanobiomateriali.
Contenuti sintetici
Programma esteso
1) Introduzione alle tecniche ottiche • Spettri di assorbimento ed emissione • Spettrofotometro e coefficiente di assorbimento • Attivita’ ottica (Optical Rotatory Dispersion, ORD) • Dicroismo circolare (CD) e Birifrangenza ottica
2) Tecniche di Fluorescenza • Fluorescenza di aminoacidi, acidi nucleici e altre biomolecole • Fluorescenza risolta in spettro e risolta in tempo • Spettrofluorimetro • Fluorofori in microscopia. • Polarizzazione e anisotropia di fluorescenza.
3) Tecniche di microscopia ottica • Tecniche avanzate di imaging • Microscopio a contrasto di fase • Microscopio a fluorescenza • Microscopio polarizzatore • DIC (Differential Interference Contrast)
4) Tecniche avanzate di microscopia quantitativa • Microscopia confocale • FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) • FCS (Fluorescence Correlation Spectroscopy) • TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence) • FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching)
5) Tecniche di microscopia non ottica • AFM (Atomic Force Microscopy) • Microscopio elettronico: SEM (Scanning Electron Microscopy), TEM (Trasmission Electron Microscopy)
6) Tecniche di nanomanipolazione • Magnetic Tweezers (MT) e Optical Tweezers (OT)
7) Light Scattering • Static Light Scattering (SLS) • Dynamic Light Scattering (DLS) • Z-potential
8) Altre tecniche di analisi rilevanti per le nanobiotecnologie • Spettroscopia Raman • SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) • SPR (Surface Plasmon Resonance) • ITC (Isothermal Tritration Calorimetry) e DSC (Differential Scanning Calorimetry) • FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica, biochimica e biologia molecolare
Modalità didattica
Lezioni frontali e esercitazioni.
Nel periodo di emergenza Covid-19 le lezioni si
svolgeranno in modalità mista: parziale presenza e lezioni videoregistrate
asincrone/sincrone con alcuni eventi in presenza fisica.
Materiale didattico
Materiale e riferimenti bibliografici forniti dal docente.
N. R. Zaccai, I. N.
Serdyuk, J. Zaccai, “Methods in Molecular Biophysics: Structure, Dynamics,
Function for Biology and Medicine”; Editor: Cambridge University Press; ISBN-13:
978-1107056374
Y. L. Lyubchenko, "An Introduction to Single Molecule Biophysics", Editor: CRC-Press; ISBN-13: 978-1351333122
D. E. Makarov, "Single Molecule Science: Physical Principles and Models", Editor CRC Press; ISBN-13 : 978-0367575717
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo
semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale: approfondimento su articolo scientifico preventivamente fornito allo studente qualche settimana prima dell’esame.
Esame scritto: Domande a risposta multipla a carattere generale sugli argomenti svolti a lezione.
Nel periodo di emergenza Covid-19 gli esami saranno solo telematici. Verranno svolti utilizzando la piattaforma WebEx e nella pagina e-learning dell'insegnamento e verrà inviato agli studenti un link per l'accesso all'esame.Orario di ricevimento
Su appuntamento telefonico (02 6448 8209) o via mail (francesco.mantegazza@unimib.it).
Aims
Contents
Detailed program
1) Introduction to optical techniques • Spectra of absorption and emission • Spectrophotometer and the absorption coefficient • Optical Activity (Optical Rotatory Dispersion, ORD) • Circular dichroism (CD) and optical birefringence
2) Fluorescence techniques • Fluorescence of amino acids, nucleic acids and other biomolecules • Resolved fluorescence spectrum and time-resolved • Spectrofluorimeter • Fluorophores microscopy. • Polarization and Anisotropy of fluorescence.
3) Optical microscopy techniques • Advanced Imaging Techniques • Phase contrast microscope • Fluorescence microscope • Polarizing Microscope • DIC (Differential Interference Contrast)
4) Advanced quantitative microscopy techniques • Confocal Microscopy • FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) • FCS (Fluorescence Correlation Spectroscopy) • TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence) • FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching)
5) Non optical microscopy techniques • AFM (Atomic Force Microscopy) • Electron Microscope: SEM (Scanning Electron Microscopy), TEM (Transmission Electron Microscopy)
6) Nanomanipulation techniques • Magnetic Tweezers (MT) and Optical Tweezers (OT)
7) Light Scattering (LS) • Static Light Scattering (SLS) • Dynamic Light Scattering (DLS) • Z-potential
8) Other relevant analysis techniques for the nanobiotechnology • Raman Spectroscopy • SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) • SPR (Surface Plasmon Resonance) • ITC (Isothermal Calorimetry Tritration) and DSC (Differential Scanning Calorimetry) • FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)
Prerequisites
Basic knowledge in chemistry, biochemistry and molecular biology
Teaching form
Lectures and exercises.
During the Covid-19 emergency period, lessons will take place in a mixed mode: partial presence and asynchronous / synchronous videotaped lessons with some physical presence events.
Textbook and teaching resource
Material and bibliographic references supplied by the professor.
N. R. Zaccai, I. N. Serdyuk, J. Zaccai, “Methods in Molecular Biophysics: Structure, Dynamics, Function for Biology and Medicine”; Editore: Cambridge University Press; ISBN-13: 978-1107056374
Y. L. Lyubchenko, "An Introduction to Single Molecule Biophysics", Editor: CRC-Press; ISBN-13: 978-135133312
D. E. Makarov, "Single Molecule Science: Physical Principles and Models", Editor CRC Press; ISBN-13 : 978-0367575717
Semester
First
semester
Assessment method
Oral examination: discussion about a scientific paper previously provided to the student some weeks before the date of the exam.
Written exam: General multiple choice questions about the topics
afforded during the lessons.
In the Covid-19 emergency period, exams will be online only. They will be conducted using the WebEx platform and on the e-learning page of the course and a link will be sent to the students to access the exam.
Office hours
By telephone appointment (02 6448 8209) or by email (francesco.mantegazza@unimib.it).
Key information
Staff
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Francesco Mantegazza
-
Domenico Salerno