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.
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
RELAZIONE DI LABORATORIO che illustano la parte di teoria e di svolgimento degli esperiementi affrontati durante il corso. Le relazioni possono essere svolte in gruppo o singolarmente.
PROVA ORALE, svolta individualmente, con discussione delle relazioni di laboratorio e degli argomenti affrontati durante le lezioni frontali.
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.
Sustainable Development Goals
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
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
Laboratory report comprising both the theroretical introduction and the description of the developed experiments. Individual or group reports can be presented for exam evaluation.
Moreover, for each student, an oral exam related to the laboratory reports and to the frontal lessons will be evaluated.
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.
