Syllabus del corso
Obiettivi
Obiettivo principale del corso è quello di fornire una panoramica generale del ruolo della chimica bio-organica nella creazione di strumenti molecolari efficaci nello studio e nel monitoraggio di processi biochimici, fisio-patologici e produttivi.
Questa conoscenza è fondamentale in ambito chimico-diagnostico e chimico-biotecnologico ed è complementare al vasto settore della chimica farmaceutica, nutraceutica e alimentare.
Conoscenze e capacità di comprensione
Al termine del corso lo studente conoscerà le strategie generali di sintesi e caratterizzazione di bio-coniugati, con particolare riferimento:
- alle strategie sintetiche e all’uso dei gruppi protettivi;
- alle metodiche di analisi e purificazione (ove necessario) di queste classi di molecole;
- ai contesti applicativi e di ricerca in cui sintetizzare e utilizzare tali composti come strumenti molecolari.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Al termine del corso lo studente sarà in grado di leggere e comprendere un articolo scientifico in cui vengono progettati, sintetizzati e impiegati bio-coniugati, oligosaccaridi, oligonucleotidi e derivati, peptidi e derivati.
Autonomia di giudizio.
Lo studente dovrà essere in grado di elaborare quanto appreso e saper riconoscere le problematiche tecniche e sperimentali in cui le metodologie chimiche apprese possano essere applicate in modo innovativo.
Abilità comunicative.
Alla fine dell'insegnamento lo studente saprà esprimersi in modo appropriato nella descrizione delle tematiche affrontate con proprietà di linguaggio e sicurezza di esposizione. Saprà inoltre descrivere in una relazione tecnica in modo chiaro e sintetico ed esporre oralmente gli obiettivi, il procedimento ed i risultati delle elaborazioni di un articolo scientifico.
Capacità di apprendimento
Alla fine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di consultare la letteratura sugli argomenti trattati e saprà analizzare, applicare, integrare e collegare le conoscenze acquisite con quanto avrà appreso in insegnamenti correlati all’applicazione della chimica bio-organica alla sintesi e analisi di composti di interesse per l’industria diagnostica, farmaceutica, nutraceutica.
Contenuti sintetici
L'insegnamento illustrerà le principali tecniche di sintesi ed analisi di bioconiugati, tra cui oligonucleotidi e derivati, peptidi e derivati, oligosaccaridi e derivati, nonché la loro più significative applicazioni come strumenti molecolari in diversi ambiti applicativi finalizzati allo studio e alla caratterizzazione qualitativa e quantitativa di processi (bio)chimici, fisio-patologici e produttivi (es. industria farmaceutica, nutraceutica, alimentare):
- dosaggio e quantificazione;
- rilevamento, tracciamento e imaging in vitro e in vivo;
- purificazione, cattura e scavenging;
- catalisi e modificazione chimica;
- terapie e diagnosi in vivo;
- vaccini e modulazione immunitaria.
Alcuni esempi di applicazioni verranno trattati con un approccio di “didattica capovolta” attraverso la presentazione critica di articoli di ricerca da parte degli studenti.
Programma esteso
Verranno discusse le principali metodiche per:
- la funzionalizzazione chimica di peptidi e proteine;
- la funzionalizzazione chimica di zuccheri, oligosaccaridi e glicoconiugati;
- la funzionalizzazione chimica di acidi nucleici e oligosaccaridi,
descrivendo le più importati reazioni di bioconiugazione e i principi della “chemoselective ligation” e dell’uso di strategie e reagenti bioortogonali.
Particolare enfasi verrà data alle applicazioni degli strumenti molecolari così ottenuti in ambito diagnostico, per la preparazione di vaccini e per la bioconiugazione di anticorpi.
Prerequisiti
Conoscenza della chimica organica di base.
Modalità didattica
L’insegnamento verrà erogato in modalità frontale e in modalità capovolta (flipped learning), quest’ultima con presentazione e discussione di articoli scientifici da parte degli studenti.
Gli aspetti applicativi verranno discussi sia nel corso delle lezioni frontali tenute dal docente che durante lezioni nei quali gli studenti presenteranno brevemente e criticamente alcuni articoli di ricerca inerenti le tematiche affrontate.
Materiale didattico
Slides. A disposizione sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento.
Dispense. A disposizione sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento.
Testi consigliati
- Bioconjugate Techniques, Book • 3rd Edition • 2013, https://www.sciencedirect.com/book/9780123822390/bioconjugate-techniques
- David Van Vranken and Gregory A. Weiss. Introduction to bioorganic chemistry and chemical biology.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame consiste in domande orali sugli argomenti trattati.
Orario di ricevimento
Su appuntamento
Sustainable Development Goals
Aims
The main objective of the course is to provide a general overview of the role of bio-organic chemistry, in the creation of effective molecular tools in the study and monitoring of biochemical, physio-pathological and productive processes. This knowledge is fundamental in the chemical-diagnostic and chemical-biotechnological fields and is complementary to the vast sector of pharmaceutical, nutraceutical and food chemistry.
Knowledge and understanding skills.
At the end of the course the student will know the general strategies of synthesis and characterization of bio-conjugates, with reference to:
- the synthetic strategies and the use of protective groups;
- the methods of analysis and purification (where necessary) of these classes of molecules;
- the application and research contexts in which to synthesize and use these compounds as molecular tools.
Ability to apply knowledge and understanding.
At the end of the course the student will be able to read and understand a scientific article in which bio-conjugates, oligosaccharides, oligonucleotides and derivatives, peptides and derivatives are designed, synthesized and used.
Making judgements.
The student must be able to elaborate what has been learned and be able to recognize the technical and experimental problems in which the learned chemical methodologies can be applied in an innovative way.
Communication skills.
At the end of the course, the student will be able to express himself appropriately in the description of the issues addressed with language properties and exposure security. He will also be able to describe in a technical report in a clear and concise way and orally explain the objectives, the procedure and the results of the elaboration of a scientific article.
Learning skills.
At the end of the course, the student will be able to consult the literature on the topics covered and will be able to analyze, apply, integrate and connect the knowledge acquired with what he has learned in courses related to the application of bio-organic chemistry to the synthesis and analysis of compounds of interest to the diagnostic, pharmaceutical and nutraceutical industries.
Contents
The course will illustrate the main synthesis and analysis techniques of bioconjugates, including oligonucleotides and derivatives, peptides and derivatives, oligosaccharides and derivatives, as well as their most significant applications as molecular tools in different application areas aimed at the study and qualitative and quantitative characterization of (bio) chemical, physio-pathological and production processes (e.g. pharmaceutical, nutraceutical, food industry):
- assay and quantification;
- detection, tracking, and imaging in vitro and in vivo;
- purification, capture and scavenging;
- catalysis and chemical modification;
- therapeutics and in vivo diagnostics;
- vaccines and immune modulation.
Some examples of applications will be treated with a flipped learning approach through the critical presentation of research articles by students.
Detailed program
The course will describe the main methods for:
- the chemical functionalization of peptides and proteins;
- the chemical functionalization of sugars, oligosaccharides and glycoconjugates;
- the chemical functionalization of nucleic acids and oligosaccharides,
describing the most important bioconjugation reactions and the principles of "chemoselective ligation" and the use of bioorthogonal strategies and reagents.
Emphasis will be given to the applications of the molecular tools in the diagnostic field, for the preparation of vaccines and for the bioconjugation of antibodies.
Prerequisites
Knowledge of basic organic chemistry.
Teaching form
Classes will be delivered in frontal mode and in flipped learning, the latter with presentation and discussion of scientific papers by students.
The applicative aspects will be discussed during the lectures held by the teacher and during classes in which students will briefly and critically present some research articles related to the topics addressed.
Textbook and teaching resource
Slides. Available on the e-learning platform of teaching.
Handouts. Available on the e-learning platform of teaching.
Recommended books:
- Bioconjugate Techniques, Book • 3rd Edition • 2013, https://www.sciencedirect.com/book/9780123822390/bioconjugate-techniques
- David Van Vranken and Gregory A. Weiss. Introduction to bioorganic chemistry and chemical biology
Semester
Second semester
Assessment method
The exam consists of oral questions on the topics covered.
Office hours
On demand by mail to the lecture
Sustainable Development Goals
Staff
-
Cristina Airoldi
