Course Syllabus
Obiettivi
Lo studente apprenderà l’utilizzo di tecniche spettroscopiche avanzate per la caratterizzazione di nanomateriali, biomolecole e campioni biologici.
Contenuti sintetici
Tecniche spettroscopiche applicate a biosistemi. Misura di tempi di vita di fluorescenza di tipici fluorofori per microscopia ottica. Anisotropia di fluorescenza. Diffusione dinamica di luce polarizzata e depolarizzata. Spettroscopia di correlazione di fluorescenza.
Programma esteso
Misura di tempi di vita di fluorescenza di tipici fluorofori per microscopia ottica. Coloranti in soluzione e miscele. Determinazione delle costanti di legame fluoroforo-proteina da misure dei tempi di vita. Dimensione di proteine e loro aggregazione mediante anisotropia di fluorescenza. Diffusione dinamica di luce polarizzata e depolarizzata. Effetti di temperatura e dei sali sulla diffusione di proteine. Cinetiche di aggregazione. Spettroscopia di correlazione di fluorescenza: calibrazione, misure al variare della potenza e concentrazione. Fotofisica della GFP. FCS di nanoparticelle d’oro. Misure di molecular crowding.
Prerequisiti
I contenuti dei corsi del Corso di Laurea Triennale in Fisica.
Raccomandati: insegnamento di Biofotonica del CdS Magistrale in Fisica e/o Esperimentazioni di Biofotonica del Corso di Laurea Triennale in Fisica.
Modalità didattica
Attività formative pratiche in presenza nei laboratori di ricerca del gruppo di Biofisica, stanze 4054-4052-4051.
Materiale didattico
C.R.Cantor and P.R.Schimmel, “Biophysical Chemistry”, W.H. Freeman & Co, 1980;
J.R.Lackowicz, “Principles of Fluorescence Spectroscopy”, Springer, 2006;
A.Diaspro, “Confocal and two photon microscopy: foundations, applications and advances” edited by Alberto Diaspro, Wiley, 2002.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
I semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Lo studente deve redigere in lingua inglese una relazione sugli esperimenti svolti, sulla quale verterà il colloquio orale finale.
Ogni studente dovrà inoltre preparare una breve presentazione (10 min) su uno degli esperimenti svolti durante il corso.
Il voto finale sarà determinato dalla valutazione della relazione, della conoscenza dei vari argomenti trattati, dell’analisi dei dati sperimentali e del comportamento tenuto durante tutto il corso in laboratorio.
Orario di ricevimento
su appuntamento.
Sustainable Development Goals
Aims
To learn to exploit advanced spectroscopic techniques to characterize nanomaterials, biomolecules and biological samples.
Contents
Time-resolved spectroscopic techniques applied to biosystems. Fluorescence lifetimes of typical fluorophores used in optical microscopy. Fluorescence anisotropy. Polarized and depolarized dynamic light scattering. Fluorescence correlation spectroscopy.
Detailed program
Fluorescence lifetimes measurements of typical fluorophores used in optical microscopy. Dyes in solution and mixtures of dyes. Fluorophore-protein binding constant evaluation from lifetimes measurements. Proteins size and aggregation studies by means of fluorescence polarization anisotropy. Polarized and depolarized dynamic light scattering. Temperature and salt concentration effects on protein diffusion dynamics. Aggregation kinetics. Fluorescence correlation spectroscopy (FCS): calibration of the optical setup, experiments versus excitation power and concentration. Green Fluorescent Protein photophysics. Gold nanoparticles FCS. Molecular crowding experiments.
Prerequisites
The topics covered in the different courses of the Bachelor Degree in Physics.
Recommended: the Biophotonics course of the Master Degree in Physics and/or the Experiments of Biophotonics course of the Bachelor Degree in Physics.
Teaching form
Practical training activities in presence in the research labs of the Biophysics group, rooms 4054-4052-4051.
Textbook and teaching resource
C.R.Cantor and P.R.Schimmel, “Biophysical Chemistry”, W.H. Freeman & Co, 1980;
J.R.Lackowicz, “Principles of Fluorescence Spectroscopy”, Springer, 2006;
A.Diaspro, “Confocal and two photon microscopy: foundations, applications and advances” edited by Alberto Diaspro, Wiley, 2002.
Semester
I semester.
Assessment method
Students are required to write in English a relation describing the experiments performed and it will be the object of the discussion during the final oral exam.
Each student will also have to prepare a short presentation (10 min) on one of the experiments carried out during the course.
The final score will be determined by the evaluation of the relation, of the knowledge of the different topics covered in the lab, of the experimental data analysis and of the student’s behavior overall the lab course.
Office hours
On appointment.
