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 caratterizzazione di nanobiomateriali anche a livello di singola molecola.
Conoscenza e capacità di comprensione - al termine dell’insegnamento di Nanobiotechnology Methods lo studente sarà in grado di comprendere i principi fisico-chimici alla base delle principali tecniche di caratterizzazione di nanobiomateriali.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione - al termine dell’insegnamento di Nanobiotechnology Methods lo studente sarà in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per comprendere le potenzialità delle tecniche di caratterizzazione di nanobiomateriali.
Autonomia di giudizio - al termine dell’insegnamento di Nanobiotechnology Methods, lo studente sarà in grado di comprendere l’utilità e l’affidabilità delle tecniche di caratterizzazione di nanobiomateriali.
Abilità comunicative - alla fine del’ insegnamento di Nanobiotechnology Methods lo studente avrà acquisito una terminologia scientifica adeguata e saprà esporre con proprietà di linguaggio gli argomenti trattati nel corso.
Capacità di apprendimento - alla fine dell’insegnamento di Nanobiotechnology Methods lo studente sarà in grado di comprendere e valutare criticamente la letteratura scientifica riguardante le tecniche di caratterizzazione di nanobiomateriali.
Contenuti sintetici
Conoscere i principi di funzionamento delle piu’ importanti tecniche e dei piu’ diffusi strumenti di analisi biofisica utilizzati per lo studio delle caratteristiche di nanoparticelle e nanomateriali di interesse biomedico.
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.
Tutte le lezioni sono svolte in presenza in modalita' erogativa.
24 lezioni da 2 ore svolte in modalita' erogativa in presenza.
Materiale didattico
Materiale e riferimenti bibliografici forniti dal docente.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
COLLOQUIO SUGLI ARGOMENTI SVOLTI A LEZIONE: Esame orale, domande a carattere generale sugli argomenti svolti a lezione.
Non sono previste prove in itinere.
Orario di ricevimento
Su appuntamento telefonico (02 6448 8209 oppure 02 6448 8215) o via mail (francesco.mantegazza@unimib.it oppure domenico.salerno@unimib.it).
Sustainable Development Goals
Aims
The course aims to provide students with the general principles necessary to understand what information can be obtained through the main characterization techniques of nanobiomaterials, including at the single-molecule level.
Knowledge and understanding – At the end of the Nanobiotechnology Methods course, students will be able to understand the physico-chemical principles underlying the main techniques used for characterizing nanobiomaterials.
Applying knowledge and understanding – Upon completion of the Nanobiotechnology Methods course, students will be able to use the acquired knowledge to understand the potential of nanobiomaterial characterization techniques.
Judgement skills – At the end of the Nanobiotechnology Methods course, students will be able to assess the usefulness and reliability of nanobiomaterial characterization techniques.
Communication skills – By the end of the Nanobiotechnology Methods course, students will have acquired appropriate scientific terminology and will be able to present the topics covered in the course with clarity and accuracy.
Learning skills – At the end of the Nanobiotechnology Methods course, students will be able to critically understand and evaluate the scientific literature related to nanobiomaterial characterization techniques.
Contents
To learn the working principles of the most important analytical techniques and of the most relevant instrumentations used for the characterization of nanoparticles and nanomaterial of biomedical interest.
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.
All lectures are conducted in person in a traditional format.
24 lectures of 2 hours each are conducted in person in a traditional format.
Textbook and teaching resource
Material and bibliographic references supplied by the professor.
Semester
First semester
Assessment method
ORAL EXAM ON THE TOPICS COVERED IN LECTURES: Oral examination, questions about the topics afforded during the lessons.
No mid-term tests are scheduled.
Office hours
By telephone appointment (02 6448 8209 or 02 6448 8215) or by email (francesco.mantegazza@unimib.it or domenico.salerno@unimib.it).
Sustainable Development Goals
Staff
-
Francesco Mantegazza
-
Domenico Salerno
