66610 - CHIMICA BIOANALITICA

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2021/2022

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce la base delle convenzionali tecniche analitiche spettroscopiche e separative e metodologie bioanalitiche, atte ad interpretare un dato analitico e a selezionare i metodi di analisi più appropriati. Al termine del laboratorio, lo studente è in grado di applicare protocolli relativi alle materie trattate in modo teorico.

Contenuti

Lezioni frontali

- Trattamento statistico ed elaborazione dei dati analitici (6 ore): errori nell'analisi quantitativa, applicazione della statistica ad un piccolo set di dati, test statistici di significatività, propagazione degli errori, cifre significative.

- Analisi quantitativa, calibrazione e validazione (6 ore): curve di calibrazione, costruzione di una curva di calibrazione, curve di calibrazione lineari e non lineari, linearizzazione delle curve di calibrazione, principi della analisi di regressione, regressione lineare e non lineare, coefficiente di determinazione, valutazione della qualità di una curva di calibrazione, metodi di calibrazione, validazione di un metodo analitico, caratteristiche di un metodo analitico (accuratezza, precisione, specificità e selettività, linearità, intervallo dinamico, LOD, LOQ, robustezza).

- Metodi strumentali di analisi (10 ore). Spettrofotometria UV-Vis: spettro elettromagnetico e interazione radiazione/materia, assorbimento nell'UV-Vis, legge di Lambert-Beer e limiti di validità, errore spettrofotometrico, analisi quantitativa, analisi di miscele, componenti della strumentazione per spettrofotometria UV-Vis e schemi strumentali. Fluorimetria: fluorescenza e fosforescenza, spettri di eccitazione ed emissione, analisi quantitativa, strumentazione. Metodi elettrochimici: processi elettrochimici, equazione di Nernst, potenziometria, elettrodi classici e ionoselettivi, elettrodo a vetro per il pH, biosensori potenziometrici. Tecniche separative: classificazione dei metodi separativi, aspetti teorici, sviluppo ed ottimizzazione di un metodo cromatografico, cromatografia liquida (HPLC) e rivelatori, gascromatografia (GC) e rivelatori, cenni di tecniche di spettrometria di massa accoppiate a HPLC e GC.

- Metodi bioanalitici (10 ore). Metodi enzimatici: cinetica enzimatica, equazione di Michaelis-Menten, determinazione di enzimi mediante reazioni enzimatiche semplici ed accoppiate, determinazione di substrati enzimatici mediante metodi a punto finale semplici ed accoppiati, rivelazione dei prodotti di una reazione enzimatica (metodi spettrofotometrici diretti, metodi basati su derivati ottenuti mediante reazioni chimiche o generati enzimaticamente, metodi fluorimetrici, metodi non spettroscopici). Metodi immunologici: aspetti cinetici e termodinamici della reazione antigene-anticorpo, metodi immunometrici competitivi e non competitivi, metodi immunometrici omogenei ed eterogenei, produzione e caratterizzazione di anticorpi poli- e monoclonali, tecniche di immobilizzazione, traccianti e tecniche di rivelazione (colorimetrica, fluorescente e chemiluminescente), sviluppo ed ottimizzazione di un metodo immunologico.

Esercitazioni di laboratorio

Esercitazioni a posto singolo o in coppia con applicazione delle tecniche analitiche (spettrofotometriche, potenziometriche, separative) e bioanalitiche (metodi enzimatici ed immunologici) trattate nelle lezioni teoriche. Tutte le esercitazioni hanno carattere quantitativo e includono l’analisi di un campione incognito e l’elaborazione dei risultati sperimentali ottenuti per ricavarne la concentrazione.

Testi/Bibliografia

Slide PowerPoint delle lezioni, materiale integrativo, istruzioni per le esercitazioni di laboratorio e per la stesura delle relazioni reperibili su “Virtuale” (https://virtuale.unibo.it, accesso con credenziali riservato agli studenti iscritti all'Università di Bologna).

- Fondamenti di Chimica Analitica di Skoog e West - J.F. Holler, S.R. Crouch - 3° Ed. (EdiSES, 2015).

- Chimica Analitica Quantitativa - D.C Harris - 3° Ed. (Zanichelli, 2017).

- Principi e Tecniche di Chimica Clinica – L. Spandrio – 1° Ed. (Piccin, 2000).

- Bioanalytical Chemstry – A. Manz, P.S. Dittrich, N. Pamme, D. Iossifidis - 2° Ed. (World Scientific, 2015).

Metodi didattici

L'insegnamento si compone di lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio. Nel corso delle lezioni frontali verranno presentati e discussi gli argomenti del corso, con approfondimenti teorici ed esempi esplicativi. Le esercitazioni di laboratorio hanno lo scopo di consentire a ciascun studente di acquisire la conoscenza di alcune tecniche (bio)analitiche strumentali e la manualità necessaria per poter operare in un laboratorio secondo principi di qualità e sicurezza. Le esercitazioni includono l'analisi di campioni incogniti. Lo studente elaborerà i risultati ottenuti in laboratorio facendo uso degli strumenti appresi durante in corso e presenterà relazioni con l’analisi dei dati e la concentrazione dei campioni incogniti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Verifica delle conoscenze su tutto il programma svolto a lezione mediante le seguenti prove.

- Esame orale sugli argomenti affrontati durante il corso, volto ad accertare l'acquisizione da parte dello studente delle conoscenze e delle abilità attese. In particolare, verranno valutate la conoscenza delle procedure di elaborazione e valutazione dei dati sperimentali e la comprensione dei principi di base e delle procedure delle più importanti tecniche analitiche e bioanalitiche strumentali. La valutazione sarà basata sulla dimostrazione della comprensione critica degli argomenti e della capacità di discuterli.

- Valutazione delle esercitazioni di laboratorio condotta sulla base delle relazioni presentate dallo studente. Verranno prese in considerazione la correttezza delle procedure utilizzate per l’elaborazione dei dati sperimentali e la concordanza dei risultati ottenuti con le reali concentrazioni dei campioni incogniti.

Il voto finale consisterà nella somma dei voti ottenuti nell’esame orale (massimo 20/30) e nelle esercitazioni di laboratorio (massimo 10/30). La consegna delle relazioni secondo le modalità che verranno concordate durante il laboratorio è indispensabile per sostenere l’esame finale.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore e se necessaria aula virtuale per lezioni in remoto, laboratorio analitico attrezzato con la strumentazione necessaria per l’esecuzione di analisi strumentali. Il materiale didattico (presentazioni PowerPoint, materiale integrativo, istruzioni per le esercitazioni sperimentali e per la stesura delle relazioni) verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico su “Virtuale” (https://virtuale.unibo.it, accesso con credenziali riservato agli studenti iscritti all'Università di Bologna).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Massimo Guardigli