- Docente: Massimo Marcaccio
- Crediti formativi: 8
- SSD: CHIM/02
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Moduli: Barbara Zambelli (Modulo 1) Massimo Marcaccio (Modulo 2)
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Biotecnologie molecolari e industriali (cod. 8022)
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso, lo studente conosce le basi chimiche e chimico-fisiche dei processi di trasferimento elettronico e di trasduzione del segnale chimico insieme alla loro applicazione per la comprensione e sviluppo di dispositivi bioelettrochimici e biosensoristici. Inoltre apprende i principali meccanismi di bio- e fito-risanamento e le loro recenti applicazioni biotecnologiche. In particolare, lo studente: - è in grado di analizzare, valutare e misurare i parametri energetici e cinetici dei processi di trasferimento elettronico; - acquisisce le metodologie di funzionalizzazione di differenti tipi di superfici e la loro caratterizzazione; - conosce i principi di funzionamento di una varietà di dispositivi biosensoristici.
Contenuti
Parte I (B. Zambelli)
I metalli nei sistemi biologici: selezione, inserimento ed accumulo.
Principi di chimica di bio-coordinazione.
Proprieta' delle biomolecole contenenti metalli.
Ruolo funzionale dei metalli come leganti ed attivatori di substrati, centri di trasferimento elettronico e regolatori di funzioni biochimiche.
Fattori di trascrizione ed interazione con acidi nucleici.
Processi di detossificazione, bio- e fito-risanamento.
Utilizzo nelle biotecnologie ambientali, farmaceutiche, industriali.
Parte II (M. Marcaccio)
Trasferimento elettronico eterogeneo: equazione di Butler-Volmer.
Fondamenti di teoria del trasferimento elettronico e regione inversa di Marcus.
Metodi amperometrici e voltammetrici di specie in soluzione.
Modificazione di elettrodi con specie molecolari e sistemi biologicamente attivi.
Studio elettrochimico di elettrodi modificati mediante metodi voltammetrici e spettroscopia di impedenza.
Indagine di superfici modificate mediante microscopia a scansione di sonda elettrochimica (SECM).
Trasduzione del segnale in Sensori e biosensori.
Principi di funzionamento di sensori e biosensorsi amperometrici.
Sensori ottici e principi dell'elettrochemiluminescenza.
Principi di sensori di massa.
Testi/Bibliografia
Chemical Sensors and Biosensors, Florinel-Gabriel Bănică; Wiley 2012
Electrochemical Methods - Fundamentals and Applications, A. J. Bard, L. R. Faulkner, Wiley (II edition)
R. Roat-Malone "Bioinorganic chemistry: a short course", II edition, Wiley & Sons, 2007
J.J.R. Frausto da Silva e R.J.P. Williams "The biological chemistry of the elements" II editionOxford University Press 2004.
Very recent papers from international high-impact journals.
Metodi didattici
Durante le lezioni verranno discusse tematiche connesse con i vari aspetti dei metalli nei sistemi biologici, del trasferimento elettronico omogeneo e eterogeneo e dello sviluppo di dispositivi sensoristici utilizzando prevalentemente concetti del trasferimento elettronico.
Per quanto riguarda la II parte del corso, gli argomenti svolti a lezione saranno completati da Esercitazioni di laboratorio.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento per le due parti del corso consisterà in un esame orale su argomenti svolti a lezione e la discussione dei risultati ottenuti nelle esperienze di laboratorio.
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Massimo Marcaccio
Consulta il sito web di Barbara Zambelli