67164 - BIOSENSORI OTTICI E LUMINESCENTI

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente al termine del corso possiede le conoscenze sui principi teorici e sulle principali applicazioni in campo biotecnologico-farmaceutico dei biosensori. In particolare lo studente è in grado di: - conoscere i principali componenti dei biosensori ed i meccanismi che regolano il riconoscimento molecolare di enzimi, anticorpi, sonde geniche DNA, RNA, PNA, aptameri e polimeri improntati. - comprendere i principali meccanismi di trasduzione quali quelli elettrochimici, ottici, piezoelettrici, luminescenti e termici e le principali prestazioni analitiche. - conoscere i metodi di immobilizzazione e bioconiugazione di biomolecolare e proteine su materiali anche nano strutturati. - comprendere i principi di microfluidica e la progettazione di sistemi analitici integrati tipo Lab-on-a-chip. - conoscere i principi e le tecniche per la realizzazione di biosensori cellulari utilizzando le tecnologie del DNA ricombinante e del gene reporter. Biosensori basati su BRET: bioluminescence resonance Energy transfer. Tecniche di Imaging cellulare e molecolare; - utilizzare le nozioni acquisite per la scelta del metodo e biosensore più idoneo per screening di nuovi farmaci, biomarker discovery e monitoraggi chimico-clinici con sistemi portatili tipo Point-of-care -testing.

Contenuti

Introduzione ai biosensori: cenni storici, caratteristiche analitiche dei biosensori, classificazione dei biosensori per elemento di riconoscimento biospecifico e principio di trasduzione, biosensori catalitici e basati su reazioni di affinità.

Elementi di riconoscimento molecolare: enzimi, anticorpi, anticorpi chimerici e da camelidi, proteine di legame, polimeri a stampo molecolare, aptameri, DNA, RNA, PNA.

Sistemi di trasduzione: amperometrico, potenziometrico, piezoelettrico, foto acustico, calorimetrico, ottico (assorbimento, fluorescenza, chemiluminescenza, bioluminescenza, onda evanescente).

Biosensori calorimetrici: principi, rivelatori, applicazioni.

Componenti dei biosensori ottici: sorgenti, rivelatori, formati analitici, guide d'onda e fibre ottiche, implementazione delle fibre ottiche nei biosensori, miniaturizzazione.

Biosensori basati su fluorescenza: processi di quenching e di trasferimento di energia, biosensori per metalli e molecole organiche, biosensori basati su reazioni enzimatiche immunologiche e di ibridizzazione di acid nucleici, biosensori basati su quantum dot, quantum dots in metodi bioanalitici, applicazione dei biosensori basati su fluorescenza.

Biosensori basati su chemiluminescenza e bioluminescenza: sistemi chemiluminescenti e bioluminescenti, biosensori basati su reazioni enzimatiche immunologiche e di ibridizzazione di acid nucleici, applicazioni dei biosensori basati su chemiluminescenza e bioluminescenza.

Biosensori ottici label-free: biosensori basati su risonanza di onda plasmonica di superficie (SPR) e su onda acustica di superficie (SAW), principi dei biosensori SPR e SAW, strumentazione, processi di riconoscimento molecolare, applicazioni dei biosensori SPR e SAW.

Biosensori cellulari bioluminescenti: principi dei biosensori cellulari bioluminescenti, geni e proteine reporter, sistemi di riconoscimento molecolare, biosensori cellulari basati su processi FRET e BRET. Applicazioni dei biosensori cellulari luminescenti: determinazione di analiti

Metodi didattici

Lezioni frontali

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso esame orale finale, che accerta il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:

- principi teorici e principali applicazioni in campo biotecnologico-farmaceutico dei biosensori

- principali componenti dei biosensori e principali meccanismi di trasduzione ottica

- metodi di immobilizzazione e bioconiugazione di biomolecolare su materiali anche nano strutturati

- principi di microfluidica e progettazione di sistemi analitici integrati tipo Lab-on-a-chip

- tecniche per la realizzazione di biosensori cellulari

- uso delle nozioni acquisite per la scelta del metodo e biosensore più idoneo per screening di nuovi farmaci, biomarker discovery e monitoraggi chimico-clinici con sistemi portatili tipo Point-of-care -testing.

Strumenti a supporto della didattica

PC, videoproiettore

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Aldo Roda