66224 - TECNICHE ANALITICHE PER NANO/BIOSCIENZE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, sulla base delle conoscenze teoriche acquisite, lo studente sa scegliere le piattaforme tecnico/metodologiche più adatte ad affrontare problemi analitici nell'emergente settore delle nano/bioscienze. In particolare, lo studente matura conoscenze - delle tecniche analitiche separative per campioni di interesse nano/biotecnologico e del loro accoppiamento multidimensionale alla spettrometria di massa; - delle proprietà di base di campioni eterofasici di taglio nanometrico; - delle tecniche per la loro analisi e caratterizzazione morfologico/dimensionale/spettroscopica,con particolare applicazione ai nanomateriali strutturati polifunzionali.

Contenuti

Prerequisiti:

Condizioni per una ottimale fruizione delle lezioni e resa all’esame sono la buona conoscenza della Chimica Analitica, della Chimica Fisica, della Chimica Organica a livello di Laurea Triennale e della Spettrometria di Massa acquisita durante il primo semestre della Laurea in Chimica (6752). Per studenti/esse di madrelingua non italiana, è consigliata la conoscenza dell'Italiano a livello C1.

Programma:

Il Corso è svolto completamente in aula.

Contenuti del Corso:

I nanomateriali: principi e tecniche analitiche per l'analisi dimensionale

- I sistemi dispersi: classificazione. I colloidi: storia e proprieta' . Colloidi: energia libera superficiale.

- Colloidi: interazioni particella-particella. Interazioni elettrostatiche attrattive, potenziale elettrostatico di superficie, il doppio strato elettrico.

- Proprieta' cinetiche dei colloidi: moto browniano e diffusione. Potenziale Zeta, elettroforesi e flusso elettrosmotico.

- Proprieta' ottiche dei colloidi: scattering della radiazione elettromagnetica. Tipi di scattering: scattering Rayleigh, scattering RGD, scattering di Mie, scattering quasi-elastico (QELS), scattering di radiazione neutronica (LANS).

- Formazione dei colloidi. Colloidi self-assembling. Micelle: concentrazione critica micellare, tensioattivi, meccanismi di micellizzazione.

- Analisi di distribuzione dimensionale dei sistemi dispersi. Definizione di "dimensione" di un analita disperso. Diametro sfero-equivalente, diametro di Stokes, diametro di girazione.

- Funzioni di distribuzione dimensionale (PSD). Metodi analitici per l'analisi della PSD.

- Metodi di analisi PSD diretti: microscopia elettronica, analisi di immagine.

- Microscopia elettronica a scansione e trasmissione: principi.

- Metodi ottici di analisi PSD: turbidimetria e diffrazione Fraunhofer, laser scattering multi angolo (MALS), laser scattering dinamico (DLS).

Tecniche analitiche separative per l'analisi di nano/bio sistemi

- Classificazione delle tecniche analitiche separative.

- Elettroforesi: principi, elettroforesi su supporto planare, elettroforesi di DNA, Southern blotting. Elettroforesi di proteine, SDS PAGE di proteine, Elettroforesi isofocusing, Western blotting, Elettroforesi capillare: principi. Migrazione elettroforetica ed elettroosmotica, rivelatori.

- Cromatografia idrodinamica (HDC) e frazionamento in campo-flusso (FFF)

- FFF: modi di eluizione, sottotecniche. Frazionamento in campo di flusso-flusso (F4), F4: applicazioni all'analisi di proteine, applicazione della F4-MALS e F4-MALS con rivelazione a fluorescenza all'analisi di nano materiali strutturati polifunzionali. F4 a fibra tubolare porosa (HF5): basi e applicazioni della HF5 accoppiata a spettrometria di massa per l'analisi di proteine.

Tecniche accoppiate

Principi di ortogonalità, multidimensionalità, accoppiamenti tandem, tecniche ifenate. Applicazione delle tecniche accoppiate alla proteomica: tipologie di proteomica e approcci analitici in proteomica.

Testi/Bibliografia

 

• J.C. Giddings, Unified Separation Science , J. Wiley&Sons (*)
• Holler, Skoog, Crouch. Chimica Analitica Strumentale, Seconda Edizione, EdiSES srl, Napoli, 2009 (°)
• K.A. Rubinson, J.F. Rubinson, Chimica Analitica Strumentale, Zanichelli Ed., Bologna, 2002 (°)
• D.H. Everett, Basic Principles of Colloid Science, Royal Society of Chemistry, 1988 (*)
• H.G. Barth Ed., Modern Methods of Particle Size Analysis, John Wiley&Sons, Inc., 1984 (^)
• M.E. Schimpf, K.D. Caldwell, J.C. Giddings Eds., Field-Flow Fractionation Handbook, Wiley-Interscience, 2000 (*)
  

(*) Necessario: contiene parti da studiare per superare l'esame.

(^) Consigliato: contiene alcune parti utili per superare l'esame.

(°) Non necessario per superare l'esame ma utile per approfondimenti.

Tutti i testi sono disponibili in Biblioteca

Metodi didattici

Il Corso consiste in 56 ore di lezioni frontali tenute in aula, in presenza. Le lezioni sono registrate su Panopto e rese disponibili su Virtuale. La modalità online è prevista solo se autorizzata dall'Ateneo o dal Dipartimento per situazioni di emergenza.

Fondamentale l'utilizzo del materiale che viene proiettato in aula durante le lezioni e che viene reso disponibile su Virtuale prima dell'inizio del Corso, con relativa comunicazione agli/alle studenti/esse mediante lo strumento Avvisi di Virtuale.

Durante il Corso possono essere condivisi sulla piattaforma Teams materiali multimediali disponibili in rete. 

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Per il superamento dell'esame è essenziale aver seguito le lezioni preferibilmente in presenza o, come seconda scelta, in registrata. 

L' esame consiste in una prova ORALE su tutti gli argomenti del Programma, atto a verificare le conoscenze acquisite.

I Candidati vengono esaminati due alla volta dalla Commissione composta da due Membri. Ciascuno dei due Candidati è esaminato per ca. 15-20 minuti da ciascuno dei Membri della Commissione: l'esami quindi ha una durata totale di 30-40 min. 

Qualora uno dei due Membri della Commissione reputi insufficiente il livello di preparazione del Candidato che sta sostenendo una parte di esame, lo può invitare a ritirarsi.

Al termine la Commissione si riunisce e decide un voto in trentesimi da proporre ai Candidati, sulla base dei seguenti Criteri di Gradazione:

Punti 18-23: da appena sufficiente a sufficiente conoscenza della materia, alcuni errori anche gravi;

Punti 24-26: da discreta a buona conoscenza della materia, alcuni errori non gravi;

Punti 27-29: da buona a molto buona conoscenza della materia, qualche imperfezione e/o qualche difetto espositivo;

Punti 30-30L: da ottima a eccellente conoscenza della materia, esauriente e brillante esposizione, minime o assenti imperfezioni. La lode è assegnata quando la complessiva performance risulta decisamente al di sopra della media.

Definita la proposta di voto, la Commissione può richiedere ai Candidati una autovalutazione della loro prova e, in tal caso e se necessario, discutere con i Candidati la loro prova relativamente alle eventuali discrepanze tra votazione proposta ed autovalutazione del Candidato.

Strumenti a supporto della didattica

PC con proiettore su maxischermo, diapositive Windows PowerPoint disponibili su Virtuale, piattaforma Microsoft Teams per eventuale modalità di didattica online disposta dell'Ateneo o del Dipartimento. Registrazione delle lezioni mediante Panopto, disponibili su Virtuale.

A studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it) che avrà cura di proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli Obiettivi Formativi del Corso.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Pierluigi Reschiglian