- Oggetto:
- Oggetto:
Nanobiotecnologie - DM 270
- Oggetto:
Nanobiotechnology
- Oggetto:
Anno accademico 2023/2024
- Codice attività didattica
- MFN1228
- Docenti
- Sheila Sadeghi (Titolare)
Lorenzo Mino
Alessandro Damin - Corso di studio
- LM in Biotecnologie Industriali
- Anno
- 2° anno
- Periodo
- Primo semestre
- Tipologia
- Affine o integrativo
- Crediti/Valenza
- 7
- SSD attività didattica
- BIO/10 - biochimica
CHIM/02 - chimica fisica - Erogazione
- Tradizionale
- Lingua
- Inglese
- Frequenza
- Facoltativa
- Tipologia esame
- Scritto ed orale
- Prerequisiti
- Conoscenze di base di chimica-fisica (termodinamica, cinetica chimica e fondamenti di interazione radiazione-materia) e di biochimica
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
L’insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi formativi del Corso di Laurea in Biotecnologie Industriali permettendo agli studenti di integrare le conoscenze già acquisite in ambito molecolare con competenze relative a contesti di sviluppo più recente dell'ambito dell'utilizzo di nanomateriali e dispositivi nanostrutturati in ambito biotecnologico.
Gli obiettivi specifici sono:
- Padronanza degli aspetti fondamentali delle proprietà fisiche e chimico-fisiche che caratterizzano nanomateriali per applicazioni nanobiotecnologiche.
- Padronanza degli aspetti fondamentali che caratterizzano l’abbinamento di biomolecole a nanomateriali per scopi tecnologici
- Capacità di redigere una relazione scientifica di presentazione e discussione di dati sperimentaliThe course contributes to the objectives of the Master degree program in Industrial Biotechnology by enabling students to integrate already acquired knowledge of macromolecules on molecular level with skills related to the latest biotechnology advances, with specific references to the use of nanomaterials and nanostructured devices.
The specific objectives are:
- Understanding of the fundamental physcio-chemical properties that characterize nanomaterials for applications in nanobiotech.
- Understanding of the fundamental aspects that characterize the coupling of biomolecules to nanomaterials for technological purposes such as biosensing.- Ability to draft a scientific presentation and discussion of experimental data
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Gli studenti dovranno acquisire le seguenti capacità (dettaglio secondo i descrittori di Dublino)
A: CONOSCENZA e CAPACITA’ di comprensione
- Conoscenza dei principali metodi di preparazione di nanomateriali per applicazioni nel campo biotecnologico
- Conoscenza dei principali metodi sperimentali di studio di sistemi nanobiotecnologici e capacità discegliere i piu’ adatti a seconda del tipo di sistema
B: CAPACITA’ APPLICATIVE
- dimostrare di sapere risolvere esercizi e problemi
- saper impostare esperimenti in funzione di un loro impego operativo per i processi industriali
C: AUTONOMIA DI GIUDIZIO
- saper analizzare la letteratura recente e leggere criticamente i risultati
D: ABILITA' NELLA COMUNICAZIONE
- presentare alla prova orale gli argomenti del corso
Students must acquire the competences listed below, detailed following the Dublin Descriptors:
A: KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
- knowledge and ability to discuss the topics presented in the course
-
Knowledge of the main methods of preparation of nanomaterials for applications in biotechnology
-
Knowledge of the main experimental methods for study of nanobiotechnology systems, and capacity to choose the most suitable depending on the type of system
B: APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
- resolving problems and exercises applying the correct models
- setting experiments in particular for applicative use in industrial processes
C:MAKING JUDGEMENT
- critically analysing the recent literature
D: COMMUNICATION
- abilty to present a paper of the most recent literature and discussing the corse topics (oral exam)
- Oggetto:
Programma
Le nanobiotecnologie sono un ambito prettamente interdisciplinare, per cui il corso e’ strutturato in due moduli, uno dedicato ad aspetti biochimici, e l'altro ad aspetti fisici e chimico-fisici. Entrambi i moduli prevedono esercitazioni in laboratorio.
Modulo A (BIO/10, 4 CFU, Prof. Sadeghi).
Le lezioni di questo modulo verranno svolte in inglese (docente di madrelingua)
Associazione di biomolecole a nanomateriali/materiali nanostrutturati. Dopo una introduzione alle possibilità offerte dall’associazione tra biologia/sistemi biologici e nanotechologia, verranno trattate l’ingegnerizzazione di acidi nucleinci per la formazione di array di DNA e l’ingegnerizzazione di proteine per la formazione di array proteici. Una seconda parte riguarderà le tecniche elettrochimiche alla base del funzionamento di micro- e nanobiosensori, con la trattazione del caso dei sensori per il glucosio. Infine, verranno trattate le modalità di realizzazione e le proprietà di sistemi nanobiotecnologici in relazione a “drug and gene targeting”, impiego di aptameri e nanotubi di carbonio. Su tale base gli studenti dovranno procedere all’analisi critica di alcuni lavori tratti dalla letteratura scientifica e relazionare al riguardo.
Le esperienze di laboratorio saranno dedicate alla realizzazione di sistemi basati sull’immobilizzazione di proteine redox su superfici di carbone e di oro, che saranno caratterizzati per via elettrochimica.Modulo B (CHIM/02, 3 CFU, Prof. Lorenzo Mino e Alessandro Damin)
Le lezioni di questo modulo verranno svolte in italiano.
Preparazione e caratterizzazione di nanomateriali e materiali nanostrutturati per applicazioni biotecnologiche.In una prima parte verranno trattati i principali metodi di preparazione di classi di nanomateriali (molecolari e inorganici) e le relazioni tra la struttura/dimensione e proprietà funzionali di interesse per applicazioni nanobiotecnologiche. Verranno inoltre discusse le principali tecniche spettroscopiche utili per la caratterizzazione dei nanomateriali.
La parte successiva sarà dedicata ai principi fisici ed agli aspetti tecnologici fondamentali della microscopia elettronica in trasmissione e a scansione, per la comprensione delle informazioni contenute nelle immagini, anche di nanomateriali, ottenute con queste tecniche, ed anche per un loro possibile utilizzo diretto.
L'attività di laboratorio riguarderà esperienze di spettroscopia e microscopia elettronica.
Nanobiotechnology is very interdisciplinary, the course is structured in two modules (3.5 CFU each), one dedicated to biochemical aspects, and the other to a physical and physical-chemical approach to nanomaterials.
Module A (4 CFU, Prof. Sadeghi)
The lectures of this module of the course will be delivered in English (mother tongue).
Association of biomolecules to nanomaterials / nanostructured surfaces.
After a brief introduction on the possibilities offered by the association between biology and biological systems with biotechnology at the nano level, different biological macromolecules will be studied.
Examples will be given on mainly DNA, proteins and enzymes where successful immobilization of these macromolecules has led to the production of DNA and protein arrays. The success story of the glucose biosensor for measuring insulin levels of diabetics will be highlighted.
During the course of the lectures different techniques currently used in biotechnological applications of biological macromolecules will be covered. These detection techniques will include electrochemical, optical (visible, fluorescence) and SPR.
Immobilisation techniques on different surfaces including carbon, gold, carbon nanotubes, graphene and gold nanoparticles will be covered with specific examples.Module B (CHIM/02 3 CFU, Prof. Lorenzo Mino and Alessandro Damin)
The lectures of this module of the course will be delivered in Italian.
Preparation and characterization of nanomaterials and nanostructured materials for applications in biotechnology.
The first part will deal with the main methods of preparation of classes of nanomaterials (molecular and inorganic) and the relationship between the structure/size and functional properties of interest for nanobiotech applications. Moreover, the main spectroscopic techniques for nanomaterial characterization will be discussed.
The second part will be dedicated to physical principles and technological aspects of transmission and scanning electron microscopy, targeting the toools for a proper interpretation of the information provided by images obtained with these techniques, and also for a possible direct use of them.The laboratory activity will be focused on electron microscopy and spectroscopic measurements.
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
Entrambi i moduli prevedono lezioni ed attività di laboratorio.
Modulo A (Prof. Sadeghi):
- Lezioni frontali: 24 ore
- Pratica di laboratorio: 16 ore (frequenza obbligatoria)
Modulo B (Prof. Lorenzo Mino e Alessandro Damin):
- Lezioni frontali: 16 ore
- Pratica di laboratorio: 16 ore
Le lezioni saranno svolte in presenza.
Both modules are organised in both lessons and laboratory practicals
Module A (Prof. Sadeghi) :
- Lectures: 24 hr
- Laboratory practicals: 16 hr
Modulo B (Prof. Lorenzo Mino and Alessandro Damin):
- Lectures: 16 hr
- Laboratory practicals: 16 hr
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
Modulo A:
la verifica dell'apprendimento si compone di due parti:
1. Un esame scritto con due domande (90%)
2. Una relazione scritta sul esercitazioni di laboratorio compresi i dati ottenuti e la sua analisi (10%)Modulo B: l’esame si svolge in forma orale.
Il voto complessivo è la media matematica dei vosti conseguiti per ciascuna delle due parti (equivalenti in peso relativo). In caso di voto finale con decimale maggiore o pari a 5, l'arrotondomento verrà fatto per eccesso, viceversa, con decimale minore di 5, per difetto.
Module A: the assesment is composed by two parts:
1. A written exam with two essay type questions (90%)
2. A written report on the laboratory practical including data obtained and its analysis (10%)
Module B: an oral exam.
The final mark consists of the sum of Module A and Module B each weighing 50%. The vote is rounded up if the decimal part is higher or equal to 5, otherwise it is rounded down (decinal part < 5).
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- articoli scientifici su riviste specializzate, resi disponibili come materiale didattico
- per gli aspetti chimico-fisici della formazione di nanomateriali molecolari: I.A. Israelechvili, Intermolecular and surface forces, Wiley&Sons, Chichester-UK, 1999, seconda edizione
- per la microscopia elettronica in trasmissione: William & Carter, Transmission Electron Microscopy, Interscientia, San Diego, 2002, 2a edizione
- per la microscopia elettronica a scansione: J. Goldstein et al., Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer, 4a edizione, 2017
- Scientific articles published in specialised journals (also indicated as references within the lectures).
- for physico-chemical aspects relevant for molecular nanomaterials: I.A. Israelechvili, Intermolecular and surface forces, Wiley&Sons, Chichester-UK, 1999, seconda edizione
- for transmission electron microscopy: William & Carter, Transmission Electron Microscopy, Interscientia, San Diego, 2002, 2nd edition
- for scanning electron microscopy: J. Goldstein et al., Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer, 4th edition, 2017
- Oggetto:
Moduli didattici
- Biomolecole e nanomateriali (MFN0252B)
- Oggetto:
Altre informazioni
http://biotecnologieindustriali.campusnet.unito.it/do/documenti.pl/ShowFile?_id=3141;field=file;key=fkmVJUAU9PHZw- Registrazione
- Aperta
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