Capitolo 1: spettroscopia e sue applicazioni biologiche.
Generalità sulle onde elettromagnetiche e sull’interazione radiazione–materia. Assorbimento UV-visibile delle biomolecole. Dicroismo circolare. Principi generali della fluorescenza. Fluorescenza di proteine e sonde fluorescenti. Quencing, trasferimento di energia alla Förster (FRET) e anisotropia di fluorescenza. Spettroscopia Raman e di assorbimento infrarosso di biosistemi.
Verranno presentati esempi applicativi all’analisi di biomacromolecole e di bioprocessi in vitro e in vivo. Particolare rilevanza verrà data allo studio del ripiegamento, della stabilità e dell’aggregazione di proteine di interesse biotecnologico (corpi di inclusione e biofarmaci) e biomedico. In quest’ultimo caso, rilevanza verrà data all’analisi dell’aggregazione amiloide in malattie neurodegenerative e amiloidosi sistemiche sia in provetta che in situ. Verranno discusse in dettaglio le informazioni che gli approcci spettroscopici possono fornire sull’interazione tra proteine e altre elementi (metalli, lipidi, ect.) coinvolti nello sviluppo dell’amiloide.
Nell’ambito delle biotecnologie industriali verranno discussi esempi applicativi dei diversi approcci spettroscopici per il monitoraggio di reazioni enzimatiche in vitro e per la caratterizzazione di bioprocessi in situ (per esempio l’accumulo di lipidi in lieviti oleaginosi per la produzione di biocarburanti). Verranno, inoltre, mostrati esempi di analisi delle interazioni biomolecolari (es. interazione proteina-ligando e proteina-nanoparticella) e di caratterizzazione di biomateriali (es. scaffold per ingegneria tissutale).
Capitolo 2: microscopia.
Generalità sulla microscopia ottica convenzionale, a fluorescenza, confocale a scansione laser, microscopia ad alta risoluzione spaziale (STED, stimulation emission depletion) e descrizione delle principali sonde fluorescenti utilizzate in ambito cellulare e biomolecolare. Verranno presentate anche la microscopia elettronica (TEM, SEM e Cryo-EM), la microscopia a forza atomica e la microspettroscopia.
Per illustrare le potenzialità di questi approcci verranno discussi lavori applicativi sulla caratterizzazione di complessi macromolecolari, cellule, strutture e sensori intracellulari e tessuti.
