NANO-BIOMATERIALS

Il corso ha come obiettivo quello di fornire le conoscenze di base e intermedie mirate alla produzione e alla caratterizzazione di nano-biomateriali, concentrandosi sulla progettazzione di assemblaggi biomolecolari e il disegno computazionale di costrutti proteici.

Gli obiettivi di apprendimento del corso di Nano-Biomaterials includono: 1) Conoscenze avanzate sulle proprietà, sintesi e applicazioni di nanomateriali in ambito biomedico (conoscenze e capacità di comprensione); 2) Capacità di applicare tali conoscenze nella progettazione di nuovi biomateriali per la medicina rigenerativa e dispositivi diagnostici (applicazione pratica); 3) Valutare criticamente l'efficacia e la sicurezza dei nano-biomateriali (autonomia di giudizio); 4) Comunicare risultati scientifici in modo efficace (abilità comunicative); 5) Acquisire autonomia nell'apprendimento continuo.

Sono richieste conoscenze di livello intermedio di biochimica.

1. Nanomateriali: principi e proprietà
- Introduzione alla nanoscienza.
- Tipi di nanomateriali.
- Proprietà dei nanomateriali.
- Principi di sintesi dei nanomateriali.
2. Unità molecolari dei bionanomateriali.
- Introduzione: biologia su scala nanometrica.
- Compartimenti cellulari.
- Carboidrati.
- Lipidi
- Acidi nucleici
- Proteine
3. Principi strutturali dei bionanomateriali
- Struttura e stabilità biomolecolare
- Cooperatività
- Ripiegamento delle proteine
- Transizione di fusione del DNA
- Autoassemblaggio
- Autoorganizzazione
- Riconoscimento molecolare
- Flessibilità
4. Principi funzionali dei bionanomateriali
- Dal DNA alle proteine: dogma centrale della biologia molecolare
- Energetica
- Catalisi
- Biomateriali
- Traffico attraverso le membrane
- Rilevamento biomolecolare
- Autoriproduzione
- Motori e macchine biomolecolari
5. Metodi analitici nella bionanotecnologia
- Valutazione della morfologia delle nanostrutture
- Composizione e proprietà superficiali delle nanostrutture
- Esplorazione delle proprietà fisico-chimiche su scala nanometrica
- Esplorazione delle interazioni biomolecolari su scala nanometrica
6. Biofunzionalizzazione dei nanomateriali
- Modifica della superficie dei nanomateriali
- Strategie di biofunzionalizzazione non covalente
- Biofunzionalizzazione mediante proteine e tag proteici
- Strategie di biofunzionalizzazione covalente
7. Nanotecnologia ispirata alla natura
- Nanotecnologia del DNA
- Adesione cellulare
- Materiali bioibridi a base di silice
- Biomineralizzazione
- Biosensori
- Drug delivery
- Nanomateriali basati su modelli virali
8. Progettazione biomolecolare in silico

- Fruk, L., & Kerbs, A. (2021). Bionanotechnology: concepts and applications. Cambridge University Press.
- Goodsell, D. S. (2004). Bionanotechnology: lessons from nature. John Wiley & Sons.
- Pompe, W., Rödel, G., Weiss, H. J., & Mertig, M. (2013). Bio-nanomaterials: designing materials inspired by nature. John Wiley & Sons.

Appunti di lezione e articoli scientifici forniti a lezione.

Esame orale secondo calendarizzazione di dipartimento e della durata approssimativa di 30 minuti. Sarà inoltre possibile presentare una breve (15-20 minuti) relazione orale con l'aiuto di materiale grafico (Powerpoint) su un articolo scientifico (80% del voto finale). A seguire, il docente chiederà qualche domanda inerente alla presentazione (20% del voto finale).

orale

La valutazione è espressa in trentesimi. La gradazione del voto è determinata da:
• conoscenza degli argomenti richiesti (range 15 punti);
• capacità di articolare in maniera autonoma il discorso (range 5 punti);
• sicurezza nell'esposizione (range 5 punti);
• capacità di approfondimento dell'argomento (range 5 punti).
La lode verrà attribuita in presenza di conoscenza e capacità di comprensione applicata in riferimento al programma, capacità di giudizio e abilità comunicative, eccellenti.

I contenuti del corso saranno presentati durante le lezioni frontali in presenza. Durante le lezioni verranno discussi casi pratici basati su diversi articoli scientifici, con la possibilità per gli studenti di preparare e allenarsi con presentazioni orali introduttive per ogni caso clinico.

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Capitale umano, salute, educazione" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile