ANALYTICAL TECHNIQUES FOR BIOMOLECULES - MOD.2

L’insegnamento di Analytical Techniques for Biomolecules si inserisce tra le attività formative caratterizzanti dell’indirizzo Biomolecular Chemistry del corso di laurea magistrale in Chimica e Tecnologie Sostenibili. L'insegnamento si articola in due moduli (denominati Modulo 1 e Modulo 2), ciascuno suddiviso in lezioni di teoria (svolte in aula) e lezioni di laboratorio. I due moduli si pongono l’obiettivo comune di costruire conoscenze e competenze ad ampio spettro su principi ed applicazioni delle tecniche avanzate di maggior rilievo in campo bio-analitico, in particolare:
- comprendere i principi alla base delle tecniche bio-analitiche;
- sviluppare la capacità di proporre, impostare e gestire nuovi approcci in campo bio-analitico per risolvere problemi complessi, legati alla determinazione qualitativa e quantitativa di specie chimiche di interesse in matrici reali;
- sviluppare competenze per ricavare e comunicare informazioni analitiche da dati sperimentali con piena consapevolezza delle potenzialità, dei limiti e delle incertezze associate alle tecniche, ai metodi applicativi, agli analiti; alle matrici e alle finalità specifiche;
- sviluppare competenze flessibili ed adattative nell’utilizzo di strumenti software per la gestione di strumentazione avanzata e per il trattamento del dato chimico-analitico con un focus su automazione, big data e interoperabilità.

I risultati attesi sono definiti in funzione dei contenuti specifici dei due moduli in cui si articola il corso di Analytical Techniques for Biomolecules.

Il corso si propone di fornire le basi conoscitive e metodologiche necessarie alla messa a punto e all’applicazione di procedure analitiche avanzate per la determinazione quali-quantitativa di biomolecole in matrici complesse. Lo/a studente/ssa acquisirà un ampio spettro di conoscenze e competenze in campo bio-analitico, che includono:

Conoscenza e comprensione
- Conoscere i principi fondamentali e gli adattamenti applicativi delle strategie di pianificazione di attività sperimentali avanzate in campo bio-analitico.
- Conoscere i principi fondamentali e le terminologie delle tecniche analitiche avanzate.
- Conoscere, pianificare e applicare le metodologie per la preparazione dei campioni finalizzata alla determinazione di biomolecole in matrici complesse
- Conoscere i principi di funzionamento hardware e le modalità di gestione software delle strumentazioni analitiche avanzate.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- (Conoscere i principi fondamentali e gli adattamenti applicativi delle strategie di pianificazione di attività sperimentali avanzate in campo bio-analitico). Saper definire obiettivi, necessità e limitazioni specifiche di attività sperimentali avanzate in campo bio-analitico. Saper individuare, strutturare e ottimizzare le attività sperimentali utilizzando strumenti avanzati di progettazione.
- (Conoscere i principi fondamentali e le terminologie delle tecniche analitiche avanzate). Saper comprendere e utilizzare correttamente la terminologia tecnico-scientifica propria delle metodologie bio-analitiche avanzate. Saper individuare la tecnica e la metodologia più idonee alla determinazione quali/quantitativa di interesse. Saper individuare la combinazione di tecniche bio-analitiche avanzate ideale per ottenere informazioni complete e integrate in funzione dell’obiettivo.
- (Conoscere, pianificare e applicare le metodologie per la preparazione dei campioni finalizzata alla determinazione di biomolecole in matrici complesse). Saper individuare e pianificare le procedure pre-analitiche più appropriate per determinazione di biomolecole in base a obiettivi e vincoli analitici, con attenzione particolare alla preservazione degli analiti, alla specificità/selettività/sensibilità della tecnica di analisi successivamente impiegata, ed alla contaminazione.
- (Conoscere i principi di funzionamento hardware e le modalità di gestione software delle strumentazioni analitiche avanzate). Saper impostare l’utilizzo come operatore/ice di strumentazione bio-analitica avanzata in una logica di adattabilità a configurazioni variabili e nuove.

Capacità di giudizio
Essere pienamente consapevoli della qualità e del valore interpretativo dei dati analitici ottenuti/ottenibili per rispondere a quesiti o problematiche applicative specifiche e complesse.

Abilità comunicative
Saper comunicare oralmente e per scritto a fruitori di ogni livello (pubblico generico, committenti e decisori non specializzati, tecnici, esperti) con proprietà di linguaggio il piano sperimentale, il funzionamento e le impostazioni di utilizzo della strumentazione, ed i risultati ottenuti dall'impiego di tecniche e metodi analitici avanzati per la determinazione di biomolecole in matrici complesse.

Capacità di apprendimento
Saper utilizzare il metodo scientifico come strumento di lavoro sia per la continuazione del percorso formativo con il terzo ciclo, sia per l'attività professionale. Saper individuare e utilizzare le metodologie analitiche avanzate idonee alla risoluzione dei quesiti proposti.

Conoscenze di base di chimica analitica e di statistica.

Omics-sciences. Principi di disegno sperimentale applicato alle scienze bioanalitiche. Validazione di metodi bio-analitici, elaborazione e qualità del dato. Principi di analisi multivariata. Attività di campionamento e metodi pre-analitici per la preparazione del campione ai fini della determinazione di biomolecole. Gas cromatografia, cromatografia liquida e tecniche pseudo-cromatografiche avanzate applicate alla bioanalisi. Principi di spettrometria di massa. Sorgenti di ionizzazione: EI, ESI, APCI, APPI, MALDI, ICP. Analizzatori di massa a bassa ed alta risoluzione: tempo di volo; quadrupoli; trappole quadrupolari, lineari e orbitali; settore magnetico, elettrostatico e doppio fuoco; sistemi ibridi. Modalità di acquisizione in spettrometria di massa (full-scan, SIM), interpretazione di spettri di massa e applicazioni in massa inorganica e organica. Tecniche accoppiate di spettrometria di massa: gascromatografia e cromatografia liquida (IC, LC, (U)HPLC); cromatografia multidimensionale. Strategie di analisi e applicazioni della spettrometria di massa di biomolecole: targeted, untargeted, proteomica, sequenziamento, metabolomica. Principi di bioimaging. Spettrometria di massa inorganica ICP per applicazioni di metallomica: accoppiamento con HPLC e imaging bio-elementare mediante ablazione laser. Applicazioni per l’analisi bio-medica/farmaceutica, di bio-nanomateriali e per il settore agroalimentare. Casi di studio teorici (presentazione e discussione di pubblicazioni scientifiche) e sperimentali (attività di laboratorio).

Appunti di lezione, slide presentate a lezione, pubblicazioni scientifiche come casi-studio forniti dal docente.

La verifica dell'apprendimento avviene mediante una prova orale. La prova consiste in una prima parte in cui si chiede di presentare brevemente e criticamente un caso studio di letteratura a propria scelta pertinente agli argomenti trattati nel corso, seguita da domande di approfondimento sul caso presentato e successivamente su altri argomenti trattati nel corso.
Nell'esame orale verranno testate:
- le conoscenze teoriche sulle tecniche e le metodologie bio-analitiche avanzate sia strumentali che pre-analitiche.
- le conoscenze tecniche sull'utilizzo della strumentazione analitica avanzata.
- le conoscenze tecniche nell’impostare la risoluzione di problematiche analitiche.
- le conoscenze teorico-tecniche nel trattamento e nella valutazione di dati analitici.

Il voto finale dell'insegnamento di Analytical Techniques for Biomolecules è unico e corrisponde alla media aritmetica dei voti singoli conseguiti nei due moduli.

orale

Griglia di valutazione:
27-30: piena padronanza degli argomenti trattati a lezione; capacità di riorganizzare in autonomia le informazioni acquisite per adattare le strategie analitiche proposte ad applicazioni specifiche;
uso della terminologia tecnica appropriata;
23-26: discreta conoscenza degli argomenti trattati a lezione; discreta abilità nell'ordinare le informazioni e presentare efficacemente strategie analitiche già descritte a lezione; familiarità con la terminologia tecnica;
18-22: conoscenza superficiale degli argomenti trattati a lezione; esposizione orale parzialmente ordinata con necessità di guida a tratti, uso non sempre corretto della terminologia tecnica.
La lode verrà attribuita in presenza di dimostrata capacità di rielaborare ed estendere in modo personale, originale e critico le soluzioni analitiche proposte nel programma.

Lezioni frontali ed attività di laboratorio.

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