RICONOSCIMENTO MOLECOLARE E PROGETTAZIONE DI SISTEMI BIOATTIVI PER LE SCIENZE DELLA VITA
Anno accademico 2026/2027 - Docente: SERENA RIELARisultati di apprendimento attesi
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Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
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Descrivere i principali meccanismi di riconoscimento molecolare e le interazioni non covalenti rilevanti nei sistemi biologici.
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Comprendere la relazione tra struttura molecolare, proprietà chimico-fisiche e comportamento biologico dei composti bioattivi.
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Riconoscere e descrivere le caratteristiche strutturali e funzionali delle argille minerali di interesse biologico.
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Spiegare come le proprietà delle argille influenzino l’interazione con biomolecole e sistemi cellulari.
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Interpretare il ruolo dei materiali ibridi organico–inorganici nelle applicazioni biologiche, in particolare nel drug delivery e nella diagnostica.
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Stabilire collegamenti tra livello molecolare, proprietà del materiale e funzione biologica.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Il modulo è erogato mediante lezioni frontali supportate da slide e dalla discussione di esempi applicativi tratti dalla letteratura scientifica recente. Durante le lezioni saranno stimolati momenti di confronto con gli studenti attraverso l’analisi di casi studio relativi allo sviluppo e all’impiego di materiali a base di argille in ambito biologico, con particolare riferimento all’interazione con biomolecole, al drug delivery, alla diagnostica e ai biosensori.
Le attività di laboratorio permetteranno agli studenti di applicare alcuni dei concetti affrontati durante le lezioni attraverso la preparazione e/o caratterizzazione di semplici sistemi a base di argille.
Prerequisiti richiesti
È richiesta la conoscenza delle nozioni fondamentali di chimica generale e chimica organica.
Frequenza lezioni
Contenuti del corso
Argille minerali e nanotubi di halloysite:
- Definizione, origine e classificazione delle argille.
- Strutture 1:1 e 2:1 e proprietà chimico-fisiche rilevanti.
- Carica superficiale e scambio ionico.
- Nanotubi di halloysite: morfologia, cavità interna e proprietà distintive.
- Principi di funzionalizzazione e caricamento di molecole bioattive.
- Interazione tra argille e biomolecole (proteine, enzimi, acidi nucleici e omologhi sintetici).
- Caricamento e rilascio controllato di molecole bioattive dalle argille.
- Argille come piattaforme per biosensori.
- Applicazioni nel drug delivery e nella diagnostica.
Testi di riferimento
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Introduzione alle argille minerali. Definizione, origine e classificazione. Strutture 1:1 e 2:1. Principali proprietà chimico-fisiche di interesse biologico: superficie, carica, scambio ionico, capacità di adsorbimento. (Lezioni frontali, 2 ore) | Appunti forniti dal docente. |
| 2 | Nanotubi di halloysite. Struttura e morfologia; superficie esterna e cavità interna; proprietà distintive. Principi di funzionalizzazione e caricamento di molecole. (Lezioni frontali, 2 ore) | Appunti forniti dal docente. |
| 3 | Argille e biomolecole. Interazioni con proteine, enzimi, acidi nucleici e analoghi sintetici. Adsorbimento, immobilizzazione, caricamento e rilascio controllato di molecole bioattive. (Lezioni frontali, 2 ore) | Appunti forniti dal docente. |
| 4 | Applicazioni biologiche. Esempi semplici di sistemi clay-based per drug delivery, diagnostica e biosensori. Collegamento struttura, proprietà e funzione biologica. (Lezioni frontali, 1 ora) | Appunti forniti dal docente. |
| 5 | Conoscere e manipolare le argille. Preparazione di dispersioni di differenti argille; osservazione del comportamento in acqua e confronto tra i materiali. (Attività di Laboratorio, 3 ore) | Appunti forniti dal docente. |
| 6 | Caricamento/adsorbimento di una molecola modello. Preparazione di un sistema argilla–molecola bioattiva o molecola modello; separazione e valutazione qualitativa/quantitativa del caricamento. (Attività di Laboratorio, 3 ore) | Appunti forniti dal docente. |
| 7 | Caratterizzazione del sistema. Utilizzo di tecniche semplici disponibili in laboratorio per confrontare argilla e sistema caricato/funzionalizzato (ad es. FT-IR, DLS, ζ-potential). (Attività di Laboratorio, 3 ore) | Appunti forniti dal docente. |
| 8 | Rilascio e interpretazione dei risultati. Semplice prova di rilascio della molecola caricata e discussione dei risultati. Collegamento tra quanto osservato sperimentalmente e i concetti affrontati nelle lezioni.( Attività di Laboratorio, 3 ore) | Appunti forniti dal docente. |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Lo studente sarà valutato mediante una prova scritta costituita da domande a risposta multipla e domande a risposta aperta. Le domande a risposta multipla saranno finalizzate principalmente alla verifica delle conoscenze e della comprensione dei concetti fondamentali, mentre le domande a risposta aperta permetteranno di valutare anche la capacità di applicare le conoscenze acquisite, stabilire collegamenti tra i diversi argomenti del corso, interpretare le attività svolte in laboratorio e utilizzare in modo appropriato il linguaggio scientifico.
La valutazione terrà conto del livello di raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi, in accordo con i Descrittori di Dublino.
18–20/30 – Sufficiente: conoscenza essenziale degli argomenti del corso; capacità di descrivere i concetti fondamentali e le principali attività di laboratorio, con limitata capacità di collegamento e un linguaggio scientifico semplice.
21–23/30 – Discreto: conoscenza adeguata degli argomenti; capacità di applicare i concetti fondamentali a semplici esempi e di interpretare gli aspetti principali delle esperienze di laboratorio; esposizione complessivamente corretta.
24–26/30 – Buono: buona conoscenza e comprensione degli argomenti; capacità di stabilire collegamenti tra struttura, proprietà e applicazioni biologiche e di interpretare correttamente i risultati delle attività di laboratorio; uso appropriato della terminologia scientifica.
27–29/30 – Molto buono: conoscenza completa e approfondita degli argomenti; buona capacità di applicare autonomamente le conoscenze, interpretare i risultati sperimentali e collegare i diversi aspetti del corso; esposizione chiara e rigorosa.
30/30 – Eccellente: conoscenza completa e sicura degli argomenti, autonomia nell’applicazione delle conoscenze e nella discussione dei collegamenti tra aspetti molecolari, proprietà dei materiali e funzione biologica; ottima capacità espositiva e padronanza del linguaggio scientifico.
30/30 e lode: oltre ai requisiti previsti per il 30/30, capacità di integrazione e rielaborazione autonoma dei contenuti e di applicazione consapevole delle conoscenze anche a semplici situazioni o esempi non direttamente discussi durante il corso.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
1. Descrivi brevemente la struttura dei nanotubi di halloysite e spiega perché possono essere utilizzati come carrier di molecole bioattive.
2. Spiega, con un esempio, come un'argilla può interagire con una biomolecola.
3. Che cosa si intende per caricamento e rilascio controllato di una molecola bioattiva da un materiale argilloso?
4. Perché le proprietà superficiali di un'argilla sono importanti nelle applicazioni biologiche?
5. Durante l'esperienza di laboratorio avete preparato/caratterizzato un sistema a base di argilla. Descrivi brevemente lo scopo dell'esperienza, che cosa avete osservato e quale proprietà del materiale è stata evidenziata.