Advanced Chemical Sciences & Technologies

*Conoscenza e comprensione (cc):
CC della relazione struttura-proprietà-reattività di sistemi complessi, dei metodi di analisi strumentale avanzati, delle principali tecniche per la caratterizzazione (micro- e macroscopiche) e delle tecniche di analisi dei dati nell’ambito delle scienze della vita (cc2 e cc3).
Collegare i risultati dell’interpretazione della chimica analitica ai progressi scientifici nelle scienze della vita (cc4).
*Capacità di Applicare Conoscenza e Comprensione:
Capacità di individuare i metodi di campionamento e trattamento del campione nonchè i metodi strumentali per l'analisi (ca1, ca2); Capacità di interpretare dati complessi e applicare metodi sostenibili (ca3, ca5, ca6).
*Autonomia di Giudizio:
Capacità di gestire dati complessi e di programmare l’attività sperimentale sulla base dello stato dell’arte(ag1-ag7)
Capacità di valutare i limiti di tecniche analitiche, risolvendo problemi complessi ad esse legati (ag8).
*Capacità di Comunicazione:
Abilità di comunicare in inglese le varie fasi del processo analitico applicato alle scienze della vita (ac1).
Abilità di sostenere un contraddittorio su una problematica analitica (ac2), e di gestire e/o partecipare a progetti e coordinare gruppi di lavoro (ac3-ac5).
Capacità di Apprendimento:
Capacità di recuperare in modo critico le informazioni sullo stato dell’arte, di raccogliere dati in laboratorio e di interpretarli in formazione continua (ap1-ap4).

Il corso è focalizzato sui metodi analitici avanzati ed innovativi per le applicazioni nelle scienze della vita. Saranno illustrati i seguenti argomenti: Techiche strumentali per le scienze omiche. Bioelettrochimica. Bioanalitica: saggi immunochimici e analisi point-of-care. Metodi diagnostici innovativi. Le nanotecnologie nella bioanalitica. Esercitazioni di laboratorio.

Esame orale volto a verificare le conoscenze (cc) e competenze acquisite (ca), l’autonomia di giudizio e la capacità di comunicare e discutere (ag, ac e ap) le problematiche relative all’utilizzo di metodi analitici nelle scienze della vita. Sono previsti parziali scritti sotto forma di quiz a risposta multipla e a risposta aperta.
Tabella docimologica di valutazione
Insufficiente
Valutazione negativa dovuta a gravi errori concettuali, comprensione frammentaria o nulla degli argomenti trattati, incapacità di applicare le conoscenze, gravi lacune e mancanza di autonomia.
18–22
Valutazione sufficiente o più che sufficiente dovuta a conoscenza elementare degli argomenti, presenza di alcuni errori, capacità di affrontare solo compiti semplici o guidati, livello base di autonomia.
23–25
Valutazione discreta dovuta a comprensione soddisfacente degli argomenti, capacità di applicare correttamente le conoscenze a contesti noti e di affrontare gli esercizi in modo autonomo con qualche imprecisione, con un soddisfacente livello di autonomia e competenza operativa.
26–28
Valutazione buona o molto buona, dovuta a solida comprensione teorica della disciplina, capacità di collegare concetti, risolvere problemi e proporre analisi critiche, di svolgere compiti complessi in modo autonomo, preciso ed efficace, con un buon livello di autonomia e competenza operativa.
29–30 e Lode
Valutazione eccellente o ottima, dovuta a conoscenze complete, approfondite e ben strutturate, capacità di operare in modo autonomo e flessibile, anche in contesti complessi o nuovi, di utilizzare il linguaggio disciplinare in modo appropriato, preciso e articolato, di evidenziare capacità critiche, originalità e rigore nell’esposizione e nell’applicazione.
La Lode è attribuita a elaborati o prestazioni che si distinguono per brillantezza e originalità, anche al di là delle aspettative curricolari.

• Analytical Chemistry: A Modern Approach to Analytical Science [Robert Kellner, Jean-Michel Mermet, Matthias Otto, Miguel Valcarcel, H. Michael Widmer] 2nd Edition, Wiley-VCH
• Bioanalytical Chemistry
  From Biomolecular Recognition to Nanobiosensing
  ISBN 978-3-11-058909-2
  e-ISBN (PDF) 978-3-11-058916-0
  e-ISBN (EPUB) 978-3-11-058929-0

Il corso ha l’obiettivo di fornire allo studente le competenze fondamentali per la comprensione del legame chimico e dei suoi effetti nelle proprietà elettroniche e strutturali dei composti contenenti metalli di transizione e lantanidi. Lo studente acquisirà la capacità di correlare alla struttura elettronica e molecolare una vasta gamma di proprietà di interesse per le applicazioni nelle scienze della vita e dei materiali.Con riferimento al sistema di descrittori dei titoli di studio adottato in sede europea (descrittori di Dublino), i risultati di apprendimento attesi sono i seguenti:
cc1: Conoscenza e comprensione dei principi chimici alla base della progettazione e sintesi di sistemi complessi, organizzati e responsivi, di natura inorganica, organica o biologica in un'ottica di sostenibilità globale
cc2: Conoscenza e comprensione della relazione struttura-proprietà-reattività di sistemi complessi
ca1: Progettare, sintetizzare e/o caratterizzare materiali avanzati e sistemi complessi per applicazioni innovative in vari ambiti in un’ottica di sostenibilità globale
ca4: Modulare la struttura e la funzionalità di sistemi chimici complessi e materiali avanzati
ca6: Individuare soluzioni a problemi chimici ed industriali di frontiera e di impatto sulla società in un ambito di sostenibilità globale
ag3: Capacità organizzativa sul lavoro e capacità di lavorare in gruppo
ag4: Capacità autonoma di giudizio nel valutare e quantificare il risultato
ag6: Capacità di valutare le correlazioni struttura-proprietà
ag7: Capacità di reperire e vagliare fonti di informazione, banche dati, letteratura ecc.
ag8: Capacità di dare giudizi che includano riflessioni su importanti questioni scientifiche ed etiche in un ottica di sostenibilità globale.
ac1: Abilità di comunicare in forma scritta e verbale, in inglese, con utilizzo di sistemi multimediali
ac2: Abilità di sostenere un contraddittorio sulla base di un giudizio sviluppato autonomamente su una problematica inerente ai suoi studi
ac3: Abilità di gestire e/o partecipare a progetti e coordinare gruppi di lavoro multidisciplinari
ac4: Abilità di lavorare in ampia autonomia e di adattarsi a nuove situazioni
ap1: Capacità di recuperare agevolmente le informazioni dalla letteratura, banche dati ed internet
ap2: Capacità nel ragionamento logico e nell'approccio critico ai problemi nuovi
ap3: Capacità di approfondire in modo autonomo nuove tematiche scientifiche o problematiche professionali
ap4: Capacità di aggiornarsi autonomamente e in modo continuo allo scopo di adattarsi a nuove esigenze

Il corso fornirà una panoramica sulla natura del legame coordinativo e sulla struttura elettronica dei composti di coordinazione. Verranno presentate le principali tecniche di caratterizzazione dei composti di coordinazione. Verranno inoltre discusse le correlazioni tra la struttura chimica dei sistemi contenenti metalli di transizione e ioni lantanidi e le proprietà funzionali più significative per le scienze della vita e dei materiali.

Esame orale su argomenti pertinenti la parte fondamentale del corso. Per le applicazioni lo studente discuterà una pubblicazione scientifica su una delle applicazioni trattate a sua scelta.
Verranno valutati il rigore e la chiarezza dell'esposizione, la capacità di inquadrare i vari argomenti nei rispettivi contesti e di collegarli tra loro.
Saranno pertanto verificate le conoscenze (cc) e competenze acquisite (ca).
Lo studente deve saper discutere gli argomenti trattati durante l'insegnamento (ag, ac e ap).
Tabella docimologica di valutazione
Insufficiente
Valutazione negativa dovuta a gravi errori concettuali, comprensione frammentaria o nulla degli argomenti trattati, incapacità di applicare le conoscenze, gravi lacune e mancanza di autonomia.
18–22
Valutazione sufficiente o più che sufficiente dovuta a conoscenza elementare degli argomenti, presenza di alcuni errori, capacità di affrontare solo compiti semplici o guidati, livello base di autonomia.
23–25
Valutazione discreta dovuta a comprensione soddisfacente degli argomenti, capacità di applicare correttamente le conoscenze a contesti noti e di affrontare gli esercizi in modo autonomo con qualche imprecisione, con un soddisfacente livello di autonomia e competenza operativa.
26–28
Valutazione buona o molto buona, dovuta a solida comprensione teorica della disciplina, capacità di collegare concetti, risolvere problemi e proporre analisi critiche, di svolgere compiti complessi in modo autonomo, preciso ed efficace, con un buon livello di autonomia e competenza operativa.
29–30 e Lode
Valutazione eccellente o ottima, dovuta a conoscenze complete, approfondite e ben strutturate, capacità di operare in modo autonomo e flessibile, anche in contesti complessi o nuovi, di utilizzare il linguaggio disciplinare in modo appropriato, preciso e articolato, di evidenziare capacità critiche, originalità e rigore nell’esposizione e nell’applicazione.
La Lode è attribuita a elaborati o prestazioni che si distinguono per brillantezza e originalità, anche al di là delle aspettative curricolari.

Diapositive e materiale fornito dai docenti.

Conoscenza e Comprensione: Il corso si propone di formare gli studenti sui moderni approcci sintetici per la produzione di molecole organiche complesse.
Capacità di apprendimento: Attraverso la presentazione dei diversi approcci sintetici e di vari esempi applicativi verranno fornite le basi metodologiche sintetiche
Autonomia di Giudizio: capacità critica nella scelta dell’approccio sintetico e nell’adattarlo ad ogni specifica situazione .
Comunicazione: abilità nel comunicare con lessico appropriato le competenze acquisite durante il corso.
Conoscenza e Comprensione
cc1: Conoscenza e comprensione dei principi chimici alla base della progettazione e sintesi di sistemi complessi, organizzati e responsivi, di natura inorganica, organica o biologica in un'ottica di sostenibilità globale
cc2: Conoscenza e comprensione della relazione struttura-proprietà-reattività di sistemi complessi
cc4: Conoscenza e comprensione delle problematiche chimiche di frontiera in ambito industriale e della ricerca e di impatto sulla società
Capacità di Applicare Conoscenza e Comprensione
ca1: Progettare, sintetizzare e/o caratterizzare materiali avanzati e sistemi complessi per applicazioni innovative in vari ambiti in un’ottica di sostenibilità globaleca3: Prevedere la relazione fra struttura e proprietà di sistemi complessi e materiali per applicazioni in vari ambiti
ca5: Gestire, Elaborare e interpretare dati complessi di laboratorio per quanto attiene gli aspetti chimici e biochimici
ca6: Individuare soluzioni a problemi chimici ed industriali di frontiera e di impatto sulla società in un ambito di sostenibilità globaleAg1
Autonomia di Giudizio
ag2: Capacità di programmare attività sperimentale valutandone tempi e modalità
ag3: Capacità organizzativa sul lavoro e capacità di lavorare in gruppo
ag4: Capacità autonoma di giudizio nel valutare e quantificare il risultato
ag6: Capacità di valutare le correlazioni struttura-proprietà
ag7: Capacità di reperire e vagliare fonti di informazione, banche dati, letteratura ecc.
ag8: Capacità di dare giudizi che includano riflessioni su importanti questioni scientifiche ed etiche in un ottica di sostenibiltà globale
Capacità di Comunicazione
ac1: Abilità di comunicare in forma scritta e verbale, in inglese, con utilizzo di sistemi multimediali
ac2: Abilità di sostenere un contraddittorio sulla base di un giudizio sviluppato autonomamente su una problematica inerente ai suoi studi
ac3: Abilità di gestire e/o partecipare a progetti e coordinare gruppi di lavoro multidisciplinari
ac4: Abilità di lavorare in ampia autonomia e di adattarsi a nuove situazioni
ac5: Abilità di svolgere attività di formazione e di addestramento sperimentale
Capacità di Apprendimento
ap1: Capacità di recuperare agevolmente le informazioni dalla letteratura, banche dati ed internet
ap2: Capacità nel ragionamento logico e nell'approccio critico ai problemi nuovi
ap3: Capacità di approfondire in modo autonomo nuove tematiche scientifiche o problematiche professionali
ap4: Capacità di aggiornarsi autonomamente e in modo continuo allo scopo di adattarsi a nuove esigenze

Lo scopo del corso è la descrizione di metodi sintetici avanzati utilizzati per la produzione di intermedi, sostanze naturali, molecole biologicamente attive.
Argomenti: organocatalisi: principi ed applicazioni alla sintesi di intermedi di interesse biologico; strategie in fase solida per la sintesi di peptidi e proteine; strategie per la macrociclizzazione di peptidi per la stabilizzazione di conformazioni bioattive; strategie di purificazione e caratterizzazione.

Esame orale volto a verificare le conoscenze acquisite, l’autonomia di giudizio e la capacità di applicare metodi sintetici avanzati per la produzione di biomolecole e materiali complessi.
Tabella docimologica di valutazione
Insufficiente
Valutazione negativa dovuta a gravi errori concettuali, comprensione frammentaria o nulla degli argomenti trattati, incapacità di applicare le conoscenze, gravi lacune e mancanza di autonomia.
18–22
Valutazione sufficiente o più che sufficiente dovuta a conoscenza elementare degli argomenti, presenza di alcuni errori, capacità di affrontare solo compiti semplici o guidati, livello base di autonomia.
23–25
Valutazione discreta dovuta a comprensione soddisfacente degli argomenti, capacità di applicare correttamente le conoscenze a contesti noti e di affrontare gli esercizi in modo autonomo con qualche imprecisione, con un soddisfacente livello di autonomia e competenza operativa.
26–28
Valutazione buona o molto buona, dovuta a solida comprensione teorica della disciplina, capacità di collegare concetti, risolvere problemi e proporre analisi critiche, di svolgere compiti complessi in modo autonomo, preciso ed efficace, con un buon livello di autonomia e competenza operativa.
29–30 e Lode
Valutazione eccellente o ottima, dovuta a conoscenze complete, approfondite e ben strutturate, capacità di operare in modo autonomo e flessibile, anche in contesti complessi o nuovi, di utilizzare il linguaggio disciplinare in modo appropriato, preciso e articolato, di evidenziare capacità critiche, originalità e rigore nell’esposizione e nell’applicazione.
La Lode è attribuita a elaborati o prestazioni che si distinguono per brillantezza e originalità, anche al di là delle aspettative curricolari.

Dispense e materiale bibliografico preparato dai docenti e fornito a lezione

L’obiettivo formativo del corso è l'acquisizione di conoscenze e la comprensione di tecniche moderne per la caratterizzazione di materiali nanostrutturati in soluzione, tra cui macromolecole biologiche, polimeri sintetici, nanoparticelle e sistemi di auto-assemblaggio. Gli studenti apprenderanno i principi teorici fondamentali alla base delle tecniche sperimentali che operano nello spazio diretto e indiretto e riceveranno formazione sperimentale tramite l’uso delle tecniche di microscopia e dispersione in laboratorio.
Con riferimento al sistema di descrittori dei titoli di studio adottato in sede europea (descrittori di Dublino), i risultati di apprendimento attesi per gli studenti del CdS in termini di conoscenza e comprensione (cc) sono i seguenti:
cc3: conoscenza e comprensione dello studio delle relazioni fra struttura e proprietà di molecole isolate, aggregati, superfici e fasi massive e della loro reattività;
cc4: conoscenza e comprensione dello studio e applicazione di tecniche analitiche per indagini ambientali e nella conservazione e recupero dei beni culturali;
Le capacità di applicare conoscenza e comprensione attese pegli studenti del CdS sono:
ca1: Progettare, sintetizzare e/o caratterizzare materiali avanzati e sistemi complessi per applicazioni innovative in vari ambiti in un’ottica di sostenibilità globale
ca2: Individuare i metodi di campionamento e trattamento del campione nonchè i metodi strumentali per l'analisi di molecole, biomacromolecole, biomateriali, materiali e sistemi complessi.
ca5: Gestire, Elaborare e interpretare dati complessi di laboratorio per quanto attiene gli aspetti chimici e biochimici
ca6: Individuare soluzioni a problemi chimici ed industriali di frontiera e di impatto sulla società in un ambito di sostenibilità globale
L'autonomia di giudizio (ag) in termini di risultati attesi per gli studenti del CdS è:
ag1: Capacità di interpretare osservazioni, di raccogliere dati dalla misurazione in laboratorio e di interpretarli
ag2: Capacità di programmare attività sperimentale valutandone tempi e modalità
ag3: Capacità organizzativa sul lavoro e capacità di lavorare in gruppo
ag4: Capacità autonoma di giudizio nel valutare e quantificare il risultato
ag6: Capacità di valutare le correlazioni struttura-proprietà
ag7: Capacità di reperire e vagliare fonti di informazione, banche dati, letteratura ecc.
ag8: Capacità di reperire e vagliare fonti di informazione, banche dati, letteratura ecc.;
Le capacità comunicative (ac) attese per gli studenti del Cds sono:
ac1: Abilità di comunicare in forma scritta e verbale, in inglese, con utilizzo di sistemi multimediali
ac2: Abilità di sostenere un contraddittorio sulla base di un giudizio sviluppato autonomamente su una problematica inerente ai suoi studi
ac3: Abilità di gestire e/o partecipare a progetti e coordinare gruppi di lavoro multidisciplinari
ac4: Abilità di lavorare in ampia autonomia e di adattarsi a nuove situazioni
ac5: Abilità di svolgere attività di formazione e di addestramento sperimentale
Infine, le capacità di apprendimento (ap) sono:
ap1: Capacità di recuperare agevolmente le informazioni dalla letteratura, banche dati ed internet
ap2: Capacità nel ragionamento logico e nell'approccio critico ai problemi nuovi
ap3: Capacità di approfondire in modo autonomo nuove tematiche scientifiche o problematiche professionali
ap4: Capacità di aggiornarsi autonomamente e in modo continuo allo scopo di adattarsi a nuove esigenze

Teoria ed esperienze di laboratorio riguardanti tecniche per la caratterizzazione di materiali nanostrutturati. Microscopia: Microscopia ottica e tecniche di contrasto; Microscopia a fluorescenza e confocale; Microscopia a super-risoluzione; Microscopia elettronica a scansione e trasmissione (SEM, TEM); Microscopia a forza atomica (AFM). Dispersione statica e dinamica: Raggi X, Neutroni, Luce. Quattro esperienze di laboratorio su: Microscopia confocale, TEM e SEM, AFM, Dispersione di Raggi X

La valutazione dell'apprendimento avverrà sulla base dei seguenti criteri: 1) La valutazione delle relazioni relative alle esperienze di laboratorio. 2) La presentazione orale di un articolo scientifico. Rispetto al punto 1) si valuterà in particolare la chiarezza e sinteticità della presentazione dei risultati sperimentali e specialmente la comprensione ed interpretazione dei risultati in termini di informazioni chimico-fisiche ottenute. Riguardo al punto 2) si valuterà in particolare la qualità dell'esposizione, in termini di coerenza e chiarezza e la capacità di discutere i risultati del lavoro presentato nell'ambito delle tematiche studiate a lezione. In particolare verrà valutata la conoscenza e comprensione delle principali tecniche per la caratterizzazione di sistemi complessi alla nanoscala (microscopie ottiche, elettroniche, a scansione di sonda, tecniche di scattering, ecc.), e come queste tecniche vengono applicate per caratterizzare tali sistemi complessi di particolare interesse per applicazioni innovative in vari ambiti (biomedico, teranostico, diagnostico, energetico, ambientale, immagazzinamento-processazione dell'informazione, etc).
Tabella docimologica di valutazione
Insufficiente
Valutazione negativa dovuta a gravi errori concettuali, comprensione frammentaria o nulla degli argomenti trattati, incapacità di applicare le conoscenze, gravi lacune e mancanza di autonomia.
18–22
Valutazione sufficiente o più che sufficiente dovuta a conoscenza elementare degli argomenti, presenza di alcuni errori, capacità di affrontare solo compiti semplici o guidati, livello base di autonomia.
23–25
Valutazione discreta dovuta a comprensione soddisfacente degli argomenti, capacità di applicare correttamente le conoscenze a contesti noti e di affrontare gli esercizi in modo autonomo con qualche imprecisione, con un soddisfacente livello di autonomia e competenza operativa.
26–28
Valutazione buona o molto buona, dovuta a solida comprensione teorica della disciplina, capacità di collegare concetti, risolvere problemi e proporre analisi critiche, di svolgere compiti complessi in modo autonomo, preciso ed efficace, con un buon livello di autonomia e competenza operativa.
29–30 e Lode
Valutazione eccellente o ottima, dovuta a conoscenze complete, approfondite e ben strutturate, capacità di operare in modo autonomo e flessibile, anche in contesti complessi o nuovi, di utilizzare il linguaggio disciplinare in modo appropriato, preciso e articolato, di evidenziare capacità critiche, originalità e rigore nell’esposizione e nell’applicazione.
La Lode è attribuita a elaborati o prestazioni che si distinguono per brillantezza e originalità, anche al di là delle aspettative curricolari.

1- D. B. Murphy: Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imaging, Wiley. 2- R. Egerton: Physical Principles of Electron Microscopy: An Introduction to TEM, SEM, and AEM, Springer. 3-G. Haugstad: Atomic Force Microscopy: Understanding basic modes and advanced applications, Wiley. 4- Lindner, Zemb Eds.: Neutrons, X-Rays and Light: Scattering methods applied to soft condensed matter, North Holland.

Lo studente acquisterà i principi alla base delle tecniche di coniugazione di molecole biologicamente attive a architetture multivalenti. Lo studente acquisirà le capacità manuali che gli permetteranno di realizzare reazioni di bioconiugazione e di purificazione dei biosistemi ottenuti. La caratterizzazione chimico-fisica verrà realizzata in maniera multidisciplinare permettendo allo studente un approccio integrato di tecniche spettroscopiche e di analisi tipiche della chimica organica associate a metodologie avanzate di analisi strutturale di nanomateriali in collaborazione con altri corsi quale “Experimental methods for the study of nanostructured materials”
Conoscenza e Comprensione
cc2: Conoscenza e comprensione della relazione struttura-proprietà-reattività di sistemi complessi
cc3: Conoscenza e comprensione delle principali tecniche per la caratterizzazione sia microscopica che macroscopica di sistemi complessi di natura inorganica, organica o biologica, dei metodi di analisi strumentale avanzati, e delle tecniche di gestione e analisi dei dati
cc4: Conoscenza e comprensione delle problematiche chimiche di frontiera in ambito industriale e della ricerca e di impatto sulla società
Capacità di Applicare Conoscenza e Comprensione
ca1: Progettare, sintetizzare e/o caratterizzare materiali avanzati e sistemi complessi per applicazioni innovative in vari ambiti in un’ottica di sostenibilità globale
ca3: Prevedere la relazione fra struttura e proprietà di sistemi complessi e materiali per applicazioni in vari ambiti
ca4: Modulare la struttura e la funzionalità di sistemi chimici complessi e materiali avanzati
ca5: Gestire, Elaborare e interpretare dati complessi di laboratorio per quanto attiene gli aspetti chimici e biochimici
ca6: Individuare soluzioni a problemi chimici ed industriali di frontiera e di impatto sulla società in un ambito di sostenibilità globale
Autonomia di Giudizio
ag1: Capacità di interpretare osservazioni, di raccogliere dati dalla misurazione in laboratorio e di interpretarli
ag2: Capacità di programmare attività sperimentale valutandone tempi e modalità
ag3: Capacità organizzativa sul lavoro e capacità di lavorare in gruppo
ag4: Capacità autonoma di giudizio nel valutare e quantificare il risultato
ag6: Capacità di valutare le correlazioni struttura-proprietà
ag7: Capacità di reperire e vagliare fonti di informazione, banche dati, letteratura ecc.
ag8: Capacità di dare giudizi che includano riflessioni su importanti questioni scientifiche ed etiche in un ottica di sostenibiltà globale.
Capacità di Comunicazione
ac1: Abilità di comunicare in forma scritta e verbale, in inglese, con utilizzo di sistemi multimediali
ac2: Abilità di sostenere un contraddittorio sulla base di un giudizio sviluppato autonomamente su una problematica inerente ai suoi studi
ac3: Abilità di gestire e/o partecipare a progetti e coordinare gruppi di lavoro multidisciplinari
ac4: Abilità di lavorare in ampia autonomia e di adattarsi a nuove situazioni
ac5: Abilità di svolgere attività di formazione e di addestramento sperimentale
Capacità di Apprendimento
ap1: Capacità di recuperare agevolmente le informazioni dalla letteratura, banche dati ed internet
ap2: Capacità nel ragionamento logico e nell'approccio critico ai problemi nuovi
ap3: Capacità di approfondire in modo autonomo nuove tematiche scientifiche o problematiche professionali
ap4: Capacità di aggiornarsi autonomamente e in modo continuo allo scopo di adattarsi a nuove esigenze

Funzionalizzazione chimica di apteni, antigeni e anticorpi con linker adatti per la decorazione di carriers proteici o basati su nanomateriali (peptidi, dendroni, nanoparticelle). Metodi per la preparazione di nanoparticelle metalliche e organiche in mezzi fisiologici. Strategie attualmente utilizzate per la bioconiugazione a carrier selezionati e applicazioni di materiali bioconiugati in teranostica.

L'esame consiste in una discussione orale sugli argomenti trattati nel corso. Prima della discussione orale, lo studente è tenuto a consegnare una relazione scritta inerente all'attività sperimentale svolta in laboratorio. La discussione orale ha inizio con l'esposizione e l'analisi critica di un articolo scientifico (concordato preventivamente con i docenti). Il colloquio orale proseguirà poi con domande volte a verificare la conoscenza e la capacità di discussione di tutti gli argomenti trattati durante l'insegnamento.
Verranno valutati il rigore e la chiarezza dell'esposizione, la capacità di inquadrare i vari argomenti nei rispettivi contesti e di collegarli tra loro.
Saranno pertanto verificate le conoscenze (cc) e competenze acquisite (ca).
Lo studente deve saper discutere gli argomenti trattati durante l'insegnamento (ag, ac e ap).
Tabella docimologica di valutazione:
Insufficiente
Valutazione negativa dovuta a gravi errori concettuali, comprensione frammentaria o nulla degli argomenti trattati, incapacità di applicare le conoscenze, gravi lacune e mancanza di autonomia.
18–22
Valutazione sufficiente o più che sufficiente dovuta a conoscenza elementare degli argomenti, presenza di alcuni errori, capacità di affrontare solo compiti semplici o guidati, livello base di autonomia.
23–25
Valutazione discreta dovuta a comprensione soddisfacente degli argomenti, capacità di applicare correttamente le conoscenze a contesti noti e di affrontare gli esercizi in modo autonomo con qualche imprecisione, con un soddisfacente livello di autonomia e competenza operativa.
26–28
Valutazione buona o molto buona, dovuta a solida comprensione teorica della disciplina, capacità di collegare concetti, risolvere problemi e proporre analisi critiche, di svolgere compiti complessi in modo autonomo, preciso ed efficace, con un buon livello di autonomia e competenza operativa.
29–30 e Lode
Valutazione eccellente o ottima, dovuta a conoscenze complete, approfondite e ben strutturate, capacità di operare in modo autonomo e flessibile, anche in contesti complessi o nuovi, di utilizzare il linguaggio disciplinare in modo appropriato, preciso e articolato, di evidenziare capacità critiche, originalità e rigore nell’esposizione e nell’applicazione.
La Lode è attribuita a elaborati o prestazioni che si distinguono per brillantezza e originalità, anche al di là delle aspettative curricolari.

Dispense e materiale bibliografico preparato dai docenti e fornito a lezione

Conoscenza e comprensione di nanostrutture sviluppate artificialmente nella scienza delle superfici o presenti naturalmente nei sistemi biologici.
Conoscenza e comprensione dei concetti fondamentali delle interazioni chimiche, dell’auto-assemblaggio, dell’organizzazione gerarchica e del design multifunzionale.
Conoscenza e Comprensione della struttura e della funzionalità di sistemi chimici complessi e materiali avanzati approfondendo le conoscenze necessarie per studiare architetture ibride molecolari inorganiche e sistemi biomolecolari
Conoscenza e comprensione delle tecniche di caratterizzazione microscopica e macroscopica necessarie per la descrizione chimica, spettroscopica, strutturale e funzionale delle nanostrutture.
Capacità di progettazione, sintesi e caratterizzazione morfologica, chimica e strutturale dei nanomateriali, capacità di valutare potenzialità e limiti delle tecniche di indagine morfologica, spettroscopica e biofisica delle nanostrutture.
Capacità di valutare le correlazioni struttura-proprietà.
Capacità nel ragionamento logico e nell'approccio critico ai problemi nuovi inerenti la scienza delle superfici o quelli legati alle scienze della vita.

Il corso si divide in due moduli, mirati allo studio di nanostrutture molecolari e inorganiche A) assemblate con tecniche della scienza della superficie per realizzare dispositivi tecnologici o, B) naturalmente presenti nei sistemi biologici.
Il corso prevede un’introduzione ad entrambe le tematiche utile per fornire una visione d’insieme allo studente sullo studio delle architetture ibride molecolari inorganiche e delle superstrutture biologiche.
Di seguito una parte di laboratorio a scelta permette di approfondire lo studio con esperimenti focalizzati su uno dei due soggetti.

Esame orale con discussione dei dati sperimentali raccolti e analizzati

D. Phil Woodruff “Modern Techniques of Surface Science 3rd Ed.” 2016. Carl Ivar Branden, John Tooze “Introduction to Protein Structure”; ISBN: 9780815323051; P. J. Hore “Nuclear Magnetic Resonance. Oxford Chemistry Primers No. 32”; ISBN: 0198556829.
Diapositive e materiale fornito dai docenti

Il corso ha l’obiettivo di spiegare i
meccanismi molecolari alla base
del rapporto struttura-funzione
delle proteine e gli approcci
sperimentali che permettono di
modulare la funzionalità proteica
e l’acquisizione di
funzioni/strutture desiderate.
Il corso si propone di fornire le
conoscenze delle diverse
tecniche che vengono applicate
nell’ingegneria di proteine ad
applicazione biotecnologica:
progettazione ex novo di
strutture proteiche, disegno
razionale per la progettazione di
nuove funzioni, modelling
molecolare e docking,
mutagenesi (sito-diretta e
random) nonché dei metodi
attraverso i quali è possibile
isolare le varianti proteiche
ottimizzate per una determinata
proprietà. Inoltre verranno
presentati i diversi sistemi di
espressione utilizzati nella
produzione di proteine
ricombinanti di diversa
provenienza. Gli studenti saranno
stimolati a valutare quali siano i
vantaggi e i limiti dei vari
approcci di modificazione delle
proprietà delle proteine e quelli
connessi all’utilizzo dei diversi
sistemi di espressione eterologa.
Il corso prevede di approfondire
alcuni casi di studio, relativi alle
loro applicazioni terapeutiche e
industriali.
Le nozioni apprese dagli studenti
permetteranno loro di acquisire
capacità decisionali in un
progetto di “protein
engineering”, dalla fase di
progettazione a quella della
produzione delle varianti
proteiche ricombinanti, e di saper
affrontare e risolvere le diverse
problematicità legate al processo.
Descrittori di Dublino
Conoscenza e comprensione
cc1: Conoscenza e comprensione dei principi chimici alla base della progettazione e sintesi di sistemi complessi, organizzati e responsivi, di natura inorganica, organica o biologica in un'ottica di sostenibilità globale
cc3: Conoscenza e comprensione delle principali tecniche per la caratterizzazione sia microscopica che macroscopica di sistemi complessi di natura inorganica, organica o biologica, dei metodi di analisi strumentale avanzati, e delle tecniche di gestione e analisi dei dati.
Autonomia di Giudizio
ag3: Capacità organizzativa sul lavoro e capacità di lavorare in gruppo
ag4: Capacità autonoma di giudizio nel valutare e quantificare il risultato
ag6: Capacità di valutare le correlazioni struttura-proprietà
ag7: Capacità di reperire e vagliare fonti di informazione, banche dati, letteratura ecc.
ag8: Capacità di dare giudizi che includano riflessioni su importanti questioni scientifiche ed etiche in un ottica di sostenibiltà globale.
Capacità di Comunicazione
ac1: Abilità di comunicare in forma scritta e verbale, in inglese, con utilizzo di sistemi multimediali
ac2: Abilità di sostenere un contraddittorio sulla base di un giudizio sviluppato autonomamente su una problematica inerente ai suoi studi
ac3: Abilità di gestire e/o partecipare a progetti e coordinare gruppi di lavoro multidisciplinari
ac4: Abilità di lavorare in ampia autonomia e di adattarsi a nuove situazioni
Capacità di Apprendimento
ap1: Capacità di recuperare agevolmente le informazioni dalla letteratura, banche dati ed internet
ap2: Capacità nel ragionamento logico e nell'approccio critico ai problemi nuovi
ap3: Capacità di approfondire in modo autonomo nuove tematiche scientifiche o problematiche professionali
ap4: Capacità di aggiornarsi autonomamente e in modo continuo allo scopo di adattarsi a nuove esigenze

Funzione biologica delle proteine
e caratteristiche chimiche.
Struttura delle proteine.
Applicazioni biotecnologiche
dello studio della relazione
struttura e funzione delle
proteine: analisi delle interazioni
proteina-proteina e proteina-
ligando, biocatalisi ed enzimi di
interesse industriale, drug design.
Produzione di proteine
ricombinanti. Purificazione di
proteine mediante tecniche
cromatografiche avanzate.
Esempi di proteine ricombinanti
ad uso terapeutico e industriale

L'esame consiste in una discussione orale/scritto (specificare se orale o scritto, e se sono previsti parziali) sugli argomenti trattati nel corso.
Verranno valutati il rigore e la chiarezza dell'esposizione, la capacità di inquadrare i vari argomenti nei rispettivi contesti e di collegarli tra loro.
Saranno pertanto verificate le conoscenze (cc) e competenze acquisite (ca).
Lo studente deve saper discutere gli argomenti trattati durante l'insegnamento (ag, ac e ap).
Tabella docimologica di valutazione
Insufficiente
Valutazione negativa dovuta a gravi errori concettuali, comprensione frammentaria o nulla degli argomenti trattati, incapacità di applicare le conoscenze, gravi lacune e mancanza di autonomia.
18–22
Valutazione sufficiente o più che sufficiente dovuta a conoscenza elementare degli argomenti, presenza di alcuni errori, capacità di affrontare solo compiti semplici o guidati, livello base di autonomia.
23–25
Valutazione discreta dovuta a comprensione soddisfacente degli argomenti, capacità di applicare correttamente le conoscenze a contesti noti e di affrontare gli esercizi in modo autonomo con qualche imprecisione, con un soddisfacente livello di autonomia e competenza operativa.
26–28
Valutazione buona o molto buona, dovuta a solida comprensione teorica della disciplina, capacità di collegare concetti, risolvere problemi e proporre analisi critiche, di svolgere compiti complessi in modo autonomo, preciso ed efficace, con un buon livello di autonomia e competenza operativa.
29–30 e Lode
Valutazione eccellente o ottima, dovuta a conoscenze complete, approfondite e ben strutturate, capacità di operare in modo autonomo e flessibile, anche in contesti complessi o nuovi, di utilizzare il linguaggio disciplinare in modo appropriato, preciso e articolato, di evidenziare capacità critiche, originalità e rigore nell’esposizione e nell’applicazione.
La Lode è attribuita a elaborati o prestazioni che si distinguono per brillantezza e originalità, anche al di là delle aspettative curricolari.

Walsh G. "Proteins: Biochemistry
and Biotechnology", 2 nd Edition
Lutz S. & Bornscheuer U. T.
"Protein Engineering Handbook,
1 & Volume 2". Wiley Online
Library (PDF)
Arndt K.M. & Muller KM "Protein
engineering protocols (Methods
in Molecular Biology)" (PDF)
(Humana Press)
Slide delle lezioni

Alla fine del corso lo studente avrà compreso ed imparato ad applicare le potenzialità dei principi del self-assembly, comportamento di fase, stabilità dei materiali soft matter naturali e sintetici, per la progettazione di nuovi materiali. Saprà inoltre riconoscere esempi di sistemi soft matter presenti in natura e utilizzerà i concetti appresi nel corso per comprenderne proprietà e comportamento. Sarà in grado di tradurre le principali linee guida teoriche e gli aspetti della ricerca attuale più promettenti, per tutte le numerose applicazioni pratiche dove i materiali soft matter possiedono rilevanza.
Con riferimento al sistema di descrittori dei titoli di studio adottato in sede europea (descrittori di Dublino), i risultati di apprendimento attesi per gli studenti del CdS in termini di conoscenza e comprensione (cc) sono i seguenti:
cc1: Conoscenza e comprensione dei principi chimici alla base della progettazione e sintesi di sistemi complessi, organizzati e responsivi, di natura inorganica, organica o biologica in un'ottica di sostenibilità globale.
cc4: Conoscenza e comprensione delle problematiche chimiche di frontiera in ambito industriale e della ricerca e di impatto sulla società.
I risultati di apprendimento attesi per gli studenti del CdS in termini di capacità di applicare conoscenza e comprensione (ca) sono i seguenti:
ca1: Progettare, sintetizzare e/o caratterizzare materiali avanzati e sistemi complessi per applicazioni innovative in vari ambiti in un’ottica di sostenibilità globale;
ca4: Modulare la struttura e la funzionalità di sistemi chimici complessi e materiali avanzati;
ca6: Individuare soluzioni a problemi chimici ed industriali di frontiera e di impatto sulla società in un ambito di sostenibilità globale.
L'autonomia di giudizio (ag) in termini di risultati attesi per gli studenti del CdS è:
ag3: Capacità organizzativa sul lavoro e capacità di lavorare in gruppo;
ag4: Capacità autonoma di giudizio nel valutare e quantificare il risultato;
ag6: Capacità di valutare le correlazioni struttura-proprietà
ag7: Capacità di reperire e vagliare fonti di informazione, banche dati, letteratura ecc.
ag8: Capacità di dare giudizi che includano riflessioni su importanti questioni scientifiche ed etiche in un ottica di sostenibilità globale.
Le capacità comunicative (ac) attese per gli studenti del Cds sono:
ac1: Abilità di comunicare in forma scritta e verbale, in inglese, con utilizzo di sistemi multimediali
ac2: Abilità di sostenere un contraddittorio sulla base di un giudizio sviluppato autonomamente su una problematica inerente ai suoi studi
ac3: Abilità di gestire e/o partecipare a progetti e coordinare gruppi di lavoro multidisciplinari
ac4: Abilità di lavorare in ampia autonomia e di adattarsi a nuove situazioni.
Infine, le capacità di apprendimento (ap) sono:
ap1: Capacità di recuperare agevolmente le informazioni dalla letteratura, banche dati ed internet
ap2: Capacità nel ragionamento logico e nell'approccio critico ai problemi nuovi
ap3: Capacità di approfondire in modo autonomo nuove tematiche scientifiche o problematiche professionali
ap4: Capacità di aggiornarsi autonomamente e in modo continuo allo scopo di adattarsi a nuove esigenze.

Il corso fornirà le basi per la comprensione della chimica-fisica dei materiali soft matter. Inoltre, il corso prenderà in esame esempi di frontiera di applicazione di questi materiali.
Le proprietà dei materiali soft sintetici saranno presentate evidenziando le analogie con materiali naturali, per comprendere i principi alla base della progettazione di materiali soffici bio-ispirati. Ogni argomento verrà affrontato da una prospettiva ad elevata interdisciplinarietà, resa possibile dalla posizione centrale delle scienze molecolari nella scienza dei material soft matter.

Esame orale (discussione di un articolo scientifico scelto dallo studente nel contesto degli argomenti del corso).
L'esame consiste in una discussione orale sugli argomenti trattati nel corso.
Verranno valutati il rigore e la chiarezza dell'esposizione, la capacità di inquadrare i vari argomenti nei rispettivi contesti e di collegarli tra loro.
Saranno pertanto verificate le conoscenze (cc) e competenze acquisite (ca).
Lo studente deve saper discutere gli argomenti trattati durante l'insegnamento (ag, ac e ap).
Tabella docimologica di valutazione
Insufficiente
Valutazione negativa dovuta a gravi errori concettuali, comprensione frammentaria o nulla degli argomenti trattati, incapacità di applicare le conoscenze, gravi lacune e mancanza di autonomia.
18–22
Valutazione sufficiente o più che sufficiente dovuta a conoscenza elementare degli argomenti, presenza di alcuni errori, capacità di affrontare solo compiti semplici o guidati, livello base di autonomia.
23–25
Valutazione discreta dovuta a comprensione soddisfacente degli argomenti, capacità di applicare correttamente le conoscenze a contesti noti e di affrontare gli esercizi in modo autonomo con qualche imprecisione, con un soddisfacente livello di autonomia e competenza operativa.
26–28
Valutazione buona o molto buona, dovuta a solida comprensione teorica della disciplina, capacità di collegare concetti, risolvere problemi e proporre analisi critiche, di svolgere compiti complessi in modo autonomo, preciso ed efficace, con un buon livello di autonomia e competenza operativa.
29–30 e Lode
Valutazione eccellente o ottima, dovuta a conoscenze complete, approfondite e ben strutturate, capacità di operare in modo autonomo e flessibile, anche in contesti complessi o nuovi, di utilizzare il linguaggio disciplinare in modo appropriato, preciso e articolato, di evidenziare capacità critiche, originalità e rigore nell’esposizione e nell’applicazione.
La Lode è attribuita a elaborati o prestazioni che si distinguono per brillantezza e originalità, anche al di là delle aspettative curricolari.

B.W.Ninham and P. Lo Nostro, Molecular Forces and Self Assembly, Cambridge Molecular Science, 2010;
D. Berti and G. Palazzo, Colloidal Foundations of Nanoscience, Elsevier, 2014
I. W. Hamley, Introduction to Soft Matter: Synthetic and Biological Self-Assembling Materials, Wiley, 2007
R. A. L. Jones, Soft Condensed Matter, Oxford Master Series in Physics, 2002