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.
Dispense e materiale bibliografico preparato dai docenti e fornito a lezione
Obiettivi Formativi
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”
Prerequisiti
Sono richieste conoscenze di base di Chimica Generale, Chimica Organica, Chimica Biologica.
Corsi raccomandati: Advanced synthetic methods, Experimental methods for the study of nanostructured materials
Metodi Didattici
Lezione frontale ed attività di laboratorio
CFU: 6
Numero di ore totali del corso: 150 (= 6 x 25)
Numero di ore per studio personale e altre attività formative di tipo individuale: 94
Numero di ore relative alle attività in aula: 32 ore of lezioni
Numero di ore relative alle attività sperimentale: 24 ore di esperienze di laboratorio
Altre Informazioni
Frequenza delle lezioni: anche se non obbligatoria, è fortemente consigliata.
Strumenti a supporto della didattica: corso on-line sulla piattaforma Moodle (http://e-l.unifi.it/) dove è possibile scaricare il materiale proiettato a lezione (per iscriversi occorre una password che può essere richiesta ai docenti).
Modalità di verifica apprendimento
Relazione sulla parte sperimentale effettuata in laboratorio. Prova scritta sugli argomenti del corso o colloquio orale.
Programma del corso
Metodi per la preparazione e decorazione di nanoparticelle metalliche e organiche in mezzo fisiologico. Strategie per la bioconiugazione di biomolecole e di nanomateriali, incorporazione di composti bioattivi (materiale genetico, farmaci, apteni, antigeni, anticorpi), sviluppo di sonde specifiche (agenti di imaging, agenti MRI-attivi, antigeni sintetici, radionuclidi, sonde ottiche ecc.).
Principali strategie che richiedono tecnologie specifiche e selettive all'interfaccia tra chimica organica e scienza dei materiali. Moderne applicazioni in biomedicina: terapia (gene delivery, rilascio intelligente di farmaci, ecc.) e diagnosi (anticorpi, antigeni sintetici, imaging molecolare, ecc.).
Lezioni:
• Metodi per la funzionalizzazione di apteni, antigeni, anticorpi: protezione e attivazione di gruppi funzionali.
• Metodi per la presentazione di multi-apteni e antigeni: attivazione ortogonale di epitopi diversi.
• Metodi per la sintesi, caratterizzazione e purificazione di linker bifunzionali adatti a reazioni biocompatibili.
• Metodi per la preparazione di dispersioni stabili di nanoparticelle multivalenti in mezzi biocompatibili. Esempi di gliconanotecnologia.
• Biofunzionalizzazione, bioconiugazione e caratterizzazione dei nanomateriali (AuNPs, QDs, FexOyNP, liposomi, dendrimeri,...).
• Applicazione di bionanomateriali in biomedicina (teranostica)
Pratica di laboratorio:
• Sintesi, purificazione e caratterizzazione di linker bifunzionali.
• Funzionalizzazione di un aptene / epitopo di rilevanza biologica con linker tiolici
• Preparazione di nanoparticelle d'oro di dimensioni diverse in acqua
• Coniugazione delle biomolecole funzionalizzate con catene tioliche a nanoparticelle
• Caratterizzazione dei coniugati biomolecolari e dei nanomateriali funzionalizzati mediante moderne tecniche d’indagine (TEM, cryo-TEM, NMR, UV ecc.)