ID:
508331
Durata (ore):
144
CFU:
12
SSD:
BIOLOGIA APPLICATA
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Annualità Singola (23/09/2024 - 13/06/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso, attraverso un approccio multidisciplinare integrato, ha l’obiettivo di fornire allo studente conoscenze teoriche e pratiche relative:
-all’utilizzo di enzimi come biocatalizzatori per l’ottenimento di principi attivi farmaceutici (API, Active Pharmaceutical Ingredients) e/o intermedi;
-alla veicolazione di API mediante micro- e nanocarrier;
-alla comprensione di reattività e struttura di metalloproteine e metalloenzimi di interesse biologico;
-alla valutazione dell’effetto di un farmaco e all’analisi delle varianti genetiche che influenzano l’effetto del farmaco.
Inoltre, il corso ha l’obiettivo di:
-formare lo studente sulle principali norme di sicurezza dei laboratori chimico-biologici;
-fornire allo studente il metodo per registrare i dati sperimentali, assisterlo nell’interpretazione critica dei risultati e guidarlo nella fase finale di data reporting;
-formare lo studente nella gestione del lavoro di ricerca individuale e in team.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
A conclusione del corso, lo studente sarà in grado di comprendere e applicare, in modo critico, protocolli sperimentali per:
-eseguire in autonomia una semplice reazione enzimatica (dall’allestimento della biotrasformazione all’isolamento del prodotto finale) ed effettuare l’immobilizzazione di un enzima su un supporto solido;
-preparare micro- e nanocarrier biodegradabili di natura polimerica e lipidica a rilascio prolungato e caratterizzarli dal punto di vista chimico-fisico;
-effettuare saggi enzimatici e studi di cinetica enzimatica, in particolare per lo studio di reazioni di trasferimento elettronico nei sistemi biologici, utilizzando tecniche spettroscopiche UV-visibile, NMR (Nuclear Magnetic Resonance) e CD (Circular Dichroism);
-valutare l’effetto di un farmaco mediante la costruzione di una curva dose/risposta, eseguire un dosaggio proteico, una PCR (Polymerase Chain Reaction), un’analisi dei siti di restrizione e un’analisi elettroforetica.
In ultima analisi, lo studente sarà in grado di affrontare le fasi di generazione, acquisizione, elaborazione statistica e grafica dei dati sperimentali, di interpretazione dei risultati sulla base della letteratura scientifica di riferimento e di comunicarli in modo chiaro, efficace e sintetico (data reporting).
Il corso, attraverso un approccio multidisciplinare integrato, ha l’obiettivo di fornire allo studente conoscenze teoriche e pratiche relative:
-all’utilizzo di enzimi come biocatalizzatori per l’ottenimento di principi attivi farmaceutici (API, Active Pharmaceutical Ingredients) e/o intermedi;
-alla veicolazione di API mediante micro- e nanocarrier;
-alla comprensione di reattività e struttura di metalloproteine e metalloenzimi di interesse biologico;
-alla valutazione dell’effetto di un farmaco e all’analisi delle varianti genetiche che influenzano l’effetto del farmaco.
Inoltre, il corso ha l’obiettivo di:
-formare lo studente sulle principali norme di sicurezza dei laboratori chimico-biologici;
-fornire allo studente il metodo per registrare i dati sperimentali, assisterlo nell’interpretazione critica dei risultati e guidarlo nella fase finale di data reporting;
-formare lo studente nella gestione del lavoro di ricerca individuale e in team.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
A conclusione del corso, lo studente sarà in grado di comprendere e applicare, in modo critico, protocolli sperimentali per:
-eseguire in autonomia una semplice reazione enzimatica (dall’allestimento della biotrasformazione all’isolamento del prodotto finale) ed effettuare l’immobilizzazione di un enzima su un supporto solido;
-preparare micro- e nanocarrier biodegradabili di natura polimerica e lipidica a rilascio prolungato e caratterizzarli dal punto di vista chimico-fisico;
-effettuare saggi enzimatici e studi di cinetica enzimatica, in particolare per lo studio di reazioni di trasferimento elettronico nei sistemi biologici, utilizzando tecniche spettroscopiche UV-visibile, NMR (Nuclear Magnetic Resonance) e CD (Circular Dichroism);
-valutare l’effetto di un farmaco mediante la costruzione di una curva dose/risposta, eseguire un dosaggio proteico, una PCR (Polymerase Chain Reaction), un’analisi dei siti di restrizione e un’analisi elettroforetica.
In ultima analisi, lo studente sarà in grado di affrontare le fasi di generazione, acquisizione, elaborazione statistica e grafica dei dati sperimentali, di interpretazione dei risultati sulla base della letteratura scientifica di riferimento e di comunicarli in modo chiaro, efficace e sintetico (data reporting).
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica e biologia acquisite nei corsi di Chimica Generale e Inorganica e Laboratorio, Chimica Organica e Laboratorio, Biochimica, Biologia della Cellula Animale e Vegetale al primo e al secondo anno delle lauree triennali in Chimica, Biotecnologie e Scienze Biologiche.
Metodi didattici
Il corso è costituito da esercitazioni di Biocatalisi, Tecnologia Farmaceutica, Chimica Bioinorganica, Farmacologia Molecolare e Cellulare, strettamente interconnesse. Le esercitazioni sono precedute da brevi spiegazioni per introdurre lo studente all’attività sperimentale programmata.
Lo studente è tenuto a registrare le attività sperimentali effettuate durante le esercitazioni del Laboratorio Integrato di Biotecnologie Farmaceutiche su un unico quaderno di laboratorio individuale, comune ai 4 moduli, secondo il protocollo fornito dai docenti. I dati acquisiti nei 4 moduli del Laboratorio Integrato di Biotecnologie Farmaceutiche saranno utilizzati dallo studente per la redazione della relazione finale con la supervisione dei docenti.
La frequenza del laboratorio, verificata mediante appello nominale, è obbligatoria per il 75% delle ore di ogni modulo che costituisce l’insegnamento.
Per gli studenti con esigenze specifiche, che non possono frequentare di persona le attività didattiche e che hanno fatto domanda per Modalità Didattiche Inclusive, sarà disponibile materiale didattico adeguato a un proficuo studio autonomo. Se richiesto, l'autoapprendimento potrà essere supportato da attività di tutorato di didattica integrativa, e da incontri dedicati, anche online, con flessibilità di orario a seconda delle esigenze.
Lo studente è tenuto a registrare le attività sperimentali effettuate durante le esercitazioni del Laboratorio Integrato di Biotecnologie Farmaceutiche su un unico quaderno di laboratorio individuale, comune ai 4 moduli, secondo il protocollo fornito dai docenti. I dati acquisiti nei 4 moduli del Laboratorio Integrato di Biotecnologie Farmaceutiche saranno utilizzati dallo studente per la redazione della relazione finale con la supervisione dei docenti.
La frequenza del laboratorio, verificata mediante appello nominale, è obbligatoria per il 75% delle ore di ogni modulo che costituisce l’insegnamento.
Per gli studenti con esigenze specifiche, che non possono frequentare di persona le attività didattiche e che hanno fatto domanda per Modalità Didattiche Inclusive, sarà disponibile materiale didattico adeguato a un proficuo studio autonomo. Se richiesto, l'autoapprendimento potrà essere supportato da attività di tutorato di didattica integrativa, e da incontri dedicati, anche online, con flessibilità di orario a seconda delle esigenze.
Verifica Apprendimento
L’insegnamento si intende superato (idoneità) in seguito a valutazione positiva della relazione finale sull’attività svolta nei 4 moduli dell’insegnamento. La relazione finale, individuale o di gruppo in base alla numerosità degli studenti e alle indicazioni impartite dai docenti dei singoli moduli, dovrà essere redatta utilizzando il template fornito allo studente all’inizio delle esercitazioni dal docente del singolo modulo.
In caso di giudizio negativo in uno o più moduli, l’insegnamento si intende non superato, e lo studente è tenuto a recuperare il debito formativo secondo le indicazioni del/i docente/i.
Sono previste modalità di esame appropriate per gli studenti che rientrano nelle categorie previste per i Disturbi Specifici dell'Apprendimento (DSA) e i Bisogni Educativi Speciali (BES).
In caso di giudizio negativo in uno o più moduli, l’insegnamento si intende non superato, e lo studente è tenuto a recuperare il debito formativo secondo le indicazioni del/i docente/i.
Sono previste modalità di esame appropriate per gli studenti che rientrano nelle categorie previste per i Disturbi Specifici dell'Apprendimento (DSA) e i Bisogni Educativi Speciali (BES).
Testi
Appunti e materiale fornito dai docenti (disponibile su Kiro).
M.S. Robescu, D. Ubiali et al. "Stepping into the Biocatalysis Lab for Undergraduate Students: From Enzyme Immobilization to Product Isolation". Journal of Chemical Education, 2024, 101(7), pp. 2790–2795, doi: 10.1021/acs.jchemed.3c01254
K. Faber. “Biotransformations in Organic Chemistry – A textbook” Springer Ed.
P. Colombo et al. “Principi di Tecnologie Farmaceutiche”. Casa Editrice Ambrosiana, Milano.
A.T. Florence et al. “Physical Pharmacy”. Pharmaceutical Press, London.
M.E. Aulton “Pharmaceutics: the Science of Dosage Form Design”. Churchil Livingstone, New York.
Rang & Dale "Farmacologia". 8° edizione, Edra Masson.
M.S. Robescu, D. Ubiali et al. "Stepping into the Biocatalysis Lab for Undergraduate Students: From Enzyme Immobilization to Product Isolation". Journal of Chemical Education, 2024, 101(7), pp. 2790–2795, doi: 10.1021/acs.jchemed.3c01254
K. Faber. “Biotransformations in Organic Chemistry – A textbook” Springer Ed.
P. Colombo et al. “Principi di Tecnologie Farmaceutiche”. Casa Editrice Ambrosiana, Milano.
A.T. Florence et al. “Physical Pharmacy”. Pharmaceutical Press, London.
M.E. Aulton “Pharmaceutics: the Science of Dosage Form Design”. Churchil Livingstone, New York.
Rang & Dale "Farmacologia". 8° edizione, Edra Masson.
Contenuti
Le esercitazioni pratiche di laboratorio sono finalizzate a far sperimentare direttamente allo studente:
-l’intero processo di una sintesi biocatalizzata: determinazione della concentrazione proteica di un estratto enzimatico grezzo (Bradford assay); determinazione dell’attività specifica dell’enzima in esame; immobilizzazione dell’enzima su supporto solido e monitoraggio della reazione di immobilizzazione mediante saggio di attività; determinazione dell’attività del biocatalizzatore immobilizzato, calcolo della resa di immobilizzazione (attività immobilizzata), calcolo dell’activity recovery; allestimento della reazione enzimatica, monitoraggio della bioconversione (TLC, Thin Layer Chromatography), isolamento del prodotto (work-up) e purificazione mediante flash chromatography; calcolo della resa finale della reazione. Le esercitazioni prevedono l’impiego anche di altre tecniche separative oltre alla cromatografia (estrazione con solvente, filtrazione, distillazione a pressione ridotta);
-la preparazione di sistemi micro e nanoparticellari per la veicolazione di molecole bioattive: sistemi microparticellari a base di alginato di calcio; sistemi micro- e nanoparticellari a base di polimeri sintetici mediante le tecniche di nanoprecipitazione e doppia emulsione; sistemi liposomiali, micelle mediante la determinazione sperimentale delle concentrazione micellare critica, nanoparticelle di argento. I sistemi allestiti saranno caratterizzati in termini di efficienza di incapsulazione e distribuzione dimensionale (elaborazione delle immagini di microscopia mediante software ImageJ).
-lo studio cinetico di reazioni di ossidazione catalizzate da perossidasi e lo studio dell’inibizione enzimatica; l’uso di tecniche NMR per caratterizzare substrati e prodotti; l’uso di algoritmi di calcolo per la simulazione di complessi di trasferimento elettronico proteina-enzima (docking); la titolazione acido-base e la spettroscopia CD di proteine di trasferimento elettronico;
-le tecniche di biologia molecolare applicate alla farmacologia (farmacogenetica): analisi di una comune variante genetica che non comporta alcun fenotipo patologico utilizzando il DNA contenuto nella saliva, amplificazione di una porzione del gene in analisi mediante PCR, individuazione del polimorfismo mediante digestione con enzima di restrizione dei frammenti di DNA amplificati (analisi RFLP, Restriction Fragment Length Polymorphism) e visualizzazione dei risultati mediante elettroforesi su gel di agarosio; conoscere gli effetti dei contaminanti ambientali sulla salute umana e dell’ecosistema; come analizzare e interpretare criticamente i dati sperimentali (rappresentazione grafica e analisi statistica) e creare una presentazione efficace dei dati ottenuti.
-l’intero processo di una sintesi biocatalizzata: determinazione della concentrazione proteica di un estratto enzimatico grezzo (Bradford assay); determinazione dell’attività specifica dell’enzima in esame; immobilizzazione dell’enzima su supporto solido e monitoraggio della reazione di immobilizzazione mediante saggio di attività; determinazione dell’attività del biocatalizzatore immobilizzato, calcolo della resa di immobilizzazione (attività immobilizzata), calcolo dell’activity recovery; allestimento della reazione enzimatica, monitoraggio della bioconversione (TLC, Thin Layer Chromatography), isolamento del prodotto (work-up) e purificazione mediante flash chromatography; calcolo della resa finale della reazione. Le esercitazioni prevedono l’impiego anche di altre tecniche separative oltre alla cromatografia (estrazione con solvente, filtrazione, distillazione a pressione ridotta);
-la preparazione di sistemi micro e nanoparticellari per la veicolazione di molecole bioattive: sistemi microparticellari a base di alginato di calcio; sistemi micro- e nanoparticellari a base di polimeri sintetici mediante le tecniche di nanoprecipitazione e doppia emulsione; sistemi liposomiali, micelle mediante la determinazione sperimentale delle concentrazione micellare critica, nanoparticelle di argento. I sistemi allestiti saranno caratterizzati in termini di efficienza di incapsulazione e distribuzione dimensionale (elaborazione delle immagini di microscopia mediante software ImageJ).
-lo studio cinetico di reazioni di ossidazione catalizzate da perossidasi e lo studio dell’inibizione enzimatica; l’uso di tecniche NMR per caratterizzare substrati e prodotti; l’uso di algoritmi di calcolo per la simulazione di complessi di trasferimento elettronico proteina-enzima (docking); la titolazione acido-base e la spettroscopia CD di proteine di trasferimento elettronico;
-le tecniche di biologia molecolare applicate alla farmacologia (farmacogenetica): analisi di una comune variante genetica che non comporta alcun fenotipo patologico utilizzando il DNA contenuto nella saliva, amplificazione di una porzione del gene in analisi mediante PCR, individuazione del polimorfismo mediante digestione con enzima di restrizione dei frammenti di DNA amplificati (analisi RFLP, Restriction Fragment Length Polymorphism) e visualizzazione dei risultati mediante elettroforesi su gel di agarosio; conoscere gli effetti dei contaminanti ambientali sulla salute umana e dell’ecosistema; come analizzare e interpretare criticamente i dati sperimentali (rappresentazione grafica e analisi statistica) e creare una presentazione efficace dei dati ottenuti.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Altre informazioni
Gli studenti devono consegnare obbligatoriamente gli attestati relativi ai corsi sulla sicurezza erogati dall’Ateneo ai docenti prima di accedere alle esercitazioni di laboratorio. La consegna degli attestati può avvenire tramite caricamento dei documenti in una cartella Google Drive dedicata, secondo le istruzioni dei docenti.
Corsi
Corsi
BIOTECNOLOGIE
Laurea
3 anni
No Results Found
Persone
Persone (4)
Personale tecnico amministrativo
No Results Found