ID:
509957
Durata (ore):
52
CFU:
6
SSD:
CHIMICA E BIOTECNOLOGIA DELLE FERMENTAZIONI
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (30/09/2024 - 17/01/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
OBIETTIVI FORMATIVI
-Il corso mira a fornire agli studenti gli strumenti e le conoscenze necessarie per analizzare e sviluppare un progetto di ricerca nel settore della biocatalisi;
- la formazione in laboratorio fornirà agli studenti le nozioni di base per l'allestimento di una semplice reazione enzimatica, il monitoraggio della biotrasformazione e l’isolamento del prodotto finale. Inoltre, le attività di laboratorio saranno funzionali a istruire gli studenti sulle norme di sicurezza da adottare nei laboratori chimico-biologici.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO
Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di:
-analizzare, comprendere e discutere criticamente un processo biocatalitico riportato in letteratura nonché proporre idee originali e nuove soluzioni per l'ottenimento di una molecola/intermedio bioattivo mediante un approccio biocatalitico;
-riportare i risultati sperimentali ottenuti durante il training in laboratorio attraverso la stesura di protocolli originali chiari, completi e riproducibili;
-comunicare e condividere idee e informazioni in modo chiaro e mirato.
L'organizzazione interattiva delle lezioni frontali, per lo più basata sulla discussione di casi di studio preindustriali/industriali, e l'organizzazione degli studenti in gruppi durante il training in laboratorio, hanno lo scopo di favorire lo sviluppo del pensiero critico e l'attitudine degli studenti per il lavoro di squadra. Attraverso il team working, gli studenti sono incoraggiati a sperimentare l'importanza della peer review per l'analisi e la risoluzione di problemi in vista del completamento del compito assegnato e/o del raggiungimento dell'obiettivo stabilito.
-Il corso mira a fornire agli studenti gli strumenti e le conoscenze necessarie per analizzare e sviluppare un progetto di ricerca nel settore della biocatalisi;
- la formazione in laboratorio fornirà agli studenti le nozioni di base per l'allestimento di una semplice reazione enzimatica, il monitoraggio della biotrasformazione e l’isolamento del prodotto finale. Inoltre, le attività di laboratorio saranno funzionali a istruire gli studenti sulle norme di sicurezza da adottare nei laboratori chimico-biologici.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO
Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di:
-analizzare, comprendere e discutere criticamente un processo biocatalitico riportato in letteratura nonché proporre idee originali e nuove soluzioni per l'ottenimento di una molecola/intermedio bioattivo mediante un approccio biocatalitico;
-riportare i risultati sperimentali ottenuti durante il training in laboratorio attraverso la stesura di protocolli originali chiari, completi e riproducibili;
-comunicare e condividere idee e informazioni in modo chiaro e mirato.
L'organizzazione interattiva delle lezioni frontali, per lo più basata sulla discussione di casi di studio preindustriali/industriali, e l'organizzazione degli studenti in gruppi durante il training in laboratorio, hanno lo scopo di favorire lo sviluppo del pensiero critico e l'attitudine degli studenti per il lavoro di squadra. Attraverso il team working, gli studenti sono incoraggiati a sperimentare l'importanza della peer review per l'analisi e la risoluzione di problemi in vista del completamento del compito assegnato e/o del raggiungimento dell'obiettivo stabilito.
Prerequisiti
Il corso è rivolto a studenti che hanno raggiunto la fase finale del loro percorso formativo e sono quindi pronti ad applicare le conoscenze teoriche acquisite allo sviluppo di idee autonome e originali per la proposta/ottimizzazione di progetti industriali riguardanti processi/prodotti biotecnologici.
Per frequentare questo corso è richiesta una solida preparazione in chimica organica e biochimica.
Per frequentare questo corso è richiesta una solida preparazione in chimica organica e biochimica.
Metodi didattici
Le lezioni frontali (CFU 5) sono erogate con l’ausilio di slides preparate dal docente. Le lezioni si basano sulla presentazione e discussione di casi di studio tratti dalla letteratura scientifica.
Vengono inoltre proposti seminari di esperti provenienti sia da università/centri di ricerca sia da aziende chimiche con esperienza in biocatalisi e fermentazione.
Durante il training in laboratorio (CFU 1), gli studenti sono tenuti a registrare le attività sperimentali svolte su un quaderno di laboratorio personale, secondo il modello fornito dal docente. La frequenza al laboratorio è obbligatoria (appello nominale e uso della app di tracciamento connessa all’attività di tutorato).
Vengono inoltre proposti seminari di esperti provenienti sia da università/centri di ricerca sia da aziende chimiche con esperienza in biocatalisi e fermentazione.
Durante il training in laboratorio (CFU 1), gli studenti sono tenuti a registrare le attività sperimentali svolte su un quaderno di laboratorio personale, secondo il modello fornito dal docente. La frequenza al laboratorio è obbligatoria (appello nominale e uso della app di tracciamento connessa all’attività di tutorato).
Verifica Apprendimento
Gli studenti saranno esaminati mediante una prova orale volta a verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi previsti.
MODALITÀ: gli studenti sono tenuti a organizzarsi in un gruppo di ricerca (max 3 persone/team), e ad analizzare un articolo preselezionato dai docenti e un protocollo sperimentale tratto dall'articolo selezionato.
Al gruppo è richiesto di:
-preparare una presentazione di 5 minuti (flask talk) che riassuma i concetti principali dell'articolo selezionato (introduzione, scopo del lavoro, metodi e risultati, conclusioni). Alla presentazione seguirà la discussione scientifica con la Commissione.
-pianificare l'esecuzione del protocollo sperimentale tratto dall’articolo riportando nel quaderno di laboratorio del gruppo la procedura che il team applicherebbe per eseguire questo esperimento. Come schema generale, il team è tenuto a riportare nel quaderno di laboratorio lo schema della reazione, le quantità e i rapporti dei reagenti utilizzati tenendo conto della scala della reazione e di preparazioni specifiche dei reagenti (se necessarie/richieste), dell'attrezzatura, del monitoraggio della reazione, degli endpoint intermedi e finali e della quantificazione dei risultati finali (ad esempio conversione, resa, downstream, caratterizzazione analitica del prodotto, ecc.).
Agli studenti viene inoltre chiesto di considerare come organizzerebbero e archivierebbero i dati raccolti (reporting) nonché l'archivio dei prodotti ottenuti.
Nella fase pre-esame, ogni membro del team dovrebbe analizzare l'articolo e il protocollo individualmente. Il risultato dell'analisi individuale dovrà poi essere discusso all'interno del team (peer review) prima della discussion in sede d’esame. La fase di peer review genera le modalità e i contenuti della presentazione finale che verrà esposta e discussa con la Commissione d'esame. Tutto il team è responsabile della presentazione e della procedura discussa con la Commissione. Ogni membro del team deve avere un ruolo nella presentazione/discussione con la Commissione.
CRITERI DI VALUTAZIONE: valutazione individuale del contributo di ciascuno studente all'analisi ed elaborazione sia dell'articolo sia del protocollo sperimentale. Verranno valutate la correttezza dei contenuti, la completezza delle risposte, la proprietà di linguaggio e la conoscenza della terminologia tecnica.
La valutazione terrà conto della capacità dello studente di comprendere e descrivere le problematiche relative al caso di studio nonché di proporre idee originali per la risoluzione dei problemi che potrebbero emergere dalla discussione del caso di studio.
La valutazione individuale sarà integrata con la valutazione del lavoro complessivo del team. L'esame sarà superato se gli studenti conseguiranno una votazione compresa tra 18 e 30 e lode.
Per essere ammessi all'esame finale è obbligatoria una valutazione positiva nel training di laboratorio (pass/fail e il 100% della frequenza).
MODALITÀ: gli studenti sono tenuti a organizzarsi in un gruppo di ricerca (max 3 persone/team), e ad analizzare un articolo preselezionato dai docenti e un protocollo sperimentale tratto dall'articolo selezionato.
Al gruppo è richiesto di:
-preparare una presentazione di 5 minuti (flask talk) che riassuma i concetti principali dell'articolo selezionato (introduzione, scopo del lavoro, metodi e risultati, conclusioni). Alla presentazione seguirà la discussione scientifica con la Commissione.
-pianificare l'esecuzione del protocollo sperimentale tratto dall’articolo riportando nel quaderno di laboratorio del gruppo la procedura che il team applicherebbe per eseguire questo esperimento. Come schema generale, il team è tenuto a riportare nel quaderno di laboratorio lo schema della reazione, le quantità e i rapporti dei reagenti utilizzati tenendo conto della scala della reazione e di preparazioni specifiche dei reagenti (se necessarie/richieste), dell'attrezzatura, del monitoraggio della reazione, degli endpoint intermedi e finali e della quantificazione dei risultati finali (ad esempio conversione, resa, downstream, caratterizzazione analitica del prodotto, ecc.).
Agli studenti viene inoltre chiesto di considerare come organizzerebbero e archivierebbero i dati raccolti (reporting) nonché l'archivio dei prodotti ottenuti.
Nella fase pre-esame, ogni membro del team dovrebbe analizzare l'articolo e il protocollo individualmente. Il risultato dell'analisi individuale dovrà poi essere discusso all'interno del team (peer review) prima della discussion in sede d’esame. La fase di peer review genera le modalità e i contenuti della presentazione finale che verrà esposta e discussa con la Commissione d'esame. Tutto il team è responsabile della presentazione e della procedura discussa con la Commissione. Ogni membro del team deve avere un ruolo nella presentazione/discussione con la Commissione.
CRITERI DI VALUTAZIONE: valutazione individuale del contributo di ciascuno studente all'analisi ed elaborazione sia dell'articolo sia del protocollo sperimentale. Verranno valutate la correttezza dei contenuti, la completezza delle risposte, la proprietà di linguaggio e la conoscenza della terminologia tecnica.
La valutazione terrà conto della capacità dello studente di comprendere e descrivere le problematiche relative al caso di studio nonché di proporre idee originali per la risoluzione dei problemi che potrebbero emergere dalla discussione del caso di studio.
La valutazione individuale sarà integrata con la valutazione del lavoro complessivo del team. L'esame sarà superato se gli studenti conseguiranno una votazione compresa tra 18 e 30 e lode.
Per essere ammessi all'esame finale è obbligatoria una valutazione positiva nel training di laboratorio (pass/fail e il 100% della frequenza).
Testi
Le slide utilizzate durante le lezioni, video e articoli scientifici vengono resi disponibili sul sito Kiro per il download.
La piattaforma Kiro viene utilizzata anche per comunicazioni e avvisi destinati agli studenti.
Testi di riferimento:
K. Faber. “Biotransformations in Organic Chemistry – A textbook”, Springer Ed., 2018
E. Abdelraheem, M. Damian, F. G. Mutti “Biocatalytic Amine Synthesis”, Elsevier Ed., 2022, https://doi.org/10.1016/B978-0-32-390644-9.00086-X
AA.VV. “Biocatalysis for Practitioners. Techniques, Reactions and Applications”, Wiley-VCH, 2021
La piattaforma Kiro viene utilizzata anche per comunicazioni e avvisi destinati agli studenti.
Testi di riferimento:
K. Faber. “Biotransformations in Organic Chemistry – A textbook”, Springer Ed., 2018
E. Abdelraheem, M. Damian, F. G. Mutti “Biocatalytic Amine Synthesis”, Elsevier Ed., 2022, https://doi.org/10.1016/B978-0-32-390644-9.00086-X
AA.VV. “Biocatalysis for Practitioners. Techniques, Reactions and Applications”, Wiley-VCH, 2021
Contenuti
Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze relative all'applicazione degli enzimi nella sintesi di molecole bioattive.
Verranno presentati casi industriali di sviluppo di processi per la sintesi di API (Active Pharmaceutical Ingredients) mediante biocatalisi.
Verranno discussi vantaggi e svantaggi dell'utilizzo di enzimi isolati come biocatalizzatori in chimica organica, con un focus sugli enzimi più utilizzati nell'industria (idrolasi, transferasi, ossidoriduttasi). La filiera dello sviluppo di un processo biocatalitico comprende la selezione dell'enzima, la “trasformazione” dell'enzima selezionato in un biocatalizzatore attivo e stabile nelle condizioni operative dettate dal processo industriale in esame, l’allestimento della reazione enzimatica, lo scale-up della biotrasformazione e l’isolamento del prodotto finale.
Le attività previste nel training di laboratorio sono strettamente interconnesse con le lezioni frontali.
Nel dettaglio, le attività di laboratorio comprendono:
- la determinazione dell'attività specifica di un enzima immobilizzato (disponibile in commercio);
- l'applicazione dell'enzima immobilizzato in una biotrasformazione;
- il monitoraggio della reazione e l’isolamento del prodotto finale.
NOTA: il core di questo corso è l'uso degli enzimi (biocatalisi) in sintesi organica. La biocatalisi avviene principalmente in mezzi acquosi e in condizioni di reazione blande (pH, temperatura, pressione), rispondendo così alla maggior parte dei 12 principi della chimica verde (sostituzione di processi e prodotti pericolosi) e alla definizione di chimica sostenibile.
Il concetto di sostenibilità (“soddisfare i bisogni del presente senza compromettere la capacità delle generazioni future di soddisfare i propri”), quando applicato alla chimica, si traduce in un nuovo paradigma della chimica che affronta l’efficienza dell’uso delle risorse, delle materie prime e energia, attraverso la progettazione di reazioni selettive che producono meno sottoprodotti. La biocatalisi è caratterizzata da minori sprechi e perdite, oltre che da un minor impatto ambientale ed energetico.
I contenuti di questo corso soddisfano gli obiettivi n. 12, n. 13, n. 14 e n. 15 dell'Agenda 2030 (https://asvis.it/agenda-2030/).
Verranno presentati casi industriali di sviluppo di processi per la sintesi di API (Active Pharmaceutical Ingredients) mediante biocatalisi.
Verranno discussi vantaggi e svantaggi dell'utilizzo di enzimi isolati come biocatalizzatori in chimica organica, con un focus sugli enzimi più utilizzati nell'industria (idrolasi, transferasi, ossidoriduttasi). La filiera dello sviluppo di un processo biocatalitico comprende la selezione dell'enzima, la “trasformazione” dell'enzima selezionato in un biocatalizzatore attivo e stabile nelle condizioni operative dettate dal processo industriale in esame, l’allestimento della reazione enzimatica, lo scale-up della biotrasformazione e l’isolamento del prodotto finale.
Le attività previste nel training di laboratorio sono strettamente interconnesse con le lezioni frontali.
Nel dettaglio, le attività di laboratorio comprendono:
- la determinazione dell'attività specifica di un enzima immobilizzato (disponibile in commercio);
- l'applicazione dell'enzima immobilizzato in una biotrasformazione;
- il monitoraggio della reazione e l’isolamento del prodotto finale.
NOTA: il core di questo corso è l'uso degli enzimi (biocatalisi) in sintesi organica. La biocatalisi avviene principalmente in mezzi acquosi e in condizioni di reazione blande (pH, temperatura, pressione), rispondendo così alla maggior parte dei 12 principi della chimica verde (sostituzione di processi e prodotti pericolosi) e alla definizione di chimica sostenibile.
Il concetto di sostenibilità (“soddisfare i bisogni del presente senza compromettere la capacità delle generazioni future di soddisfare i propri”), quando applicato alla chimica, si traduce in un nuovo paradigma della chimica che affronta l’efficienza dell’uso delle risorse, delle materie prime e energia, attraverso la progettazione di reazioni selettive che producono meno sottoprodotti. La biocatalisi è caratterizzata da minori sprechi e perdite, oltre che da un minor impatto ambientale ed energetico.
I contenuti di questo corso soddisfano gli obiettivi n. 12, n. 13, n. 14 e n. 15 dell'Agenda 2030 (https://asvis.it/agenda-2030/).
Lingua Insegnamento
INGLESE
Altre informazioni
Gli studenti sono tenuti a caricare i certificati che attestano il superamento dei corsi sulla sicurezza erogati dall’Ateneo in una cartella Google Drive dedicata secondo le indicazioni dei docenti prima di frequentare il laboratorio.
Entrambi i docenti (Daniela Ubiali e Marina S. Robescu) partecipano al progetto NODES (Spoke 2), finanziato dal MUR – M4C2 1.5 of PNRR with grant agreement no. ECS00000036.
Nel progetto NODES-Spoke 2 (Green technologies and sustainable industries) la biocatalisi viene chiaramente evidenziata come una tecnologia chiave per lo sviluppo di processi produttivi che si basano su approcci e solventi meno pericolosi e più sicuri per l’uomo e l'ambiente.
Questo corso risponde perfettamente agli obiettivi di ricerca e didattico/formativi del progetto NODES (Spoke 2).
Entrambi i docenti (Daniela Ubiali e Marina S. Robescu) partecipano al progetto NODES (Spoke 2), finanziato dal MUR – M4C2 1.5 of PNRR with grant agreement no. ECS00000036.
Nel progetto NODES-Spoke 2 (Green technologies and sustainable industries) la biocatalisi viene chiaramente evidenziata come una tecnologia chiave per lo sviluppo di processi produttivi che si basano su approcci e solventi meno pericolosi e più sicuri per l’uomo e l'ambiente.
Questo corso risponde perfettamente agli obiettivi di ricerca e didattico/formativi del progetto NODES (Spoke 2).
Corsi
Corsi
MEDICAL AND PHARMACEUTICAL BIOTECHNOLOGIES
Laurea Magistrale
2 anni
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