Sensori Biomolecolari E Tecnologie Analitiche Avanzate 2025/2026

Una parte iniziale è dedicata all'introduzione dei concetti generali, storici e di contesto (Parte 1, 8 ore); una seconda parte di approfondimento su elementi di riconoscimento, metodi di trasduzione del segnale, metodi di immobilizzazione dei recettori biomolecolari, biosensori enzimatici e a DNA (Parte 2, 28 ore). La parte conclusiva del corso (12 ore) si svilupperà con attività seminariali tematiche sui più recenti sviluppi del campo di ricerca, con un focus sull'interfaccia con le nanobiotecnologie.. PARTE 1: Introduzione ai biosensori: storia, specifiche dei biosensori e prestazioni analitiche, classificazione dei biosensori mediante elementi di riconoscimento molecolare e sistema di trasduzione, biosensori catalitici e basati sull'affinità. PARTE 2: Elementi di riconoscimento molecolare: enzimi, anticorpi, anticorpi bispecifici, nanobodies, proteine leganti non anticorpali, polimeri con impronta molecolare, aptameri, DNA, RNA, PNA. Curve di associazione ligando-recettore in soluzione. Considerazioni cinetiche e termodinamiche sui processi di associazione in soluzione. Panoramica sui principali sistemi di trasduzione del segnale (assorbanza, fluorescenza, chimiluminescenza, plasmonica, elettrochimica, piezoelettrica), principi base e loro applicazione nella biosensoristica. Principi e metodi per l’'immobilizzazione di biomolecole. Biosensori basati su reazioni enzimatiche, elettrodo di Clark, biosensore per la rilevazione del glucosio di prima, seconda, terza e quarta generazione. Monitoraggio in continuo del glucosio. Biosensori a DNA di ibridazione (affinità) ottici ed elettrochimici. Concetti base, esempi. DNA switches, biosensori basati su reazioni di sostituzione di acido nucleico (Strand Displacement Reaction). Accenni sui sistemi di amplificazione degli acidi nucleici basati su enzimi (PCR, LAMP, etc.) e sistemi basati su ibridazione di acidi nucleici “enzyme-free” (HCR, CHA, etc.) per applicazioni bioanalitiche. PARTE 3. Il ruolo delle nanobiotecnologie e della biologia sintetica nello sviluppo dei biosensori analitici: - Biosensori cellulari luminescenti, geni reporter, cell-free biosensors e introduzione alla tecnologia CRISPR-Cas per applicazioni bioanalitiche. - Principi di biosensori cellulari luminescenti, geni reporter, elementi di riconoscimento molecolare, biosensori cellulari basati su processi FRET e BRET. - Biosensori ultrasensibili, sfide e problematiche. Acceni su nanopore technology, sensori plasmonici a rilevazione di singola molecola. - Dispositivi analitici integrati per applicazioni point of care e point of need, con valutazione critica dei principali vantaggi e limitazioni delle diverse strategie di biosensing introdotte nel corso.

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Una parte iniziale è dedicata all'introduzione dei concetti generali, storici e di contesto (Parte 1, 8 ore); una seconda parte di approfondimento su elementi di riconoscimento, metodi di trasduzione del segnale, metodi di immobilizzazione dei recettori biomolecolari, biosensori enzimatici e a DNA (Parte 2, 28 ore). La parte conclusiva del corso (12 ore) si svilupperà con attività seminariali tematiche sui più recenti sviluppi del campo di ricerca, con un focus sull'interfaccia con le nanobiotecnologie.. PARTE 1: Introduzione ai biosensori: storia, specifiche dei biosensori e prestazioni analitiche, classificazione dei biosensori mediante elementi di riconoscimento molecolare e sistema di trasduzione, biosensori catalitici e basati sull'affinità. PARTE 2: Elementi di riconoscimento molecolare: enzimi, anticorpi, anticorpi bispecifici, nanobodies, proteine leganti non anticorpali, polimeri con impronta molecolare, aptameri, DNA, RNA, PNA. Curve di associazione ligando-recettore in soluzione. Considerazioni cinetiche e termodinamiche sui processi di associazione in soluzione. Panoramica sui principali sistemi di trasduzione del segnale (assorbanza, fluorescenza, chimiluminescenza, plasmonica, elettrochimica, piezoelettrica), principi base e loro applicazione nella biosensoristica. Principi e metodi per l’'immobilizzazione di biomolecole. Biosensori basati su reazioni enzimatiche, elettrodo di Clark, biosensore per la rilevazione del glucosio di prima, seconda, terza e quarta generazione. Monitoraggio in continuo del glucosio. Biosensori a DNA di ibridazione (affinità) ottici ed elettrochimici. Concetti base, esempi. DNA switches, biosensori basati su reazioni di sostituzione di acido nucleico (Strand Displacement Reaction). Accenni sui sistemi di amplificazione degli acidi nucleici basati su enzimi (PCR, LAMP, etc.) e sistemi basati su ibridazione di acidi nucleici “enzyme-free” (HCR, CHA, etc.) per applicazioni bioanalitiche. PARTE 3. Il ruolo delle nanobiotecnologie e della biologia sintetica nello sviluppo dei biosensori analitici: - Biosensori cellulari luminescenti, geni reporter, cell-free biosensors e introduzione alla tecnologia CRISPR-Cas per applicazioni bioanalitiche. - Principi di biosensori cellulari luminescenti, geni reporter, elementi di riconoscimento molecolare, biosensori cellulari basati su processi FRET e BRET. - Biosensori ultrasensibili, sfide e problematiche. Acceni su nanopore technology, sensori plasmonici a rilevazione di singola molecola. - Dispositivi analitici integrati per applicazioni point of care e point of need, con valutazione critica dei principali vantaggi e limitazioni delle diverse strategie di biosensing introdotte nel corso.

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