Principi di ottica applicata alla biologia. Applicazioni della fisica allo sviluppo di nuove tecnologie ottiche nelle biotecnologie. Tecniche microscopiche tradizionali e moderne.
Applicazioni delle tecnologie ottiche di singola molecola a DNA e motori molecolari. Applicazioni della microscopia alla diagnostica dei tessuti ed alle neuroscienze.
J. Mertz – “Introduction to Optical Microscopy” – Roberts & co. publisher
Tutorial Online:
- http://www.microscopyu.com/
- http://www.olympusmicro.com/primer/
Obiettivi Formativi
Conoscenze:
Principi di ottica applicata alla biologia. Tecniche microscopiche tradizionali. Applicazioni della fisica allo sviluppo di nuove tecnologie ottiche nelle biotecnologie. Tecniche microscopiche moderne. Nuove tecnologie di singola molecola. Manipolazione ottica di singola molecola. Pinzette Ottiche. Meccanica di proteine e acidi nucleici. Imaging e localizzazione di singole molecole. Sonde.
Microscopia di super-risoluzione. Applicazioni della microscopia alla diagnostica dei tessuti.
Applicazioni delle tecnologie ottiche di singola molecola a DNA e motori molecolari. Applicazioni della microscopia alle neuroscienze.
Competenze acquisite
Selezione della tecnica microscopica appropriata per l’indagine da effettuare.
Selezione dei metodi di marcatura di un campione biologico. Rivelazione di singole molecole. Trappole ottiche. Acquisizione ed analisi quantitativa di immagini
Capacità acquisite al termine del corso:
Uso del microscopio, con varie metodologie di imaging e manipolazione ottica di campioni biologici
Prerequisiti
Corsi raccomandati: Fisica
Metodi Didattici
Numero di ore totali del corso: 150 (= 6 x 25)
Numero di ore per studio personale e altre attività formative di tipo individuale: 98
Numero di ore relative alle attività in aula: 40
Numero di ore relative ad attività di laboratorio (lezioni in laboratorio): 12
Altre Informazioni
Frequenza delle lezioni ed esercitazioni:
Obbligatoria
Modalità di verifica apprendimento
Verifica orale
Programma del corso
Luce e proprietà – Radiazione Elettromagnetica – Campo Elettromagnetico - Onde – Equazioni di Maxwell – Proprietà della Radiazione Elettromagnetica
Fondamenti di Ottica - Vettore d’onda e numero d’onda – Propagazione nel vuoto – Campo evanescente e campo radiativo – Riflessione e Rifrazione – Lente sottile –Imaging - Risoluzione
Molecole e interazione con luce - Assorbimento – Scattering Rayleigh – Fluorescenza – Scattering Raman
Microscopia in campo largo – Schematizzazione del microscopio – Illuminazione – Componenti del microscopio– Microscopia in fluorescenza – Cenni alla microscopia in contrasto di fase e DIC
Microscopia a scansione laser confocale –Principio del Laser – Ottica del laser scanning – Microscopio confocale
Applicazioni biologiche della fluorescenza - Immuno labeling – Coloranti organici – Genetic labeling – Proteine fluorescenti: GFP
TIRFM – FLIM - FRET – Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy – Fluorescenza e Vita Media – Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy – FRET (Foster Resonance Energy Transfer)
Microscopia a due fotoni – Microscopia non-lineare – Fluorescenza a due fotoni – Microscopia SHG – Applicazioni
Microscopia Vibrazionale – Micro-spettroscopia Raman – microscopia CARS –microscopia SRS
Manipolazione ottica – Pinzette Ottiche – Misure di posizione e forza – Manipolazione di cellule, strutture sub-cellulari e singole molecole. Meccanica di proteine e acidi nucleici – Meccanotrasduzione
Imaging e localizzazione di singole molecole. Sonde Localizzazione di singole molecole. Tracking 2D e 3D. MSD.
Super-risoluzione – Deconvoluzione – Microscopia 4Pi – STED microscopy – RESOLFT, PALM e STORM –Esempi e applicazioni
Lezioni di laboratorio su:
- Applicazioni cliniche di microscopia non-lineare e spettroscopia
- Manipolazione ottica di singola molecola –
- Imaging di singola molecola e super-risoluzione.
- Microscopia applicata alle neuroscienze