Corso di Laurea Magistrale:
Scienza e Tecnologie dei Bio e Nanomateriali
Scienza e Tecnologia dei Bio e Nanomateriali è un nuovo corso magistrale (biennale), attivato
quest’anno da Ca’ Foscari in collaborazione con l'Università di Verona, prime in Italia a proporre
un corso in questi due campi alla frontiera della scienza moderna. Data la multisciplinarietà del
percorso, all’incrocio tra scienza dei materiali, biologia, chimica, fisica e matematica, prevede un
primo semestre di “allineamento”, in cui studenti provenienti da diversi corsi scientifici triennali
seguono percorsi diversi che permetteranno poi a tutti di proseguire partendo da basi comuni. Chi
proviene da un corso triennale che gli ha già dato una preparazione di base in matematica, fisica e
chimica, troverà un percorso di microbiologia, biologia molecolare e biochimica. Chi invece
provenisse già da corsi di tipo “bio”, troverà un percorso con complementi di fisica, chimica fisica
e spettroscopia. Inoltre a tutti verranno offerti approfondimenti matematici e, già dal primo
semestre, un corso di chimica dei Nanomateriali con laboratorio. Dopo questo primo semestre di
base il corso entra nel vivo con lezioni e laboratori che portano nel mondo dell’estremamente
piccolo, con corsi che vanno dalle tecnologie biomolecolari, ai sistemi colloidali e interfasici, dalle
simulazioni al computer di sistemi molecolari e periodici, alla microscopia elettronica e altre
tecniche di indagine strutturali e microscopiche. Il corso si conclude con le lezioni sui materiali
“nanobio” , cioè sull’incrocio tra i due campi del nano e del “bio”, e con alcuni corsi a scelta
specialistici su tematiche di ricerca alla frontiera in questo settore
Precorsi: STRUTTURA DEL PIANO DI STUDI: Saranno attivati due precorsi che hanno lo scopo di integrare le conoscenze di base di Biologia Cellulare ed Informatica. I SEMESTRE : CORSI DI ALLINEAMENTO provenienza LT "BIO" provenienza LT "CHIM/FIS/MAT" Complementi di Fisica Biologia delle Molecole Informazionali Complementi di Chimica Fisica Microbiologia Spettroscopia di base Biochimica DA QUI IN POI IL PIANO DI STUDI È COMUNE CFU 6 6 6 Metodi Matematici della Fisica Chimica dei Nanomateriali + lab II SEMESTRE Fisica degli Stati Aggregati Simulazione di sistemi molecolari e periodici Tecniche di Indagine Strut/Micros Tecnologie Biomolecolari III SEMESTRE Nanobiomateriali e lab. Colloidi e interfasi Corsi a scelta IV SEMESTRE 6 12 Tirocinio Prova Finale 6 18 120 6 6 12 6 6 12 12 1
DESCRIZIONE SINTETICA DEI CORSI: OBIETTIVI E CONTENUTI CORSI DI ALLINEAMENTO PER CHI VIENE DA LT DI AREA BIO Titolo: Complementi Di Fisica Scopo: Integrare le competenze in fisica necessarie per affrontare gli argomenti relativi alla scienza dei nanomateriali. Contenuti: Elementi di Meccanica, Termodinamica, Elettromagnetismo e Fenomeni ondulatori Titolo: Complementi Di Chimica Fisica Scopo: Integrare le competenze in fisica quantistica necessarie per affrontare gli argomenti relativi alla scienza dei nanomateriali e alla struttura della materia. Contenuti: Introduzione alla meccanica quantistica, dualità onda‐paticella, la struttura atomica.
Titolo: Spettroscopia Di Base Scopo: Introdurre alle tecniche spettroscopiche tradizionali utilizzate nello studio dei sistemi molecolari e dei materiali.la scienza dei nanomateriali e alla struttura della materia. Contenuti: Introduzione alle più comuni tecniche spettroscopiche (Infrarosso, UV‐Visibile, Risonanza Magnetica utilizzate in laboratorio). CORSI DI ALLINEAMENTO PER CHI VIENE DA LT DI AREA CHIMICA‐MATERIALI Titolo: Microbiologia Generale Scopo: studio della struttura cellulare dei procarioti (batteri e archei) e delle loro ampia diversità che si manifesta attraverso le molteplici funzioni fisiologiche e genetiche. Contenuti: studio dei componenti polimerici cellulari, dell’ampia diversità del metabolismo dei procarioti. Produzione di enzimi ed altre molecole di microrganismi che vivono in ambienti estremi. Mutazioni puntiformi, trasformazione, coniugazione e trasduzione genica. Importanza dei fagi (virus batterici), plasmidi e transposoni nel modificare il genoma batterico. Titolo: Biologia Molecolare Scopo: Fornire agli studenti le conoscenze di base dei meccanismi molecolari inerenti la trasmissione, la variazione e l’espressione dell’informazione genetica. Contenuti: L’informazione genetica e la struttura dei geni. Organizzazione ed evoluzione dei genomi. RNA e DNA. RNA polimerasi. Introni e RNA splicing. RNA editing. Ribozimi e riboswitch. Mutazione e riparazione del DNA Titolo: Biochimica Scopo: studio e funzione delle classi biochimiche: aminoacidi e proteine, zuccheri e polisaccaridi , lipidi ed acidi nucleici e del loro assemblaggio nella costruzione della cellula vivente. Contenuti: I componenti molecolari e gerarchia delle molecole biologiche. Dinamica delle proteine, ruolo degli enzimi e del loro controllo. Generazione e conservazione dell’energia metabolica: catabolismo e anabolismo. La glicolisi, il ciclo degli acidi tricarbossilici, e la produzione di ATP e precursori molecolari (funzione anaplerotica). PERCORSO COMUNE Titolo: Metodi Matematici Della Fisica Scopo: Introdurre gli strumenti matematici indispensabili per creare modelli dei materiali e delle loro proprietà e comprendere i metodo di analisi avanzati. Contenuti: Numeri complessi, complementi di calcolo differenziale, serie numeriche e di funzioni , analisi di Fourier, elementi di algebra lineare e analisi vettoriale Titolo: Tecniche di indagine strutturale e microscopia Scopo: Introdurre le tecniche di analisi strutturale e microstrutturale dei materiali basate sulla diffrazione e le principali tecniche di microscopia. Contenuti: Simmetria dei cristalli, la diffrazione dei raggi X, diffrazione da polveri, microscopia ottica ed elettronica. Diffrazione elettronica. Titolo: Chimica Dei Nanomateriali Scopo: Introdurre le principali tipologie di nanomateriali organici e inorganici e le loro proprietà. Contenuti: Nanoparticelle di ossidi e metalli e dipendenza delle loro proprietà dalla dimensione. Le macchine molecolari, Dendrimeri e loro applicazioni, Chemisensori e nanosensori. Titolo: Fisica Degli Stati Aggregati Scopo: Derivare e spiegare le principali proprietà dei solidi a partire dalla teoria quantistica della materia e dalla termodinamica. Contenuti: Elementi di termodinamica statistica, Metalli e Isolanti. La teoria delle bande. I materiali magnetici. 2
Titolo: Simulazione Di Sistemi Molecolari E Periodici Scopo: Applicare metodi numerici per la simulazione della struttura e delle proprietà di molecole e solidi. Contenuti: Metodi numerici e Monte Carlo di calcolo di molecole e strutture periodiche. Simulazione di spettri IR, UV‐VIS: Titolo: Tecnologie Biomolecolari Scopo: Purificazione degli acidi nucleici, la loro separazione mediante elettroforesi, la manipolazione del DNA e le metodologie per clonaggio in vettori batterici. Contenuti: 1‐Concetti e tecniche di purificazione degli acidi nucleici;2‐ Separazione degli acidi nucleici mediante elettroforesi su gel di agarosio; Manipolazione del DNA e clonaggio; ‐ Metodologie di ibridazione molecolare ; PCR; mutagenesi, marcatori molecolari; metodologie di sequenziamento del DNA. CORSI DEL II ANNO NON ATTIVI L'ANNO PROSSIMO Titolo: Colloidi E Interfasi Scopo: introdurre alla chimica e alla chimica‐fisica dei sistemi colloidali e loro impiego nella preparazione di nanomateriali Contenuti: Sistemi colloidali: proprietà e stabilità, Tensioattivi, lipidi, preparazione e caratterizzazione di liposomi, impiego dei liposomi come vettori, sintesi e stabilizzazione di nanoparticelle in sistemi micellari. Materiali ibridi (organici‐inorganici) Titolo: NanoBiomateriali e laboratorio Scopo: Lo scopo di questo corso è studiare alcune applicazioni di nano‐bio materiali con particolare interesse per i sistemi basati sull'interazione di elementi biologici con nanomateriali di varia natura. Contenuti: Da definirsi 3
