Catalogo dei Corsi di studio

Prof. Federico Bordi
(nato a Roma, il 12 marzo 1961 )
Email: federico.bordi@roma1.infn.it
Indirizzo attuale: Dipartimento di Fisica, Università di Roma La Sapienza , Piazzale Aldo Moro, 2, 00185 Rome,
Italy; tel. +39 06-49913439, fax +39 06-4463158
Educazione e carriera
1984 Università di Roma La Sapienza Laurea in Fisica con voti 110/110
1990 Università di Roma Tor Vergata Diploma in Fisica Sanitaria cum laude

Posizione attuale
2002 - Professore Associato (Fis\01) Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali Università di Roma La Sapienza Dipartimento di Fisica

Posizioni precedenti
1990-2002 Ricercatore Universitario presso la Facoltà di Medicina e Chirurgia dell Università di Roma Tor Vergata
1988.1990 Ricercatore di ruolo presso il Laboratorio di Fisica dell Istituto Superiore di Sanità Roma

1986-1988 Insegnante di Scuola Superiore Elettronica generale ed Industriale
1985-1986 Ufficiale di Complemento della Marina Militare Guardiamarina Istituto Vallauri per l Elettronica e le Telecomunicazioni

Varie attività scientifiche

2015- Associato (fellow) all'Istituto dei Sistemi Complessi ISC del CNR

2012-2015 Associato (fellow) all'Istituto per i Processi Chimico-Fisici del CNR

Ha fatto parte del Centro di Ricerca e Sviluppo (CRS) SOFT del CNR-INFM ed è associato al Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Scienze della Materia CNISM.

2004 Visiting Scientist presso Department of Material Science and Engineering, Pennsylvania State University,University Park, PA, USA.

2011 Visiting Scientist presso Institute of Materials Science, University of Connecticut, Storrs, CT, USA.

1996 E stato Segretario Scientifico e membro del Comitato Organizzatore del Congresso Internazionale Electrokinetic Phenomena 96 - Theory, Methods and Applications , Roma 30 Settembre - 4 Ottobre 1996

2008 E tra i promotori del laboratorio NanoAST per le Nanotecnologie e le Nanoscienze dell Ateneo Federato della Scienza e della Tecnica de La Sapienza .

E stato responsabile di una activity nell ambito del programma COST P1 Soft Condensed Matter della Comunità Europea.

E stato Responsabile di Unità di Ricerca in Progetti COFIN (1999-2000) ed in Programmi di Ricerca Applicata del Ministero della Sanità (1998-1999).

Ha partecipato e partecipa a diversi progetti PRIN (2003; 2005; 2010).

Referee di varie Riviste internazionali tra cui : Physical Review Letters, Physical Review E, Biophysical Journal, Journal of Physical Chemistry, Journal of Polymer Science, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Biopolymers, Biomacromolecules, Langmuir.

Progetti di ricerca
E' stato referente di progetti di ricerca per la Israel Science Foundation

Attività organizzative

Per il triennio 2008-2011 è stato eletto rappresentante del Consiglio di Area Didattica (CAD) di Biotecnologie Agro-Industriali nel Consiglio per la gestione del Centro Servizi della Sede Pontina dell Università La Sapienza .

E' membro della Commissione Didattica del Dipartimento di Fisica.

E' rappresentate del Dipartimento di Fisica nel Consiglio Direttivo del Centro di Ricerca per le Nanotecnologie applicate all'ingegneria CNIS

E' stato membro della Commissione Laboratori del Dipartimento di Fisica

E stato membro delle Commissioni di Valutazione dei Corsi di Laurea in Fisica e di Biotecnologie Agro- Industriali, Facoltà di Scienze M.F.N. de La Sapienza .

E stato membro della Commissione Didattica del CAD di Biotecnologie Agro- Industriali, Facoltà di Scienze M.F.N. de La Sapienza , sede di Latina.

Attività didattica

E stato relatore di Tesi di Laurea (vecchio ordinamento, triennali e magistrali) in Fisica ed in Biotecnologie Agro Industriali.

E stato tutor di studenti di Dottorato in Fisica .

Presso la Facoltà di scienze Matematiche Fisiche e Naturali de La Sapienza è stato docente dei corsi di:

Laboratorio di Fisica (12 CFU) per la LS in Fisica
Biofisica Cellulare e delle strutture Biomimetiche (6 CFU) per la LS in Biologia Cellulare Applicata
Biofisica Cellulare (6 CFU) per la LS in Biologia Cellulare Applicata
Metodi Fisici Applicati alla Biologia (6 CFU) per la LS in Biologia Cellulare Applicata
Fisica (5 CFU) LT in Biotecnologie Agro-Industriali A.A. dal 1996-97 a 2008-2009
Statistica ed Uso dei Calcolatori (6 CFU) LT in Biotecnologie Agro-Industriali AA 2002-03, 2003-04, 2005-06 e 2007-2008
Fisica delle Macromolecole in Soluzione (6 CFU) LS in Fisica AA 2007-08
Fisica Applicata (3 CFU) LS in Biologia Cellulare Applicata AA 2007-08
Fisica dei Biosistemi (6 CFU) LT Fisica AA dal 2002-03 al 2006-07
Laboratorio di Fisica per il Corso di Laurea in scienze Biologiche (ordinamento quinquennale) AA 1994-95 e 1995-96 (affidamento, come ricercatore)

come Ricercatore presso l Università di Roma Tor Vergata ha svolto per affidamento la seguente attività didattica
Fisica per il Diploma Universitario (DU) per Tecnici di Neurofisiopatologia (dal 2001 Laurea Triennale) Facoltà di Medicina e Chirurgia AA dal 1997-98 al 2001-02
Strumentazione di Laboratorio di Neurofisiologia per Tecnici di Neurofisiopatologia AA dal 1990-2000 al 2001-02
Elaborazione Computerizzata dei Segnali Bioelettrici per Tecnici di Neurofisiopatologia AA dal 1990-2000 al 2001-02
Fisica per il Corso di DU per Podologo, Facoltà di Medicina e Chirurgia AA 1997-98 e 1998-99
Biofisica dei trattamenti ipertermici, Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria AA dal 1996-97 al 2000-01

inoltre, negli AA dal 1991-92 al 1994-95 ha svolto
esercitazioni del corso di Fisica Medica per il corso in Medicina e Chirurgia
seminari su "Il trattamento statistico dei dati sperimentali in Medicina", ed attività di tutoraggio in laboratorio, nell'ambito del programma di tirocinio obbligatorio per gli studenti di Medicina
seminari su "Interazione della radiazione EM non ionizzante con la materia biologica" Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria dell'Università "Tor Vergata"

Presso la Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria dell Università Cattolica del Sacro Cuore di Roma dall AA 2005-06 all' AA 2008-2009 è stato titolare del corso di Biofisica II

Attività Scientifica

Pubblicazioni
E' coautore di oltre 170 articoli pubblicati su riviste internazionali con referee
Dati bibliometrici (Scopus marzo 2017): 2298 citazioni; indice h=25

Comunicazioni ad invito:

1. BDS 2008 - 5th International Conference on Broadband Dielectric Spectroscopy and Its Applications -, 26 -29 August 2008, LYON
2. Gordon Research Conference COLLOIDAL, MACROMOLECULAR & POLYELECTROLYTE SOLUTIONS February 3-8, 2008, Ventura, CA
3. SISN (Italian Society for Neutron Spectroscopy) School - Sirolo, Italy and Grenoble, France June 27 July 1 2008
4. SOCOBIM- STATPHYS 23 Satellite Meeting, July 2007 , Palermo
5. DyProSo XXIX, Dynamical Properties of Solids. September 22-25, 2003 Miramare-Trieste,.
6. ICTP-INFM School and Workshop on Spectroscopic investigation of the collective dynamics in disordered systems , June 17-28, 2002, Miramare-Trieste.
7. 1st International conference on dielectric spectroscopy in physical chemical and biological applications DS 2001, March 12-15, 2001, Jerusalem.
8. LXXXV Congresso Nazionale Società Italiana di Fisica, , 20-24, Settembre 1999, Pavia.
9. XIII School on Biophysics of Membrane Transport., May 11-18, 1997, Ladek Zdròj, Poland.

Collaborazioni Scientifiche Internazionali in corso e progetti attivi
Prof. Ralph Colby - Department of Material Science and Engineering, Pennsylvania State University,University Park, PA, USA
Prof. Koji Asami - Institute for Chemical Research, Kyoto University, Uji, Kyoto 611-0011, Japan
Prof. Felix Sarminento - Grupo de Biofísica e Interfases, Departamento de Física Aplicada, Facultade de Física, Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, Spain

Con il Prof. Koji Asami: Progetto di Cooperazione Italia-Giappone per lo scambio di Ricercatori del Ministero degli Esteri 2008-2009

Interessi scientifici
Il mio interesse scientifico si rivolge principalmente allo studio delle proprietà chimico-fisiche di sistemi dispersi, ed in particolare allo studio dei meccanismi di interazione tra polimeri e sistemi colloidali, con una speciale attenzione per i sistemi di interesse biologico (membrane cellulari e membrane modello, macromolecole biologiche).
In particolare, negli anni più recenti mi sono particolarmente dedicato allo studio di una speciale classe di sistemi colloidali, caratterizzati dalla presenza di forti interazioni elettrostatiche, costituiti da sospensioni di particelle colloidali elettricamente cariche e polimeri lineari carichi di segno opposto (polielettroliti).
Attualmente, le nanotecnologie rappresentano una enorme opportunità per la scienza dei materiali e per le biotecnologie, e la sfida maggiore è comprendere i meccanismi che governano l'auto-assemblaggio delle strutture su scala nanoscopica.
Contemporaneamente, ed in parte anche per questo motivo, la ricerca di base sugli stati arrestati disordinati della materia attraversa un periodo particolarmente vivace. In particolare, nel campo della materia soffice, la ricerca sui fenomeni di arresto dinamico è molto intensa e coinvolge numerosissimi laboratori internazionali.
In entrambi questi ambiti ai sistemi colloidali è riservato un ruolo importante. I colloidi infatti, coinvolti in numerosissimi campi applicativi, dalla biocatalisi all'industria dei pigmenti e delle vernici, dall'industria del petrolio a quella alimentare, per le dimensioni nanoscopiche delle particelle in sospensione, sono tipicamente sistemi 'nanostrutturati'. D'altra parte, i sistemi colloidali, dal punto di vista della ricerca fondamentale, possiedono caratteristiche interssanti. Infatti, rispetto ai sistemi 'molecolari' il numero dei parametri fisici rilevanti è accresciuto, e soprattutto aumenta la possibilità di un loro controllo sperimentale. Come esempio per illustrare questa loro caratteristica di 'sistemi modello', si pensi al fatto che nei sistemi colloidali è possibile far variare, con relativa facilità, la distanza caratteristica d'interazione tra le particelle, da molto minore a molto maggiore della dimensione delle particelle stesse (situazione evidentemente più difficile da riprodurre nei 'liquidi molecolari').
Un fenomeno di assoluto interesse, che si osserva nelle sospensioni colloidali e non appare realizzabile in sistemi atomici o molecolari, è quello della formazione di 'cluster phases' che poi gelificano termoreversibilmente a bassa frazione (Dal punto di vista applicativo queste 'cluster phases' appaiono particolarmente interessanti, come fasi in cui l'aggregazione di particelle colloidali in strutture nanoscopiche può essere controllata agendo su parametri termodinamici (temperatura, composizione, etc.).
Recentemente abbiamo osservato che in una sospensione colloidale costituita da vescicole lipidiche (liposomi) elettricamente cariche l'aggiunta di polielettroliti di carica opposta induce un'aggregazione spontanea, che dà luogo ad una 'cluster phase'.
Gli aggregati di liposomi possono essere considerati, a loro volta, come 'macroparticelle' che interagiscono tra loro con un potenziale efficace, e che nonostante la relativamente bassa frazione di volume, sembrano dar vita ad uno stato arrestato.
L'individuazione di questa nuova "cluster phase" nei sistemi liposomi-polielettoliti apre interessanti prospettive di applicazione. Com'è noto, i liposomi sono strutture vescicolari, formate da un doppio strato lipidico che racchiude un nucleo acquoso. Per l'affinità di queste strutture con le membrane cellulari, e poiché a tali strutture si possono associare molecole con caratteristiche differenti (molecole idrofiliche nel nucleo acquoso, idrofobiche nel doppio strato), i liposomi sono da tempo impiegati come vettori (carriers) biocompatibili di farmaci. L'impiego dei liposomi come vettori permette infatti di modificare efficaciemente l'indice terapeutico di una sostanza attiva, riducendone la tossicità e/o aumentandone l'efficacia, con un meccanismo che è essenzialmente costituito dal 'sequestro' della sostenza all'interno dei vettori, e da un suo successivo rilascio controllato nel distretto corporeo da trattare.
Aggregati di liposomi cationici e DNA (che è un poli-anione) vengono impiegati con discreto successo nei processi di transfezione in terapia genica. Sulla struttura di tali complessi e sulla relazione tra struttura ed efficienza di trasporto del DNA sono state fatte diverse ipotesi.
I risultati ottenuti dal mio gruppo mostrano però in maniera inequivoca, e per la prima volta, che in opportune condizioni di concentrazione e composizione l'aggregazione di liposomi carichi indotta da polielettroliti carichi di segno opposto dà luogo a strutture a 'multicompartimento', in cui le singole vescicole sono tenute insieme (in 'grappolo', per così dire) dai polielettroliti. In queste strutture, che rimangono stabili nel tempo per settimane, i liposomi mantengono ciascuno la loro individualità, senza che vi siano processi di fusione, di rottura delle vescicole e di ristrutturazione dei doppi strati lipidici in fasi multilamellari o esagonali, come era stato sinora ritenuto inevitabile.
Questi 'grappoli di vescicole', che si assemblano spontaneamente in soluzione e per i quali, agendo su parametri termodinamici o strutturali (grado di polimerizzazione e/o densità di carica del polielettrolita, composizione lipidica, forza ionica della sospensione, etc.) il numero di aggregazione (di compartimenti) e la carica totale possono essere efficacemente controllati, sembrano poter trovare utile applicazione come vettori per il "multi-drug delivery" intracellulare.
Il vantaggio di strutture "multi-compartimento" come vettori di farmaci rispetto all'impiego di liposomi "singoli" è chiaramente la possibilità di veicolare contemporaneamente e separatamente sostanze farmacologicamente attive diverse (multi-drug delivery) e con una stechiometria controllata a livello nanoscopico.
Questa possibilità appare particolarmente interessante per la realizzazione di terapie antiretrovirali innovative e vaccini multipotenti, soprattutto se unita al fatto che, da esperimenti preliminari da me condotti in collaborazione con ricercatori dell'Istituto Nazionale per le Malattie Infettive " L.Spallanzani", le cellule monocito/macrofagiche (M/M) umane mostrano una particolare affinità per queste particelle. Uno dei problemi che s'incontra nelle terapie antiretrovirale (HIV in particolare) è infatti legato alla elevata capacità di mutazionedei virus. Per questo vengono impiegati spesso più farmaci in associazione, ciascuno efficace contro uno dei mutanti. Le cellule M/Mrappresentano un reservoir naturale del virus HIV che in esse può rimanere a lungo latente. La possibilità di veicolare all'interno di ciascuna di queste cellule, contemporaneamente, tutte le sostanza del cocktail di farmaci impiegate nel trattamento appareestremamente interessante dal punto di vista clinico. Allo stesso modo, la possibilità di veicolare contemporaneamente diversi antigeni all'interno delle cellule M/M (primo passo perl'attivazione della risposta immunitaria cellulo-mediata), ed eventualmente anche sostanze adiuvanti (in grado cioè di potenziare la risposta), apre interessanti prospettive per la realizzazione di vaccini "multipotenti".

In precedenza la mia attività scientifica si è sviluppata lungo tre linee principali:
a) studio della conformazione di macromolecole in soluzione, in particolare polielettroliti di interesse biologico, e studio delle proprietà di trasporto delle soluzioni macromolecolari in diversi regimi di concentrazione e di aggregazione (sol-gel);
b) studio della dinamica di aggregazione e delle proprietà di trasporto in sistemi colloidali modello ed in sistemi ternari acqua-olio-surfattante (microemulsioni);
c) studio delle proprietà di trasporto di membrane biologiche e membrane modello.

a) Studio dinamico e conformazionale di macromolecole in soluzione.

Il comportamento delle soluzioni macromolecolari nei diversi regimi di concentrazione (diluito, semi-diluito, concentrato), così come i meccanismi che in alcune soluzioni macromolecolari portano alla formazione di gel fisici reversibili, non sono ancora ben compresi, e rappresentano un campo di studi in continua evoluzione e di grande importanza anche per le rilevanti applicazioni tecnologiche.
Le soluzioni acquose di polielettroliti sono in quest ambito tra i sistemi più interessanti per la complessa fenomenologia che deriva dal complesso bilancio tra le interazioni elettrostatiche a lungo raggio e quelle steriche a breve distanza, e per le importanti applicazioni. Tuttavia, proprio a causa della loro complessità, rimangono tutt ora tra i sistemi meno conosciuti.

b) Studio della dinamica di aggregazione e delle proprietà di trasporto in sistemi colloidali modello ed in sistemi ternari acqua-olio-surfattante (microemulsioni).
Lo studio dei sistemi colloidali e in generale dei cosiddetti sistemi complessi ha una lunga storia, sia per la loro importanza in campo applicativo, sia per il fatto che presentano aspetti assai interessanti dal punto di vista teorico. Il fatto che gli aggregati che si formano in questi sistemi sono spesso oggetti frattali e la possibilità di applicare le teorie percolative e di scala alla descrizione delle loro proprietà ha contribuito ulteriormente, negli anni più recenti, ad accrescere l interesse nella comunità scientifica.
c) Studio delle proprietà di trasporto di membrane biologiche e membrane modello.
La membrana cellulare, per la sua permeabilità selettiva controllata da complesse reazioni enzimatiche, svolge un ruolo essenziale in tutte le attività vitali della cellula. Lo studio delle proprietà dielettriche delle membrane biologiche si è ormai affermato come efficace strumento d'indagine per caratterizzarne la struttura e le proprietà di trasporto e per ottenere informazioni sulle modificazioni di queste proprietà dovute all effetto di agenti chimici (ad es. farmaci) o fisici, o per evidenziare alterazioni che si manifestano a seguito di patologie, in particolari fasi del ciclo cellulare, o a causa dell invecchiamento.

Roma, 11/03/2023
Federico Bordi