Chimica Analitica

Sensori e Biosensori: Definizione e Componenti Metodi di riconoscimento e selettività: riconoscimento per interazioni di affinità, per acidi nucleici, per enzimi, per cellule e tessuti di origine biologica Metodi di trasduzione: trasduzione termometrica, trasduzione basata su effetti meccanici, trasduzione resistiva e capacitiva, trasduzione elettrochimica, trasduzione ottica Configurazione, fabbricazione e calibrazione del sensore: array di sensori, naso artificiale e lingua artificiale, sensori nei sistemi di analisi in flusso, applicazioni Enzimi e sensori enzimatici: componenti enzimatici e cofattori, ossidasi, deidrogenasi, idrolasi, liasi, metodi di trasduzione in biosensori enzimatici, sensori multienzimatici, cinetica enzimatica, sensori di inibizione enzimatica Produzione di sensori chimici: immobilizzazione covalente e non covalente su superfici solide, supporti e modifica del supporto, reazioni di affinità, strati molecolari sottili, autoassemblaggio, metodi chimici sol-gel, idrogel, polimeri conduttori, intrappolamento in materiali mesoporosi, membrane polimeriche. Metodi di microfabbricazione nella tecnologia dei sensori chimici Riconoscimento basato sull'affinità: immunosensori, metodi di immobilizzazione negli immunosensori, formati di test immunologici, microarrays di proteine e peptidi, recettori biologici, recettori artificiali Acidi nucleici nei sensori chimici: struttura e proprietà, analoghi, ibridazione, riconoscimento di composti non nucleotidici, riconoscimento da parte di aptameri di acidi nucleici, immobilizzazione di acidi nucleici, metodi di trasduzione, microarray di DNA Applicazioni di nanomateriali nei sensori chimici: nanomateriali metallici, nanomateriali di carbonio, nanofibre polimeriche e inorganiche, micro e nanoparticelle magnetiche, nanomateriali semiconduttori, dendrimeri Sensori Termochimici: Trasduttori di Temperatura, Sensori Termici Enzimatici, Principi di Trasduzione Termica nei Sensori Enzimatici, Sensori Termocatalitici per Gas Combustibili Sensori Potenziometrici: Termodinamica della Cella Galvanica, Elettrodi di Riferimento, Selettività e Parametri Analitici. Sensori ionici potenziometrici, sensori ionici, recettori molecolari, scambiatori e recettori ionici, polimeri a impronta molecolare, polimeri conduttori. Sensori di gas potenziometrici. Sensori basati su dispositivi elettronici a semiconduttore: condensatori a isolante metallico-semiconduttore (MIS), transistor a effetto di campo a isolante metallico-semiconduttore (MISFET), sensori di ioni FED e applicazioni, ISFET di pH, LAPS, EnFET, sensori di gas FED. Sensori di gas a ossido di metallo semiconduttore Metodi di trasduzione dell'elettrochimica dinamica: analisi amperometrica, metodi allo stato stazionario, cronoamperometria a potenziale costante, polarografia, Voltammetria a scansione lineare (LSV) e Voltammetria ciclica (CV), Voltammetria a impulsi, Voltammetria ad onda quadra (SWV), Microscopia elettrochimica a scansione. Biosensori amperometrici: sensori enzimatici amperometrici di prima, seconda e terza generazione, mediatori organici e inorganici, trasferimento di elettroni mediante polimeri redox. Sensori di affinità elettrochimica. Sensori elettrochimici di acidi nucleici. Sensori basati sull'impedenza elettrica: sensori di affinità, sensori conduttometrici, sensori impedimetrici per gas e vapori Sensori ottici: guide d'onda ottiche, trasduzione senza etichetta, spettrometria di risonanza plasmonica di superficie (SPR). Nanocristalli semiconduttori (Quantum Dots), nanotubi di carbonio come etichette ottiche, nanoparticelle metalliche nel rilevamento ottico Sensori di massa: sensori di onde acustiche, microbilancia a cristalli di quarzo (QCM), sensori di gas e vapore QCM, sensori di affinità e sensori di acido nucleico. Sensori microcantilever.

Bănică, F.-G. (2012). Chemical sensors and biosensors: Fundamentals and applications. John Wiley & Sons.

Lo studente dovrà elaborare una proposta progettuale (4-6 pagine) su un sensore o un biosensore nuovo o migliorativo. Formato: PDF con struttura secondo il format presente su Classroom insieme al materiale didattico del corso: - Principio di funzionamento - Materiali e metodi proposti - Potenziali applicazioni - Bibliografia essenziale Presentare e discutere il progetto in sede d'esame orale (15-20 minuti): - Illustrazione delle scelte progettuali - Risposta a domande tecniche - Analisi critica di limiti e sviluppi futuri Criteri di valutazione: - Originalità e fattibilità - Correttezza scientifica - Chiarezza espositiva - Capacità di analisi critica

Sensori e Biosensori: Definizione e Componenti Metodi di riconoscimento e selettività: riconoscimento per interazioni di affinità, per acidi nucleici, per enzimi, per cellule e tessuti di origine biologica Metodi di trasduzione: trasduzione termometrica, trasduzione basata su effetti meccanici, trasduzione resistiva e capacitiva, trasduzione elettrochimica, trasduzione ottica Configurazione, fabbricazione e calibrazione del sensore: array di sensori, naso artificiale e lingua artificiale, sensori nei sistemi di analisi in flusso, applicazioni Enzimi e sensori enzimatici: componenti enzimatici e cofattori, ossidasi, deidrogenasi, idrolasi, liasi, metodi di trasduzione in biosensori enzimatici, sensori multienzimatici, cinetica enzimatica, sensori di inibizione enzimatica Produzione di sensori chimici: immobilizzazione covalente e non covalente su superfici solide, supporti e modifica del supporto, reazioni di affinità, strati molecolari sottili, autoassemblaggio, metodi chimici sol-gel, idrogel, polimeri conduttori, intrappolamento in materiali mesoporosi, membrane polimeriche. Metodi di microfabbricazione nella tecnologia dei sensori chimici Riconoscimento basato sull'affinità: immunosensori, metodi di immobilizzazione negli immunosensori, formati di test immunologici, microarrays di proteine e peptidi, recettori biologici, recettori artificiali Acidi nucleici nei sensori chimici: struttura e proprietà, analoghi, ibridazione, riconoscimento di composti non nucleotidici, riconoscimento da parte di aptameri di acidi nucleici, immobilizzazione di acidi nucleici, metodi di trasduzione, microarray di DNA Applicazioni di nanomateriali nei sensori chimici: nanomateriali metallici, nanomateriali di carbonio, nanofibre polimeriche e inorganiche, micro e nanoparticelle magnetiche, nanomateriali semiconduttori, dendrimeri Sensori Termochimici: Trasduttori di Temperatura, Sensori Termici Enzimatici, Principi di Trasduzione Termica nei Sensori Enzimatici, Sensori Termocatalitici per Gas Combustibili Sensori Potenziometrici: Termodinamica della Cella Galvanica, Elettrodi di Riferimento, Selettività e Parametri Analitici. Sensori ionici potenziometrici, sensori ionici, recettori molecolari, scambiatori e recettori ionici, polimeri a impronta molecolare, polimeri conduttori. Sensori di gas potenziometrici. Sensori basati su dispositivi elettronici a semiconduttore: condensatori a isolante metallico-semiconduttore (MIS), transistor a effetto di campo a isolante metallico-semiconduttore (MISFET), sensori di ioni FED e applicazioni, ISFET di pH, LAPS, EnFET, sensori di gas FED. Sensori di gas a ossido di metallo semiconduttore Metodi di trasduzione dell'elettrochimica dinamica: analisi amperometrica, metodi allo stato stazionario, cronoamperometria a potenziale costante, polarografia, Voltammetria a scansione lineare (LSV) e Voltammetria ciclica (CV), Voltammetria a impulsi, Voltammetria ad onda quadra (SWV), Microscopia elettrochimica a scansione. Biosensori amperometrici: sensori enzimatici amperometrici di prima, seconda e terza generazione, mediatori organici e inorganici, trasferimento di elettroni mediante polimeri redox. Sensori di affinità elettrochimica. Sensori elettrochimici di acidi nucleici. Sensori basati sull'impedenza elettrica: sensori di affinità, sensori conduttometrici, sensori impedimetrici per gas e vapori Sensori ottici: guide d'onda ottiche, trasduzione senza etichetta, spettrometria di risonanza plasmonica di superficie (SPR). Nanocristalli semiconduttori (Quantum Dots), nanotubi di carbonio come etichette ottiche, nanoparticelle metalliche nel rilevamento ottico Sensori di massa: sensori di onde acustiche, microbilancia a cristalli di quarzo (QCM), sensori di gas e vapore QCM, sensori di affinità e sensori di acido nucleico. Sensori microcantilever.

Bănică, F.-G. (2012). Chemical sensors and biosensors: Fundamentals and applications. John Wiley & Sons.

Lo studente dovrà elaborare una proposta progettuale (4-6 pagine) su un sensore o un biosensore nuovo o migliorativo. Formato: PDF con struttura secondo il format presente su Classroom insieme al materiale didattico del corso: - Principio di funzionamento - Materiali e metodi proposti - Potenziali applicazioni - Bibliografia essenziale Presentare e discutere il progetto in sede d'esame orale (15-20 minuti): - Illustrazione delle scelte progettuali - Risposta a domande tecniche - Analisi critica di limiti e sviluppi futuri Criteri di valutazione: - Originalità e fattibilità - Correttezza scientifica - Chiarezza espositiva - Capacità di analisi critica