Fundamentals of Biophysics at the Nanoscale

Anno accademico 2020/2021
Docente Stefano Luin

Didattica integrativa

Francesco Cardarelli, Ciclo Di Seminari

Exercises

Examination procedure

Prova orale

Prerequisites

Consigliato per il corso di perfezionamento in Nanoscienze, suggerito per i corsi in Neuroscienze, Metodi e Modelli per le Scienze Molecolari, adatto anche al corso di perfezionamento in Fisica.
Prerequisiti: principi basilari in ottica, in chimica organica ed inorganica, in meccanica quantistica.

Syllabus

Misure in microscopia e spettroscopia [1-4]

Rumore nelle misure, incertezze sperimentali, cenni su distribuzioni di probabilità, propagazione degli errori.
Microscopia in trasmissione, riflessione, epifluorescenza. Ingrandimento e risoluzione; tecniche di contrasto; aberrazioni (sferica, cromatica); cenni su dicroici e filtri ottici.
Microscopia confocale: implementazioni, funzione di allargamento del punto, cenni su deconvoluzione, confronto con microscopia a 2 fotoni e TIRF.
Interazione luce-materia: fondamenti (anche quantomeccanici) e strumentazioni per assorbimento, fluorescenza, Raman, eccitazione a più fotoni. Diagrammi di Jablonski e proprietà della fluorescenza. Fluorofori organici: struttura chimica ed utilizzo in microscopia a fluorescenza. Cenni sui quantum dots. Proteine fluorescenti della famiglia della GFP.
La diffusione ed il moto browniano. Tecniche di microscopia a fluorescenza: colocalizzazione, FRAP e tecniche analoghe, FRET, FLIM (fondamenti, strumenti, metodo dei fasori), FCS, superamento del limite di diffrazione (RESOLFT, STED, F-PALM, SIM), spettroscopia e tracking di singole molecole.

Basi di biologia molecolare e cellulare [5]
Vedi didattica integrativa.

Introduzione alla struttura e alla dinamica di molecole biologiche [6]

Basi di elettrofisiologia e microscopia in-vivo

Vedi cicli di seminari

Bibliographical references

[1] "Introduzione all'Analisi degli Errori", J. R. Taylor (Cap. 1-4, 9, 11)
[2] "Microscopy from the very beginning", Dr. H. G. Kapitza, © Carl Zeiss Jena GmbH, 1997, 2nd revised edition, disponibile on-line
[3] "Introduction to Confocal Fluorescence Microscopy", Michiel Müller, edited by SPIE press (WA, USA), second edition (2006)
[4] "Fluorescence Applications in Biotechnology and Life Sciences", Ewa M. Goldys ed. (2009), pubblicato da John Wiley & Sons (Hoboken, NJ, USA). Cap. 1-6, 9-11, 16.
[5] "Biologia Molecolare della Cellula", B. Alberts et al. (estratti)
[6] "Biophysical Chemistry", Cantor and Schlimmel; Part I