L’insegnamento si propone di fornire allo studente gli strumenti teorici e sperimentali per la preparazione, lo studio, lo sviluppo e l’applicazione di nanomateriali per le biotecnologie, usate in ambito di tutela dell’ambiente e della salute. Saranno considerati nanomateriali a base inorganica opportunamente attivati e funzionalizzati con proprietà specifiche, quali diagnostiche e sensoriali, di trasporto di materiali o sostanze, di attività catalitica per processi produttivi e di trasformazione delle risorse, anche in una ottica di sviluppo sostenibile. Il corso prevede anche alcune esperienze di laboratorio per fornire manualità pratica e competenze complementari. Il laboratorio permetterà di affinare ulteriormente le capacità critiche e analitiche richieste per un’ottimale progettazione, preparazione, caratterizzazione chimico-fisica e applicazione di nanomateriali inorganici funzionalizzati nell’ambito delle biotecnologie.
scheda docente materiale didattico
Nanomateriali: definizione e peculiarità. Tipologie di nanomateriali (organici, inorganici, ibridi organico-inorganici). Importanza della superficie in nanomateriali. Fenomeni influenzati dalla superficie. Aspetti termodinamici di fasi nanometriche. Nanostrutture gerarchiche. Nanomateriali 1D e 2D. Cenni alla teoria delle bande. Nanomateriali semiconduttori e Quantum Dots. Proprietà elettroniche e spettroscopiche. Carbon Dots luminescenti. Nanoparticelle di metalli nobili e loro proprietà plasmoniche. Nanocompositi organico-inorganici. Nanostrutture multifunzionali attivabili da stimoli esterni per diagnostica, drug-delivery e per trattamenti curativi in nanomedicina. Sintesi di nanoparticelle in soluzione con metodiche “green chemistry”. Strategie per ottenere diverse porosità, dimensioni e morfologie (nanosfer, nanocubes, nanorods, core@shell) di nanoparticelle. Funzionalizzazione superficiale di nanoparticelle inorganiche. Analisi chimico-fisica di nanostrutture. Indagini spettroscopiche: fluorescenza, UV-vi-visibile, NIR e infrarosso). Scattering dinamico della luce.
ESPERIENZE DI LABORATORIO (32-36 h)
1) Approccio bottom up: sintesi di nanoparticelle metalliche (Au, Ag) in soluzione acquosa.
2) Approccio top down: preparazione nanoparticelle polimeriche
3) Funzionalizzazione
4) Caratterizzazione spettroscopica delle nanoparticelle preparate nel campo ottico: UV-vis e e FTIR.
5) Indagine delle proprietà colloidali.
D. Vollath; Nanoparticles-nanocomposites-nanomaterials. An Introduction fo Beginners
Verrà fornito anche materiale dal docente
Programma
TEORIA (3 CFU = 24h)Nanomateriali: definizione e peculiarità. Tipologie di nanomateriali (organici, inorganici, ibridi organico-inorganici). Importanza della superficie in nanomateriali. Fenomeni influenzati dalla superficie. Aspetti termodinamici di fasi nanometriche. Nanostrutture gerarchiche. Nanomateriali 1D e 2D. Cenni alla teoria delle bande. Nanomateriali semiconduttori e Quantum Dots. Proprietà elettroniche e spettroscopiche. Carbon Dots luminescenti. Nanoparticelle di metalli nobili e loro proprietà plasmoniche. Nanocompositi organico-inorganici. Nanostrutture multifunzionali attivabili da stimoli esterni per diagnostica, drug-delivery e per trattamenti curativi in nanomedicina. Sintesi di nanoparticelle in soluzione con metodiche “green chemistry”. Strategie per ottenere diverse porosità, dimensioni e morfologie (nanosfer, nanocubes, nanorods, core@shell) di nanoparticelle. Funzionalizzazione superficiale di nanoparticelle inorganiche. Analisi chimico-fisica di nanostrutture. Indagini spettroscopiche: fluorescenza, UV-vi-visibile, NIR e infrarosso). Scattering dinamico della luce.
ESPERIENZE DI LABORATORIO (32-36 h)
1) Approccio bottom up: sintesi di nanoparticelle metalliche (Au, Ag) in soluzione acquosa.
2) Approccio top down: preparazione nanoparticelle polimeriche
3) Funzionalizzazione
4) Caratterizzazione spettroscopica delle nanoparticelle preparate nel campo ottico: UV-vis e e FTIR.
5) Indagine delle proprietà colloidali.
Testi Adottati
S. M. Lindsay; Introduction to Nanoscience; OxfordD. Vollath; Nanoparticles-nanocomposites-nanomaterials. An Introduction fo Beginners
Verrà fornito anche materiale dal docente
Bibliografia Di Riferimento
Nanostructured Materials based on Noble Metals for Advanced Biological Applications” Editor Iole Venditti Ed. MDPI ISBN 978-3-03928-833-5 (Pbk); ISBN 978-3-03928-834-2 https://doi.org/10.3390/books978-3-03928-834-2 (registering DOI) © 2020 by the authors; CC BY licence Pages: 124; Published: June 2020 (This book is a printed edition of the Special Issue Nanostructured Materials based on Noble Metals for Advanced Biological Applications that was published in Nanomaterials) “Advances in macromolecules: perspectives and applications” Editor M.V. Russo ( 325 pp, February 2010) Ed. Spinger UK ISBN: 978-90-481-3191-4; Iole Venditti is Co-author of Chapter 1: Nanostructured Macromolecules.Modalità Erogazione
Insegnamento frontale, e laboratorio. In caso di estensione di emergenza Covid, verrà valutata la possibilità di apprendimento a distanza.Modalità Frequenza
didattica frontale e laboratoriale (in presenza)Modalità Valutazione
La prova d'esame sarà orale, comprendente l'esposizione di un lavoro bibliografico su un argomento dell'Insegnamento e domande sui vari argomenti dell'Insegnamento. Particolare attenzione sarà inoltre rivolta alla padronanza dei concetti, delle metodiche, degli strumenti e delle tecniche usate nelle esperienze di laboratorio. Per la parte di laboratorio è richiesto un elaborato scritto riguardante le metodiche e i risultati ottenuti durante le esperienze.