23737 - CHIMICA BIOANALITICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce le basi delle convenzionali tecniche analitiche spettroscopiche e separative e delle metodologie bioanalitiche, è in grado di interpretare un dato analitico e di selezionare i metodi di analisi più appropriati. Al termine del laboratorio, lo studente è in grado di applicare protocolli relativi alle materie trattate in modo teorico.

Contenuti

Modulo 1 - Lezioni frontali (4 CFU, 32 ore)

- Elaborazione dei dati sperimentali (6 ore). Errori nelle misure sperimentali; applicazioni della statistica alla descrizione ed interpretazione dei dati sperimentali; test statistici di significatività; cifre significative; propagazione degli errori.

- Analisi quantitativa, calibrazione e validazione (6 ore). Costruzione di una curva di calibrazione; curve di calibrazione lineari, linearizzate e non lineari; principi della analisi di regressione lineare e non lineare; valutazione della qualità di una curva di calibrazione; metodi di calibrazione: calibrazione esterna, interna e con aggiunta di standard; validazione di un metodo analitico; caratteristiche di un metodo analitico: accuratezza, precisione, selettività, intervallo lineare e intervallo dinamico, LOD, LOQ, robustezza.

- Metodi strumentali di analisi (10 ore). Spettrofotometria UV-Vis: spettro elettromagnetico e interazione radiazione/materia, assorbimento della luce, legge di Lambert-Beer e limiti di validità, errore spettrofotometrico, analisi quantitativa, analisi di miscele, strumentazione per misure di assorbimento; fluorimetria: emissione della luce, fluorescenza e fosforescenza, spettri di eccitazione ed emissione, analisi quantitativa, strumentazione per misure di emissione; metodi potenzionetrici: processi elettrochimici, equazione di Nernst, elettrodi classici e ionoselettivi, elettrodo a vetro per misure di pH; tecniche cromatografiche: classificazione dei metodi separativi, teoria dei processi separativi, sviluppo ed ottimizzazione di un metodo cromatografico, cromatografia in fase liquida planare (es. TLC) e in colonna, cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC), strumentazione per HPLC; cenni su tecniche di spettrometria di massa: spettri di massa e di frammentazione, identificazione degli analiti, strumentazione.

- Metodi bioanalitici (10 ore). Metodi enzimatici: cinetica enzimatica, equazione di Michaelis-Menten, reazioni enzimatiche semplici ed accoppiate, metodi cinetici e a punto finale, determinazione di enzimi, substrati enzimatici e altre specie, rivelazione dei prodotti di una reazione enzimatica (metodi spettrofotometrici diretti, metodi basati su derivati ottenuti mediante reazioni chimiche o generati enzimaticamente, metodi fluorimetrici, metodi non spettroscopici); metodi immunologici: interazione antigene-anticorpo, metodi immunologici diretti e basati su traccianti, metodi immunometrici competitivi e non competitivi, metodi immunometrici omogenei ed eterogenei, produzione e caratterizzazione di anticorpi, traccianti, tecniche di immobilizzazione, tecniche di rivelazione (colorimetrica, fluorescente e chemiluminescente), sviluppo ed ottimizzazione di un metodo immunologico.

Modulo 2 - Esercitazioni di laboratorio (2 CFU, 30 ore)

Esercitazioni pratiche con applicazione delle tecniche analitiche (spettrofotometriche, potenziometriche, separative) e bioanalitiche (metodi enzimatici ed immunologici) trattate nelle lezioni teoriche. Tutte le esercitazioni di laboratorio includono l’analisi di un campione incognito e l’elaborazione dei risultati sperimentali ottenuti per ricavare la sua concentrazione.

Testi/Bibliografia

Slide PowerPoint delle lezioni, materiale didattico integrativo (es. approfondimenti, filmati, esercizi, quiz), istruzioni per le esercitazioni di laboratorio e per la stesura delle relazioni saranno reperibili su “Virtuale” (https://virtuale.unibo.it, accesso con credenziali riservato agli studenti iscritti all'Università di Bologna).

Testi consigliati
- J.F. Holler, S.R. Crouch. Fondamenti di chimica analitica, 3° Ed. (EdiSES, 2015).
- D.C. Harris. Chimica analitica quantitativa, 3° Ed. (Zanichelli, 2017).
- G. Filatrella, P. Romano. Elaborazione statistica dei dati sperimentali, 2° Ed. (EdiSES, 2022).
- M. Grotti, F. Ardini. Il laboratorio di chimica analitica, 1° Ed. (EdiSES, 2022).
- A. Manz, P.S. Dittrich, N. Pamme, D. Iossifidis. Bioanalytical chemistry, 2° Ed. (Imperial College Press, 2015).

Metodi didattici

L'insegnamento si compone di un modulo di lezioni frontali ed un modulo di esercitazioni di laboratorio. Nel corso delle lezioni frontali verranno presentati e discussi gli argomenti del corso, con approfondimenti teorici ed esempi esplicativi. Nelle esercitazioni di laboratorio lo studente acquisirà la conoscenza di tecniche (bio)analitiche strumentali e la manualità necessaria per poter operare in un laboratorio secondo principi di qualità e sicurezza. Le esercitazioni includono l’analisi di campioni incogniti: lo studente elaborerà i risultati facendo uso degli strumenti appresi durante in corso e presenterà una relazione per ogni esercitazione.

La frequenza alle esercitazioni di laboratorio è obbligatoria (è necessario svolgere almeno l’80% delle esperienze).

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento da parte di tutti gli studenti (compresi tutti gli studenti internazionali incoming, es. ERASMUS) dei moduli 1 e 2 in modalità e-learning (https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio) e la partecipazione al modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio ("studiare"--"formazione obbligatoria su sicurezza e salute").

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Verifica delle conoscenze su tutto il programma svolto a lezione mediante le seguenti prove.
- Esame orale sugli argomenti affrontati durante il corso, volto ad accertare l'acquisizione da parte dello studente delle conoscenze e delle abilità attese. In particolare, verranno valutate la conoscenza delle procedure di elaborazione e valutazione dei dati sperimentali e la comprensione dei principi delle procedure delle tecniche analitiche e bioanalitiche strumentali.
- Valutazione delle esercitazioni di laboratorio condotta sulla base delle relazioni presentate dallo studente. Verranno prese in considerazione la correttezza delle procedure utilizzate per l’elaborazione dei dati sperimentali e la concordanza dei risultati ottenuti con le concentrazioni dei campioni incogniti.
Il voto finale consisterà nella somma dei voti ottenuti nell’esame orale (massimo 20/30) e nelle esercitazioni di laboratorio (massimo 10/30). La consegna delle relazioni secondo le modalità che verranno illustrate durante le esercitazioni di laboratorio è indispensabile per sostenere l’esame finale.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore per lezioni in aula, laboratorio per le esercitazioni pratiche attrezzato con la strumentazione necessaria. Tutto il materiale didattico verrà messo a disposizione in formato elettronico su “Virtuale” (https://virtuale.unibo.it, accesso con credenziali riservato agli studenti iscritti all'Università di Bologna).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Massimo Guardigli