Laurea magistrale in Molecular and medical biotechnology

Supramolecular chemistry of biological systems

Codice insegnamento
4S003661
Docente
Michael Assfalg
Coordinatore
Michael Assfalg
crediti
6
Settore disciplinare
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Lingua di erogazione
Inglese
Periodo
I semestre dal 1-ott-2019 al 31-gen-2020.

Orario lezioni

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Obiettivi formativi

Il corso si occupa dei fondamenti della chimica supramolecolare, il dominio della chimica al di là delle molecole, in contesti biologici. La disciplina si concentra sui sistemi chimici costituiti da un numero discreto di subunità o componenti molecolari assemblate. Concetti importanti che sono stati dimostrati dalla chimica supramolecolare includono l'autoassemblaggio molecolare, il ripiegamento biomolecolare, il riconoscimento molecolare, la chimica recettore-ospite, e le architetture molecolari. Gli studenti sviluppano una comprensione delle forze motrici delle associazioni supramolecolari e di come sfruttarle per applicazioni nel campo delle biotecnologie e della biomedicina.

Programma

- Concetti. Interazioni non covalenti reversibili tra le molecole, tra cui legami idrogeno, coordinazione del metallo, le forze idrofobiche, forze di van der Waals, interazioni pi-pi, elettrostatiche. Legame con molecole cationiche, anioniche, e neutre.
- Sistemi biologici supramolecolari: complessi proteina-proteina e proteina-ligando, acidi nucleici, virus, membrane, cellule.
- Metodi. Spettroscopia di fluorescenza, calorimetria, spettroscopia NMR.
- Auto-assemblaggio e auto-organizzazione. Termodinamica di auto-assemblaggio. Effetti templati. Aggregazione proteica, formazione di fibrille.
- Riconoscimento molecolare. Sistemi chimici host-guest. Complessi recettore-ligando. Modello di chiave-serratura. Pre-organizzazione e complementarità. Effetti dinamici e legame allosterico. Progettazione razionale di farmaci. Gli inibitori di interazioni proteina-proteina. Antibiotici supramolecolari.
- Sintesi guidate da templati. Sistemi di incapsulamento per la catalisi. Sistemi catalitici. Enzimi artificiali.
- Trasporto molecolare e rilascio. Incapsulamento e meccanismi di rilascio mirati. Trasportatori di farmaci liposomiali. Ciclodestrine.
- Interazioni biomolecole-nanoparticelle. La corona biomolecolare di nanoparticelle. Gli effetti delle nanoparticelle sulla stabilità e la struttura delle proteine. Nanosistemi ibridi. Funzionalizzazione delle nanoparticelle con biomolecole.

Testi di riferimento
Autore Titolo Casa editrice Anno ISBN Note
Jonathan W. Steed & Jerry L. Atwood Supramolecular chemistry John Wiley & Sons 2009 978-0-470-51234-0
Peter J. Cragg Supramolecular chemistry. From biological inspiration to biomedical applications. Springer 2010 978-90-481-2581-4

Modalità d'esame

Attraverso un esame orale viene verificato che lo studente abbia appreso le basi chimiche delle interazioni supramolecolari, ovvero i principi che guidano i meccanismi di riconoscimento molecolare. Lo studente dovrà inoltre mostrare di essere in grado di saper discutere in maniera approfondita i sistemi biologici supramolecolari principali, tra cui in particolare i complessi biomolecolari, le superstrutture, gli aggregati, ed i sistemi vescicolari. Sarà richiesta la conoscenza di esempi di applicazioni della chimica supramolecolare in ambito biomedico.





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