Il corso comprende una serie di lezioni al nesso tra biologia strutturale, biochimica e biologia cellulare. Un obiettivo importante di queste lezioni, e quello della biologia molecolare strutturale, è comprendere la biologia nei dettagli molecolari correlati alle funzioni dei diversi atomi: carbonio, azoto e ossigeno, fosforo, zolfo, ecc. Il cosiddetto dogma centrale della biologia molecolare: “il DNA è trascritto in RNA che codifica per le proteine” funge da principio organizzativo di questo corso. Le informazioni biologiche fluiscono dal DNA all'RNA alle proteine. E anche le informazioni nel DNA vengono replicate. L'importanza centrale del flusso di informazioni in biologia è indicata dal rigoroso controllo che le cellule esercitano sulle reazioni biochimiche sottostanti. Questo corso sarà implementato nella cosiddetta modalità 'flipped. Prima di ogni incontro di classe, gli studenti esamineranno il materiale di lettura, ascolteranno i video delle lezioni. Il tempo in classe sarà dedicato alla discussione/domande sulla lezione, revisione di porzioni selezionate della lezione, risoluzione problemi.

Questo seminario tratterà la progettazione e la preparazione di materiali ibridi luminescenti su scala nanometrica e submicrometrica che incorporano ioni di terre rare, con particolare attenzione alla loro applicazione nell'imaging cellulare e nella nanotermometria. L'accento sarà posto su come l'ingegneria strutturale e compositiva su scala nanometrica consenta un controllo preciso della risposta ottica e della funzionalità. Verranno presentate tre piattaforme di materiali distinte, ciascuna basata su una diversa strategia di generazione della luce. Verranno esaminati i principali processi ottici, tra cui l'emissione downshifting, la luminescenza potenziata dai plasmoni e la conversione verso l'alto. Verranno forniti esempi selezionati che dimostrano le prestazioni di questi sistemi nell'imaging biologico e nel rilevamento della temperatura, al fine di evidenziare le potenziali applicazioni di questi ibridi luminescenti in campo biomedico.

I composti deuterati e triziati svolgono un ruolo fondamentale in diverse discipline, tra cui la chimica, la biologia e la scienza dei materiali.[1a] Le molecole triziate fungono da radiotraccianti indispensabili nella scoperta di farmaci, facilitando studi cruciali sull'assorbimento, la distribuzione, il metabolismo e l'escrezione (ADME).[1b] Al contrario, i composti deuterati sono fondamentali nella metabolomica, consentendo una quantificazione precisa attraverso la standardizzazione interna. Inoltre, l'incorporazione strategica del deuterio in specifiche posizioni molecolari può modulare i tassi di metabolismo, mitigare la formazione di metaboliti tossici in vivo e migliorare le prestazioni e la stabilità degli emettitori essenziali nei dispositivi OLED e nella bioimmaginistica. Pertanto, lo sviluppo di metodi efficienti e selettivi per l'incorporazione in fase avanzata di isotopi dell'idrogeno in molecole complesse è di fondamentale importanza. [1c-d] In questo contesto, verrà riassunto lo sviluppo di reazioni di scambio di isotopi dell'idrogeno (HIE) nanocatalizzate [1e] che consentono la marcatura di numerose sottostrutture (alchilammine [2a-b], tioeteri [2c], eterocicli [2a, 2d-e]) in molecole complesse attraverso processi selettivi di attivazione C-H utilizzando nanoparticelle di Ru. Queste reazioni trovano utilità pratica nella sintesi di materiali di riferimento LC-MS/MS deuterati, inclusi oligonucleotidi[2e], e farmaci triziati con elevate attività molari. Fondamentalmente, i calcoli teorici chiariscono il ruolo dei dimetallacicli come intermedi chiave, che determinano le regioselettività dei processi di attivazione C-H sulla superficie dei nanocluster di Ru. Verrà quindi discussa la possibilità di regolare la reattività delle nanoparticelle di Ru nel contesto delle reazioni di deuterazione C-H con ligandi organici [3] e di generare nanocluster cataliticamente attivi (Ir [4] e Rh [5]) in situ da precatalizzatori stabili all'aria e disponibili in commercio. Per concludere, verrà presentato un nuovo approccio per ottenere composti deuterati con arricchimenti isotopici massimizzati utilizzando il concetto di ricircolo nella tecnologia a flusso continuo[6] e una trasformazione catalizzata dal Ni che consente l'incorporazione precisa del deuterio nella posizione α dell'azoto dell'azina[7].

1. a) J. Atzrodt et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 3022; b) V. Derdeau et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202306019; c) J. Atzrodt et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1758; d) S. Kopf et al., Chem. Rev. 2022, 122, 6, 6634; e) M. Lepron et al., Acc. Chem. Res. 2021, 1465
2. a) G. Pieters et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 230; b) C. Taglang et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 10474; c) L. Gao et al., Chem. Commun. 2018, 54, 2986; d) V. Pfeifer et al., Chem. Eur. J. 2020, 26, 4988; e) A. Palazzolo et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 4891
3. A. Palazzolo et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 20879 
4. M. Daniel-Bertrand, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 21114.
5. E. Levernier et al., J. Am. Chem. Soc. Au 2022, 801
6. K. Tatoueix et al., Nat. Comm. 2025, 
7. C. Tatol et al., submitted

Il corso è articolato in due moduli di 4 ore ciascuno e mira a fornire le conoscenze di base per l’esplorazione, la preparazione e l’analisi dei dati biologici, con strumenti applicabili anche ad altre discipline, utilizzando il software statistico open-source R. Il primo modulo, di livello base, introduce le principali procedure per la visualizzazione e la riorganizzazione dei dataset e per la produzione di grafici esplorativi utili a impostare le analisi successive, includendo un esempio di regressione lineare multivariata. Il secondo modulo, di livello avanzato, affronta l’analisi di dataset che non soddisfano le assunzioni della regressione lineare, introducendo i Generalized Linear Models come strumento per l’analisi di dati più complessi.

Nel corso vengono mostrate le applicazioni emergenti dei materiali polimerici in ambito microelettronico. Queste nuove prospettive potranno mantenere vivo l'interesse futuro verso i polimeri in un mondo in cui si cerca sempre più di ridurre l'impiego quotidiano di materie plastiche.

La lezione si focalizzerà sullo studio del metabolismo energetico in diversi modelli. Nella prima parte verrà discussa l’importanza dello studio del metabolismo cellulare, insieme ad alcuni esempi. Inoltre, saranno esaminate le molecole chiave e i più popolari approcci/tecniche utilizzate in ricerca per la valutazione dello status energetico in modelli in vitro e in vivo. Nella seconda parte, sarà introdotto il tessuto adiposo e verrà mostrato un esempio pratico di ricerca riguardante questo tessuto come bersaglio per il miglioramento di condizioni patologiche.

Le cellule staminali esistono davvero come entità distinte, oppure sono cellule che occupano transitoriamente uno specifico stato regolatorio?
La vita multicellulare è nata sotto un vincolo fondamentale: l’aumento della complessità richiede specializzazione, ma la sopravvivenza nel tempo richiede rinnovamento. La differenziazione rende possibile la funzione, ma riduce la plasticità. La stemness può allora essere interpretata come la soluzione evolutiva a questa tensione — non come un tipo cellulare fisso, ma come uno stato dinamico capace di conciliare impegno e reversibilità.
Nel seminario, la stemness verrà riletta come proprietà emergente di reti regolatorie e del contesto cellulare. Attraversando tempi evolutivi e sistemi biologici diversi, dalle prime forme multicellulari ai tessuti dei mammiferi, analizzeremo come le cellule negoziano identità, destino e plasticità.
La possibilità di riprogrammare cellule differenziate verso uno stato pluripotente ha profondamente messo in discussione le gerarchie classiche, mostrando quanto l’identità cellulare sia più fluida di quanto immaginato. Più che un albero rigidamente ramificato, il destino cellulare può essere descritto come un paesaggio di stati accessibili.
Infine, discuteremo come la riattivazione o la destabilizzazione di stati stem-like contribuisca alla patologia, in particolare nel cancro, dove la plasticità diventa un motore di adattamento e resistenza terapeutica.
La stemness verrà quindi proposta non come una categoria cellulare, ma come una strategia dinamica inscritta nella logica stessa della vita multicellulare.

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Il corso offre una panoramica dei sistemi CRISPR-Cas, partendo dalle origini evolutive e dalla logica molecolare dell'immunità procariotica. Esploreremo l'espansione del toolkit CRISPR oltre la semplice rottura della doppia elica, includendo base editing, prime editing e modulazione epigenetica. Valuteremo le strategie di veicolazione per i sistemi mammiferi - dai vettori virali alle nanoparticelle lipidiche - per concludere con i framework pratici per la progettazione sperimentale.

Il seminario illustra le potenzialità della tecnica FORS quale metodo di indagine preliminare per la caratterizzazione di materiali solidi colorati e della tecnica XRF quale metodo di analisi elementare per la caratterizzazione di materiali solidi, con esempi pratici di analisi su materiali di varia natura (pigmenti, minerali e rocce, metalli, vetri, materiali ceramici, ecc). I dottorandi sono invitati a portare campioni di loro interesse.

Esamineremo la logica degli screening CRISPR pooled come strumento per analizzare sistemi biologici complessi e identificare nuovi bersagli terapeutici. Il corso copre l’intera pipeline sperimentale: dalla costruzione di librerie di gRNA all’esecuzione pratica della pressione selettiva in popolazioni cellulari e all'analisi dei dati. Particolare rilievo sarà dato alle diverse applicazioni dello screening nella scoperta di bersagli molecolari per farmaci e nella modellistica delle malattie.

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Il corso offre un’analisi approfondita delle due principali strategie terapeutiche d’avanguardia in oncologia: (i) le terapie molecolari mirate, finalizzate a inibire driver oncogenici chiave e vie di segnalazione deregolate nelle cellule tumorali, e (ii) gli approcci immunoterapici volti a ripristinare e potenziare la risposta immunitaria anti-tumorale. Il melanoma metastatico sarà presentato come modello paradigmatico per esaminare criticamente queste modalità di trattamento, con particolare attenzione ai meccanismi molecolari e cellulari alla base della resistenza terapeutica e dell’adattamento tumorale.

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Il corso si propone di fornire le basi dei metodi multivariati per l’identificazione di biomarcatori a partire da dati chimici, omici e spettrali, basati sull’uso di metodi di classificazione e di machine learning. Saranno forniti esempi in ambito biomedico, ambientale e alimentare.

Le interazioni proteina-proteina e proteina-ligando svolgono ruoli essenziali in molti processi biologici, tra cui le vie di segnalazione, la regolazione trascrizionale e numerose altre reazioni metaboliche. Per comprendere il ruolo di tali interazioni nei processi biologici è importante studiare le dinamiche di interazione che descrivono la stechiometria dei complessi, l’energia libera di legame e la loro cooperatività di legame come comunicazione inter-molecolare. Questi parametri biochimici sono complementari agli studi di biologia strutturale. In particolare, le componenti entalpiche ed entropiche dell’energia libera di legame sono correlate agli aspetti meccanicistici dell’interazione e sono state ampiamente sfruttate negli studi per la scoperta di farmaci.
L’obiettivo di questo corso è la descrizione degli aspetti pratici e teorici dei metodi biofisici utilizzati per misurare la stechiometria e l’affinità delle interazioni che coinvolgono le proteine. In particolare, il corso si concentrerà sul potenziale applicativo delle seguenti tecniche nel campo della biochimica e della biologia strutturale: i) SAXS; ii) calorimetria (ITC); iii) fluorimetria a scansione differenziale (DSF); iv) risonanza plasmonica di superficie (SPR) e v) termoforesi su microscala (MST).

Le interazioni tra proteine e le interazioni proteina-ligando svolgono un ruolo essenziale in molti processi biologici, tra cui le vie di segnalazione, la regolazione trascrizionale e numerose altre reazioni metaboliche. Per comprendere il ruolo di tali interazioni proteiche nei processi biologici è importante studiare le dinamiche di interazione che descrivono la stechiometria dei complessi, l'energia libera di legame e la loro cooperatività di legame come comunicazione intermolecolare. Questi parametri biochimici sono complementari agli studi di biologia strutturale. In particolare, le componenti entalpiche ed entropiche dell'energia libera di legame si riferiscono direttamente agli aspetti meccanicistici del legame e sono state ampiamente sfruttate nella ricerca farmacologica. L'obiettivo di questo corso è la descrizione degli aspetti pratici e teorici dei metodi biofisici utilizzati per misurare la stechiometria e l'affinità di molte interazioni proteiche. In particolare, il corso si concentrerà sul potenziale di applicazione delle seguenti tecniche nel campo della biochimica e della biologia strutturale: i) diffusione dei raggi X a piccolo angolo; ii) calorimetria di titolazione isotermica (ITC); iii) fluorescenza a scansione differenziale (DSF); iv) risonanza plasmonica di superficie (SPR) e v) termoforesi su microscala (MST).

Cosa sono i semiconduttori? Perché sono così importanti nella tecnologia moderna? In questo breve corso acquisirai conoscenze fondamentali su questi materiali, con particolare attenzione alle proprietà che li rendono altamente desiderabili per l'attuale microelettronica. Una breve panoramica storica illustrerà come gli studi fondamentali abbiano portato alla sintesi dei primi transistor. Le proprietà dei semiconduttori saranno discusse e illustrate sulla base della loro struttura atomica e verrà fornita una panoramica delle tecniche sperimentali per affrontare il trasporto dei portatori nei semiconduttori.

Corso della LM in Scienze chimiche, aperto a dottorandi e insegnanti di Chimica/Scienze, con la finalità di individuare strategie didattiche fondate sul coinvolgimento dello studente come soggetto attivo e dialogante, sfruttando il confronto tra docenti in servizio e laureandi/dottorandi intenzionati ad intraprendere la carriera di insegnante sulle problematiche connesse con il processo di insegnamento/apprendimento della Chimica nella scuola e nell’università.

Corso della LM in Scienze chimiche, aperto a dottorandi e insegnanti di Chimica/Scienze, con la finalità di individuare strategie didattiche fondate sul coinvolgimento dello studente come soggetto attivo e dialogante, sfruttando il confronto tra docenti in servizio e laureandi/dottorandi intenzionati ad intraprendere la carriera di insegnante sulle problematiche connesse con il processo di insegnamento/apprendimento della Chimica nella scuola e nell’università.

Corso per insegnanti aperto ai dottorandi. Il corso ha l'obiettivo di presentare dei semplici esperimenti di chimica che possono essere riproposti nelle scuole per illustrare e sensibilizzare gli alunni su temi di attualità. In particolare, il corso si articola in quattro giornate in cui saranno affrontate tematiche collegate a sostenibilità, riciclo, chimica verde, ambiente. Dove possibile, le esperienze verranno proposte in modo modulare per poterle adattare a scuole diverse.

Il corso (48 ore, 6 CFU) integra lezioni teoriche e attività applicative con l’obiettivo di fornire strumenti metodologici per la progettazione didattica nelle scienze della vita. Affronta temi quali tassonomia, evoluzione, biodiversità ed ecologia, con particolare attenzione al metodo sperimentale. Il percorso è orientato allo sviluppo di competenze per la progettazione di attività e lezioni per la scuola secondaria, e prevede esercitazioni pratiche e una visita a un Museo di Storia Naturale.

LOCANDINA EVENTO 28-05-2026

Il seminario riassumerà i fondamenti teorici e le applicazioni dei metodi strutturali di natura cristallografica e non solo. Nel dettaglio si descriveranno i metodi di indagine della struttura  delle molecole e di materiali di interesse chimico e fisico e di macromolecole biologiche.

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