Corso di laurea magistrale in Chimica Clinica Forense e dello Sport

Spettroscopie Ottiche e Magnetiche

Optical and Magnetic Spectroscopy

Anno accademico 2013/2014

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Note
• Altre informazioni
• Strumenti didattici

Obiettivi formativi

Risultati di apprendimento previsti e competenze da acquisire: - Padronanza della conoscenza dei principi fisici e chimico-fisici alla base delle tecniche spettroscopiche ottiche e magnetiche. - Capacità di interpretare dati ottenuti tramite tali tecniche. Capacità di progettare l’analisi spettroscopica (ottica e/o magnetica) di campioni di interesse clinico e/o forense tenendo conto delle specificità degli analiti, delle complessità delle matrici, e del tipo di informazione (ad es. qualitativa e/o quantitativa) richiesta. - Capacità di integrare l’utilizzo di tecniche spettroscopiche diverse per ottenere informazioni complementari sugli analiti. - Capacità di redigere una relazione scientifica di presentazione e discussione di dati sperimentali.

Programma

Il corso è costituito da due moduli complementari, uno dedicato alle spettroscopie ottiche e l’altro alle spettroscopie magnetiche, e per ciascuno saranno svolte sia lezioni in aula che esercitazioni in laboratorio.

Modulo di spettroscopie ottiche (5 CFU)

- Gli argomenti oggetto delle lezioni frontali riguarderanno aspetti di conoscenza sia dei principi fisici e chimico fisici che sono alla base della progettazione di misure di spettroscopia elettronica (sia di assorbimento che di emissione) e vibrazionale (IR) e della interpretazione dei risultati, sia dei principi di misura nelle varie modalità utili per lo studio di campioni di interesse clinico o forense (ad es, misure in trasmissione, ATR, riflettanza diffusa, e per la parte di fotoluminescenza, misure risolte nel tempo). Nel corso delle lezioni verrà proposta la risoluzione di alcuni esercizi, e saranno presentati presentati e discussi esempi di utilizzo delle spettroscopie ottiche in riferimento a casi di studio tratti dalla letteratura degli ambiti di riferimento.

- Le esercitazioni in laboratorio riguarderanno l’acquisizione di spettri elettronici (sia di assorbimento che di fotoluminescenza) e IR di campioni solidi e liquidi scelti in modo di dare occasione di utilizzare varie modalità di acquisizione degli spettri e di applicare quanto trattato trattato a lezione per l’interpretazione dei risultati.

Modulo di spettroscopie magnetiche (4 CFU)

La spettroscopia NMR, argomento principale del corso, è una tecnica che permette la caratterizzazione puntuale di molecole complesse, quali sono sovente le molecole di interesse biologico e farmacologico. Le tecniche NMR necessarie a tali applicazioni sono la spettroscopia NMR monodimensionale (1H ed eteronucleare), le tecniche NMR bidimensionali (omocorrelate ed eterocorrelate), la rilassometria, l’NMR allo stato solido. Queste vengono trattate a partire dai principi che sono alla base del loro funzionamento per arrivare all’interpretazione di differenti tipi di spettri NMR (mono e bidimensionali) di molecole complesse e alla caratterizzazione rilassometrica o mediante SSNMR di materiali solidi. Inoltre alcune applicazioni di interesse clinico e forense, quali la spettroscopia NMR di fluidi biologici e l’NMR in vivo vengono introdotte

Una parte  del corso è dedicata alla descrizione della risonanza magnetica per immagini (Imaging), tecnica che si fonda sull’NMR e che trova importanti applicazioni in campo diagnostico. A questo scopo viene descritto l’utilizzo in campo clinico dei mezzi di contrasto.

Infine viene data una breve descrizione dei principi di funzionamento della risonanza paramagentica di spin (EPR) e vengono interpretati gli spettri di alcuni radicali organici.

Durante il laboratorio gli studenti avranno modo di effettuare la caratterizzazione NMR di un campione in soluzione e di uno allo stato solido, in modo da applicare in maniera integrata le varie metodologie viste a lezione. È prevista anche una parte dedicata alla risonanza magnetica per immagini (MRI) su modelli in vitro che permette di osservare direttamente i principi alla base di questa tecnica diagnostica.

Materiale fornito dal docente; J.M. Chalmers, P.R. Griffihs, Handbook of vibrational specdtroscopy, Wiley, 2002, Vol. 4 e 5; N.B. Colthup, L.H. Daly, S.E. Wiberley, Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy, Academic Press, seconda edizione, 1975; C.N.R. Rao, Ultra-Violet and Visible Spectroscopy, Butterworths, terza edizione, 1966; J.R. Lakowitz, Principles of fluorescence spectroscopy, Plenum, 2000; R. Saferstein, Forensic Science Handbook, Prentice Hall, 1993, Vol. 3; M. Hesse, H.Meier, B.Zeeh, Metodi spettroscopici nella chimica organica, J.P. Hornak.

Note

Modalità di verifica/esame: l’esame si svolge in forma orale. Nel corso del colloquio avrà luogo anche la discussione della relazione sulle esperienze di laboratorio, consegnata con congruo anticipo ai docenti, e potrà essere richiesta la risoluzione di esercizi.

Altre informazioni

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