Nanoparticelle e vettori virali
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
L'insegnamento fornisce allo studente conoscenze relative alle strategie più innovative volte alla progettazione e sviluppo di farmaci biotecnologici per la terapia di patologie congenite o acquisite nelle quali sia possibile intervenire con approccio biotecnologico.
In particolare, verranno fornite conoscenze specifiche sull'impiego e produzione di vettori virali per terapia genica e vaccini; tecniche di progettazione, funzionalizzazione e caratterizzazione di nanoparticelle; concetti ed esempi di applicazioni di biosensoristica
In particolare, verranno fornite conoscenze specifiche sull'impiego e produzione di vettori virali per terapia genica e vaccini; tecniche di progettazione, funzionalizzazione e caratterizzazione di nanoparticelle; concetti ed esempi di applicazioni di biosensoristica
Risultati apprendimento attesi
Alla fine dell'insegnamento lo studente dovrebbe essere in grado di:
· descrivere le caratteristiche dei diversi vettori virali presentati durante l'insegnamento;
· valutare il tipo di vettore virale più adatto per una determinata classe di patologie;
· analizzare vantaggi e svantaggi dei diversi vettori virali discussi durante l'insegnamento;
· confrontare le diverse tipologie di nanoparticelle inorganiche ed organiche in base alle loro proprietà fisico-chimiche e in funzione della scala;
· specificare le tecniche di caratterizzazione di nanoparticelle e valutarne ambiti e limitazioni di utilizzo;
· descrivere il funzionamento delle principali tecniche biosensoristiche basate su nanoparticelle;
· descrivere la progettazione di nanoparticelle per il delivery di principi attivi biotecnologici;
· descrivere le metodiche e le tecniche di decorazione delle nanoparticelle;
· analizzare le metodiche di sintesi e di funzionalizzazione di nanoparticelle.
· descrivere le caratteristiche dei diversi vettori virali presentati durante l'insegnamento;
· valutare il tipo di vettore virale più adatto per una determinata classe di patologie;
· analizzare vantaggi e svantaggi dei diversi vettori virali discussi durante l'insegnamento;
· confrontare le diverse tipologie di nanoparticelle inorganiche ed organiche in base alle loro proprietà fisico-chimiche e in funzione della scala;
· specificare le tecniche di caratterizzazione di nanoparticelle e valutarne ambiti e limitazioni di utilizzo;
· descrivere il funzionamento delle principali tecniche biosensoristiche basate su nanoparticelle;
· descrivere la progettazione di nanoparticelle per il delivery di principi attivi biotecnologici;
· descrivere le metodiche e le tecniche di decorazione delle nanoparticelle;
· analizzare le metodiche di sintesi e di funzionalizzazione di nanoparticelle.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
1_Prof. Lara Manganaro
Programma unità didattica: Vettori Virali
Questa unità didattica fornisce un'esplorazione approfondita delle tecniche di trasferimento genico virale e di terapia genica. I temi principali includono:
Strategie di Replicazione Virale ed Espressione Genica: Studio completo delle metodologie di terapia genica in vivo ed ex vivo.
Caratteristiche e Applicazioni dei Vettori: Esame dettagliato dei vettori retrovirali, lentivirali, adenovirali e del virus adeno-associato (AAV), evidenziando le loro caratteristiche uniche e i loro usi.
Risposta Immunitaria Innata: Analisi della risposta immunitaria innata del corpo ai vettori virali.
Applicazioni Avanzate: Copertura dell'uso dei vettori virali nell'editing genetico, vaccini genetici e virus oncolitici.
2_Prof. Tommaso Pietro Fraccia
Programma unità didattica - Fisica
Nanoparticelle inorganiche (metalliche, magnetiche, semiconduttori, quantum dots) proprietà fisiche in funzione della scala, diffusione e loro utilizzo per imaging. Ipertermia.
Principi fisici per la descrizione del comportamento di fase collettivo di sistemi polimerici (separazioni di fase, coacervazione complessa), dell'autoassemblaggio di molecole e macromolecole biologiche (lipidi, acidi nucleici e peptidi), e di biomateriali nanostrutturati (DNA nanotechnology). Esempi di applicazione per la realizzazione di nanoparticelle organiche per il trasporto e/o il rilascio controllato di farmaci: liposomi, nanoparticelle polimeriche, micelle polimeriche, polimerosomi, dendrimeri, complessi polimero/lipide - acidi nucleici.
Tecniche per la caratterizzazione di nanoparticelle: microscopia elettronica (TEM, SEM), microscopio a forza atomica (AFM), dynamic light scattering (DLS), Z-potential, scattering di radiazione (neutroni, raggi x). Introduzione alla microfluidica ed esempi di applicazioni lab-on-chip.
Biosensori basati su nanoparticelle (SPR, enhanced raman scattering, fluorescence, light scattering).
3_Prof. Sergio Romeo
Programma unità didattica: Chimica
Introduzione: proprietà delle nanoparticelle e farmacocinetica, applicazioni delle nanoparticelle nel gene- e drug- delivery.
Particelle inorganiche: solfato di calcio, silice, oro, composti magnetici, punti quantici. Nanotubi di carbonio, fullereni, supra molecular systems.
Particelle sintetiche o naturali biodegradabili: lipidi cationici, nano emulsioni lipidiche, nanoparticelle lipidiche solide, nanoparticelle a base peptidica
Vettori a base polimerica: polimeri cationici, proteine naturali, peptidi, polisaccaridi, dendrimeri, polietilenimmine (PEI)
Targeting attivo e passivo: esempi di strategie di rilascio sito-specifico, progettazione di bioconiugati; targeting vascolare; selettività tissutale mediata da enzimi; terapie enzima-profarmaco, targeting del sistema nervoso centrale
Programma unità didattica: Vettori Virali
Questa unità didattica fornisce un'esplorazione approfondita delle tecniche di trasferimento genico virale e di terapia genica. I temi principali includono:
Strategie di Replicazione Virale ed Espressione Genica: Studio completo delle metodologie di terapia genica in vivo ed ex vivo.
Caratteristiche e Applicazioni dei Vettori: Esame dettagliato dei vettori retrovirali, lentivirali, adenovirali e del virus adeno-associato (AAV), evidenziando le loro caratteristiche uniche e i loro usi.
Risposta Immunitaria Innata: Analisi della risposta immunitaria innata del corpo ai vettori virali.
Applicazioni Avanzate: Copertura dell'uso dei vettori virali nell'editing genetico, vaccini genetici e virus oncolitici.
2_Prof. Tommaso Pietro Fraccia
Programma unità didattica - Fisica
Nanoparticelle inorganiche (metalliche, magnetiche, semiconduttori, quantum dots) proprietà fisiche in funzione della scala, diffusione e loro utilizzo per imaging. Ipertermia.
Principi fisici per la descrizione del comportamento di fase collettivo di sistemi polimerici (separazioni di fase, coacervazione complessa), dell'autoassemblaggio di molecole e macromolecole biologiche (lipidi, acidi nucleici e peptidi), e di biomateriali nanostrutturati (DNA nanotechnology). Esempi di applicazione per la realizzazione di nanoparticelle organiche per il trasporto e/o il rilascio controllato di farmaci: liposomi, nanoparticelle polimeriche, micelle polimeriche, polimerosomi, dendrimeri, complessi polimero/lipide - acidi nucleici.
Tecniche per la caratterizzazione di nanoparticelle: microscopia elettronica (TEM, SEM), microscopio a forza atomica (AFM), dynamic light scattering (DLS), Z-potential, scattering di radiazione (neutroni, raggi x). Introduzione alla microfluidica ed esempi di applicazioni lab-on-chip.
Biosensori basati su nanoparticelle (SPR, enhanced raman scattering, fluorescence, light scattering).
3_Prof. Sergio Romeo
Programma unità didattica: Chimica
Introduzione: proprietà delle nanoparticelle e farmacocinetica, applicazioni delle nanoparticelle nel gene- e drug- delivery.
Particelle inorganiche: solfato di calcio, silice, oro, composti magnetici, punti quantici. Nanotubi di carbonio, fullereni, supra molecular systems.
Particelle sintetiche o naturali biodegradabili: lipidi cationici, nano emulsioni lipidiche, nanoparticelle lipidiche solide, nanoparticelle a base peptidica
Vettori a base polimerica: polimeri cationici, proteine naturali, peptidi, polisaccaridi, dendrimeri, polietilenimmine (PEI)
Targeting attivo e passivo: esempi di strategie di rilascio sito-specifico, progettazione di bioconiugati; targeting vascolare; selettività tissutale mediata da enzimi; terapie enzima-profarmaco, targeting del sistema nervoso centrale
Prerequisiti
Sono richieste nozioni basilari di biologia generale, chimica farmaceutica, chimica organica applicata alle macromolecole e fisica generale.
Metodi didattici
Lezioni frontali
Materiale di riferimento
Giacca M. "Gene Therapy"
Springer, 2010
ISBN 978-88-470-1643-9
Nanocarriers for drug delivery: concepts and applications
Springer, 2021
ISBN 3-030-63389-6, risorsa disponibile online https://www.sba.unimi.it/
Materiale didattico e bibliografia saranno forniti dagli insegnanti e saranno disponibili sul sito Teams della classe.
Springer, 2010
ISBN 978-88-470-1643-9
Nanocarriers for drug delivery: concepts and applications
Springer, 2021
ISBN 3-030-63389-6, risorsa disponibile online https://www.sba.unimi.it/
Materiale didattico e bibliografia saranno forniti dagli insegnanti e saranno disponibili sul sito Teams della classe.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in 3 prove una per ogni unità didattica. Unità vettori virali (3 CFU): prova scritta "multiple choice" con una domanda aperta. Unità didattica fisica (2 CFU): prova orale. Unità didattica chimica (2 CFU): prova orale.
Lo studente dovrà dimostrare padronanza e capacità di esposizione delle conoscenze apprese e capacità di ragionamento nell'integrare gli argomenti trattati a lezione.
Il voto finale (in trentesimi) sarà calcolato come media pesata (sulla base dei CFU) della votazione ottenuta nelle single unità didattiche.
Lo studente dovrà dimostrare padronanza e capacità di esposizione delle conoscenze apprese e capacità di ragionamento nell'integrare gli argomenti trattati a lezione.
Il voto finale (in trentesimi) sarà calcolato come media pesata (sulla base dei CFU) della votazione ottenuta nelle single unità didattiche.
BIO/19 - MICROBIOLOGIA - CFU: 3
CHIM/08 - CHIMICA FARMACEUTICA - CFU: 2
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) - CFU: 2
CHIM/08 - CHIMICA FARMACEUTICA - CFU: 2
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) - CFU: 2
Lezioni: 56 ore
Docente/i
Ricevimento:
Su appuntamento
INGM, via Francesco Sforza 35 o DiSFeB, via Balzaretti 9, Milano
Ricevimento:
Lunedì 10:30-12:30 previo appuntamento via email
Via Mangiagalli 25, secondo piano, ufficio 2062