Obiettivi Formativi

Fornire conoscenze relative alle proprietà delle principali biomolecole e dei materiali nanostrutturati, con particolare riferimento alla loro associazione/bioconiugazione per scopi nanobiotecnologici. Approfondire con sguardo critico le moderne applicazioni biologiche dei nanomateriali nell’innovazione scientifica e tecnologica. Fornire le conoscenze utili all’applicazione della biologia molecolare all’epidemiologia. Saranno richiamati alcuni elementi di metodologia epidemiologica, ed in particolare quelli relativi all’epidemiologia analitica e sperimentale. Fornisce le basi concettuali per l’individuazione e l’utilizzo dei biomarcatori. Si tratteranno diffusamente le applicazioni dei metodi molecolari per la ricerca e la sorveglianza epidemiologica delle patologie sia infettive che non infettive.

Learning Goals

To provide knowledge on the properties of the main biomolecules and nanostructured materials, with particular attention to their association/ bioconjugation for nanobiotechnological purposes. To explore critically the modern biomedical applications of nanomaterials in the field of scientific and technological innovation. To provide useful knowledge for the application of molecular biology to epidemiology. Some elements of epidemiological methodology will be recalled, such as those of analytical and experimental epidemiology. The course aims to introduce the conceptual basis for the identification and use of genetic predisposition, exposure and effect biomarkers. Applications of molecular methods for research and epidemiological surveillance of both infectious and non-infectious diseases will be discussed.

Metodi didattici

I due corsi prevedono Lezioni in aula con l’ausilio di diapositive Power-Point. Il Corso di Chimica organica delle Biomolecole e Nanomateriali prevede Esercitazioni pratiche in laboratorio su argomenti del corso. Quello di Epidemiologa molecolare esercitazioni in aula sull'applicazione statistica in epidemiologia

Teaching Methods

Classroom lessons with Power Point presentations. Practical laboratory exercises. That of Molecular Epidemiology includes classroom exercises on statistical application in epidemiology

Prerequisiti

Basic knowledge of organic chemistry and biochemistry and basic knowledge of hygiene.

Prerequisites

Conoscenze di base di chimica organica e biochimica e le basi di igiene.

Verifiche dell'apprendimento

Esame orale: verranno valutati il livello di preparazione e di approfondimento degli argomenti trattati, la capacità di collegamento tra argomenti, la capacità di espressione e la terminologia acquisita. Il superamento dell'esame e la votazione finale saranno stabiliti in funzione del livello di conoscenza e di esposizione. Sono previste prove in itinere facoltative, che consistono nella discussione da parte dello studente di lavori scientifici (selezionati con l’aiuto del docente) inerenti argomenti trattati durante il corso, con invito al dibattito e coinvolgimento di tutti gli studenti frequentanti.

Assessment

Oral examination: the level of preparation and depth of the program topics will be assessed, together with the ability to link topics, and to express with proper terminology. The successful passing of the exam and the score will be established according to the level of knowledge and exposure of the topics. Optional on-going tests are provided, which consist of the student's discussion of scientific papers (selected with the help of the teacher) relating to the topics covered during the course, with a debate involving all attending students.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: A000885 - CHIMICA ORGANICA DELLE BIOMOLECOLE E NANO MATERIALI ------------------------------------------------------------ Introduzione alle Nanoscienze ed alle nanotecnologie: stato dell’arte e prospettive. Applicazioni biomediche dei nanomateriali: nanomedicina e nanobiotecnologie. Biomolecole: struttura; proprietà chimiche e biologiche di carboidrati, amminoacidi, peptidi e proteine, lipidi. Nanomateriali: struttura; proprietà chimiche e biologiche (nanoparticelle polimeriche, nanoparticelle inorganiche, materiali nanostrutturati a base di carbonio). Metodi di preparazione di nanoparticelle metalliche e organiche. Gli approcci bottom-up e top-down. Biocompatibilità; biodegradabilità; immunogenicità; uptake cellulare e tossicità dei nanomateriali. Associazione di biomolecole con materiali nanostrutturati per scopi biotecnologici: metodi di bioconiugazione e incorporazione di composti bioattivi in nanomateriali. Sviluppo di sistemi di rilascio controllato di farmaci e di materiale genetico (drug delivery, gene delivery); targeting attivo e passivo in terapia antitumorale. Sviluppo di sensori per lo studio di interazioni biologiche; agenti di contrasto per tecniche diagnostiche; agenti teranostici; esosomi; vaccini nanotecnologici. Le esercitazioni di laboratorio saranno dedicate alla esecuzione pratica di saggi di riconoscimento di biomolecole e alla preparazione di nanoparticelle polimeriche e/o metalliche. ------------------------------------------------------------ Modulo: A000886 - EPIDEMIOLOGIA MOLECOLARE ------------------------------------------------------------ Metodologie e misure in epidemiologia. Misure di frequenza: tassi, proporzioni, rapporti; prevalenza istantanea e di periodo, incidenza cumulativa e densità di incidenza, mortalità, letalità e sopravvivenza. Tecniche omiche in epidemiologia molecolare (genomica, trascrittomica, proteomica, metabolomica e adduttomica negli studi di epidemiologia analitica (studi trasversali e longitudinali retrospettivi e prospettici) ed in quelli di epidemiologia sperimentale (trial clinici). Sintesi delle metodologie statistiche per la rappresentazione e l’elaborazione dei dati epidemiologici. Normalità, tendenza, variabilità e significatività dei dati. Epidemiologia molecolare delle malattie cronico-degenerative. Definizioni, ambito di studio e classificazione dei marcatori biologici in epidemiologia. I biomarcatori nella sanità pubblica e in medicina preventiva: biomarcatori predittivi, di esposizione, di effetto precoce, di malattia. Marcatori biochimici e molecolari per la valutazione della suscettibilità individuale a specifiche esposizioni. Valutazione del rapporto di causalità tra determinanti e malattia. Misure di rischio e analisi e gestione del rischio Epidemiologia molecolare delle malattie infettive Ecologia delle malattie infettive: fattori condizionanti la presenza, il mantenimento e la diffusione di una malattia trasmissibile nelle popolazioni: fattori relativi all’agente eziologico, all’ospite e all’ambiente Genotipizzazione di agenti epidemici. Valutazione su base molecolare dei fattori di virulenza e di farmaco resistenza di agenti patogeni e loro diffusione nella popolazione. Valutazione su base molecolare dei fattori ospite responsabili del decorso delle malattie infettive.

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: A000885 - CHIMICA ORGANICA DELLE BIOMOLECOLE E NANO MATERIALI ------------------------------------------------------------ Introduction to Nanosciences and Nanotechnologies: state of the art and perspectives. Biomedical applications of nanomaterials: nanomedicine and nanobiotechnologies. Biomolecules: structure; chemical and biological properties of carbohydrates, peptides, proteins, lipids. Nanomaterials: structure; chemical and biological properties (polymer nanoparticles, inorganic nanoparticles, carbon-based nanomaterials). Methods of preparation of metallic and organic nanoparticles. The bottom-up and top-down approaches. Biocompatibility; biodegradability; immunogenicity; cellular uptake and toxicity of nanomaterials. Association of biomolecules with nanostructured materials for biotechnological purposes: methods of bioconjugation and incorporation of bioactive compounds into nanomaterials. Development of drug delivery systems and gene delivery systems; active and passive targeting in anticancer therapy. Development of sensors for studying biological interactions; contrast agents for diagnostic techniques; theranostic agents; exosomes; nanotechnological vaccines. The laboratory exercises will be dedicated to the practical execution of biomolecule recognition assays and to the preparation of polymeric and / or metal nanoparticles. ------------------------------------------------------------ Modulo: A000886 - EPIDEMIOLOGIA MOLECOLARE ------------------------------------------------------------ Methodologies and measures in epidemiology. Frequency measurements: rates, proportions, ratios; instantaneous and period prevalence, cumulative incidence and incidence density, mortality, lethality and survival. Omics techniques in molecular epidemiology (genomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics and adductomics in analytical epidemiology studies (cross-sectional and longitudinal retrospective and prospective studies) and in experimental epidemiology (clinical trials). Summary of statistical methodologies for the assessment and processing of epidemiological data. Normality, trend, variability and significance of the data. Molecular epidemiology of chronic degenerative diseases. Definitions, field of study and classification of biological markers in epidemiology. Biomarkers in public health and preventive medicine.  Predictive Biomarkers, exposure biomarkers, early effect and disease biomarkers. Biochemical and molecular markers for the assessment of individual susceptibility to specific exposures. Evaluation of the causal relationship between determinants and disease. Risk measures and risk analysis and management. Molecular epidemiology of infectious diseases  Ecology of infectious diseases: factors related to the etiological agent, the host and the environment, affecting the presence, maintenance and spread of a communicable disease in populations. Genotyping of epidemic agents. Molecular-based evaluation of virulence and drug resistance factors of pathogens and their spread in the population. Molecular-based evaluation of host factors responsible for the course of infectious diseases.