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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • CHEMISTRY; METALLURGY
  • PHYSICS
    • MEASURING (counting G06M); TESTING
      • INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES (separating components of materials in general B01D, B01J, B03, B07; apparatus fully provided for in a single other subclass, see the relevant subclass e.g. B01L; measuring or testing processes other than immunoassay, involving enzymes or micro-organisms C12M, C12Q; investigation of foundation soil in situ E02D1/00; sensing humidity changes for compensating measurements of other variables or for compensating readings of instruments for variations in humidity, see G01D or the relevant subclass for the variable measured; testing or determining the properties of structures G01M; measuring or investigating electric or magnetic properties of materials G01R; systems or methods in general, using reception or emission of radiowaves or other waves and based on propagation effects, e.g. Doppler effect, propagation time, direction of propagation, G01S; determining sensivity, graininess, or density of photographic materials G03C5/02; testing component parts of nuclear reactors G21C17/00; [N: controlling or regulating non-electric variables G05D; measuring degree of ionisation of ionised gases, i.e. plasma H05H1/00A; testing electrographic developer properties G03G15/08H6])
Classificazione geografica
Bibliografia
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[39] H. Yang, G. Luo, P. Karnchanaphanurach, T.-M. Louie, I. Rech, S. Cova, L. Xun, X. S. Xie "Protein conformational dynamics probed by single-molecule electron transfer" Science 302 (2003) 262
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Parole Chiave
FLUORESCENZA RISOLTA IN TEMPO; FOTODIODI A VALANGA A SINGOLI FOTONI; TECNICHE DI TIMING A PS DI SINGOLI FOTONI; MARCATURE FLUORESCENTI DI BIOMOLECOLE; ENERGY TRANSFER ALLA FORSTER; TECNICHE DI SEQUENZIAMENTO GENICO AD ALTA RESA; DRUG DESIGN; COMPLESSI IDROSOLUBILI DELLA CURCUMINA; DINAMICHE DI FOLDING DELLE PROTEINE

Timing di singoli fotoni di fluorescenza con fotodiodi a valanga per il riscontro sperimentale di dinamiche molecolari di interesse biomedico previste su tempi di 10-100 picosecondi.

Università degli Studi dell'Insubria Varese-Como
Abstract
Il progetto riguarda l'indagine di transienti molecolari relativi a farmaci e biomolecole con tempi tipici di 10-100 ps tramite analisi del decadimento della fluorescenza con tecniche di rilevazione di timing di singoli fotoni. Come rivelatori ci si avvale dei diodi a valanga dotati della più elevata risoluzione temporale attualmente disponibile. Nel corso del progetto, i fotodiodi a valanga a singolo fotone (SPAD) saranno ottimizzati quanto a dimensione dell'area sensibile, integrazione di ottiche di collezione, tasso di conteggi massimo sopportato, onde poterli utilizzare nello studio di campioni fotolabili o di fenomeni non solo ultraveloci, ma anche rari.
Una risoluzione temporale dell'ordine della decina di ps nella misura di decadimenti di fluorescenza permette di osservare in tempo reale movimenti conformazionali e reazioni chimiche di interesse biomedico, e misurare le costanti cinetiche dei legami ligando-recettore che regolano l'azione dei farmaci. Le applicazioni proposte si collocano nei campi del sequenziamento genico, dello sviluppo di farmaci anticarie fotoattivabili con lampade già utilizzate in odontoiatria per il fissaggio delle resine, e dello studio delle interazioni tra residui che determinano la struttura nativa delle proteine.
I sequenziatori analizzati sono oligonucleotidi marcati agli estremi con un donore di fluorescenza D ed un quencher Q, che agisce per transfer energetico risonante di Forster (FRET). Utilizziamo i Black Hole >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Alessandra Maria ANDREONI Università degli Studi INSUBRIA Varese-Como
Obiettivo del Programma di Ricerca
Il programma ha l'obiettivo di migliorare le prestazione di un fotorilevatore al silicio (diodo a valanga a singolo fotone, SPAD) che ci permetterà di studiare, con misure di decadimento della fluorescenza risolto nel tempo, fenomeni inerenti a ricerche avanzate nei campi della tecnologia biomedica e farmacologica, i quali, per la loro rapidità o rarità, sono fuori dalla portata dell'indagine di altri gruppi diversamente equipaggiati. Il nostro SPAD è il cuore del sistema di timing di singoli fotoni già operativo con la più rapida risposta impulsiva disponibile al mondo, circa 30 ps di larghezza a metà altezza (FWHM), corrispondente all'indeterminazione intrinseca nell'innesco della valanga presentata dal solo rilevatore con una superficie sensibile di diametro 40 micron. I principali sviluppi possibili nel corso del progetto sono, in ordine cronologico di realizzazione, l'aumento del diametro a 100 micron, conservando il basso tasso di conteggi di buio proprio degli SPAD attuali (poche centinaia di conteggi al secondo) e l'ottimizzazione della loro funzionalità in regime di alto tasso di conteggi (minimo 5 MHz) con tempi morti dell'ordine di 10 ns. L'integrazione degli SPAD con fibre pigtailed per la miglior raccolta e trasduzione del segnale di fluorescenza rappresenta l'ultimo passo in direzione di una completa valorizzazione delle attuali prestazioni di timing. Queste azioni porteranno infatti allo sviluppo di tecniche di timing di singolo fotone dotate non solo di >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Fenomeni che, per avvenire, richiedono che un'appropriata struttura chimica incontri un substrato molecolare nella corretta conformazione sono tipici delle scienze della vita [1]. Da tempo i fisici, in particolare gli ottici, hanno elaborato tecniche e procedure per l'analisi sia della struttura chimica che della conformazione di molecole coinvolte in fenomeni nei quali i due aspetti sono ugualmente determinanti [2]. Anni di indagine con tecniche ottiche hanno evidenziato come molti di questi fenomeni procedano per stadi successivi a vita molto breve, contraddistinti ciascuno da transizioni di stato delle molecole coinvolte. Ciò ha stimolato lo sviluppo di rivelatori e tecnologie per la misura accurata di segnali ottici brevi, tipicamente <100 ps, e di debole intensità, costituiti da pochi o addirittura singoli fotoni [3]. Qui ripercorreremo brevemente le analisi ottiche effettuate finora nei tre campi di applicazione che intendiamo considerare nel progetto, precisamente lo sviluppo di sonde di DNA per il sequenziamento genico, l'indagine dei meccanismi di azione di farmaci, lo studio della funzione di proteine ed enzimi. Discuteremo solo i risultati ottenuti attraverso l'uso di tecniche ottiche dotate di risoluzione temporale e li confronteremo con i risultati che ci aspettiamo dalle misure di fluorescenza risolta in tempo che qui proponiamo. Inoltre descriveremo le prestazioni attuali di rivelatori e tecniche di misura della fluorescenza risolta in tempo dando >>>