Scienza e tecnologia - 2Scienza e tecnologia - 2

presentazione del prof. Ciro Formica

Le tecnologie per studiare l’interno della materia.L’acceleratore di particelleNanostruttureSpettrometria di massaL’interno dell’organismo umano: TC, RMN e altre

Immagini e testi tratti da: wikipedia.it, zanichelli.it, iupag.org, incaweb.org, unina.it, unimi.it, unibo.it

Scienza e tecnologiaScienza e tecnologia

Il LHC di Ginevra http://www.youtube.com/watch?v=xuB9XlaXhuw

Si tratta del più grande acceleratore di particelle del mondo con il quale si riesce a studiare l'infinitamente piccolo della meccanica quantistica

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Le nanostruttureLe nanostrutture

da www.lescienze.it

Smontare e riassemblare la materiaRicercatori della Harvard University e del Massachusetts Institute of Technology sono riusciti a sviluppare un metodo per costruire strutture tridimensionali autoassemblanti che possono essere montate esattamente come i mattoncini Lego®. La novità è di grande rilievo poiché il classico “origami a DNA”, costituito da un lungo filamento di DNA che si ripiega per interagire con centinaia di frammenti di filamenti più corti e viene sfruttato come impalcatura attorno a cui costruire strutture articolate, richiede calcoli molto complessi.

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Smontare e riassemblare la Smontare e riassemblare la materiamateria

Il nuovo metodo dei “mattoncini a DNA", non richiede invece alcun filamento di impalcatura, ma sfrutta un'architettura modulare: ogni mattoncino può essere aggiunto o rimosso in modo indipendente. L'elemento di base delle strutture è un singolo filamento di DNA di soli 32 nucleotidi, che contiene quattro regioni che possono accoppiarsi a quattro corti filamenti di DNA adiacenti.

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Spettrometria di massaSpettrometria di massaOccorrono all’incirca 600.000.000.000.000.000.000.000 molecole di acqua per fare un grammo! Per pesare le molecole conviene usare il dalton (Da). 1 Da corrisponde alla dodicesima parte dell'atomo di carbonio (12C). In questa scala l'ossigeno (16O) pesa 15,9949 e l'idrogeno (1H) pesa 1,00782. L'acqua pesa quindi circa 18 (18,0104541).

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Lo spettrometro di massa è uno strumento che produce ioni e li separa in fase gassosa in base al loro rapporto massa/carica (m/z).Un’analisi massa spettrometrica comporta i seguenti passaggi:Introduzione del campione – Ionizzazione – Analisi della massa – Rivelazione degli ioni/analisi dei dati.

A quale scopo si usa?•Determinare il peso molecolare•Chiarire la struttura molecolare•Identificare i componenti di una miscela•Indagini quantitative•Studi meccanicistici•Studio di interazioni intermolecolari

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Campi di applicazioneAnalisi chimica

GeneticaProteomicaBiologia molecolareChimica dei polimeriAntiterrorismoFarmacologiaAntidopingAstronomiaArcheologia…

Componenti dell’apparecchiatura

Sistema di introduzione

Sorgente ionica

analizzatore

rivelatore

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Lo spettro di massa di un chetone

Ione Molecolare

Picco Base

CH3 C

O

CH2 CH3m/z 57

m/z 43

- 15

- 29

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TAC o TC

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La TAC o TC (tomografia assiale computerizzata) è una indagine che utilizza radiazioni ionizzanti. Il paziente viene introdotto attraverso un foro (gantry) dove un tubo emette una determinata quantità di raggi X che attraversano il corpo esplorando sezioni degli organi in esame.

TC encefalo

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Ictus ischemico Ictus emorragico

Angio TC

RMN

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La Risonanza Magnetica Nucleare è un esame che non impiega radiazioni ionizzanti: si è sottoposti a un campo magnetico e ad onde di radiofrequenza, che interagendo con il corpo fornisce immagini radiologiche

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Ernia del disco lombare

PET

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Si esegue in caso di sospetto m. di Alzheimer o epilessia

Positron Emission Tomography. Utilizza il Fluoro-Deossiglucosio ([18F]FDG), che è analogo del glucosio: quando è captato dalle cellule viene metabolizzato, ponendo in rilievo l'attività metabolica cerebrale.

SPECT

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La single photon emission computed tomography è un esame di medicina nucleare poiché usa una sostanza marcata come il 99Tc e una gamma camera di rilevazione. Indicazioni: tumori, infezioni, Alzheimer ecc.