Scienza e tecnologia - 2
presentazione del prof. Ciro Formica
Le tecnologie per studiare l’interno della materia.
L’acceleratore di particelle
Nanostrutture
Spettrometria di massa
L’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 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 nanostrutture
Smontare e riassemblare la materia
Ricercatori 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.
da www.lescienze.it
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Smontare e riassemblare la materia
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 massa
Occorrono 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 applicazione
Analisi chimica
Genetica
Proteomica
Biologia molecolare
Chimica dei polimeri
Antiterrorismo
Farmacologia
Antidoping
Astronomia
Archeologia
…
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Componenti dell’apparecchiatura
Sistema di
introduzione
rivelatore
analizzatore
Sorgente
ionica
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Lo spettro di massa di un chetone
Picco Base
O
CH3
C
CH2
CH3
m/z 57
- 29
Ione Molecolare
m/z 43
- 15
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TAC o TC
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.
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TC encefalo
Ictus ischemico
Ictus emorragico
Angio TC
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RMN
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
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PET
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.
Si esegue in caso di sospetto m. di Alzheimer o epilessia
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SPECT
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.
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