Insegnamento BIOFOTONICA
| Nome del corso di laurea | Fisica |
|---|---|
| Codice insegnamento | A003087 |
| Sede | PERUGIA |
| Curriculum | Fisica medica |
| Docente responsabile | Silvia Caponi |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2022 |
| Erogato | Erogato nel 2022/23 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | FIS/03 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Primo Semestre |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | L'insegnamento presenta tecniche avanzate di bio-fotonica. Partendo da aspetti fondamentali di interazione luce-materia, il corso coniuga sia aspetti sperimentali che teorici evidenziando come proprietà strutturali e dinamiche possono essere ottenute nei materiali di rilevanza biologica tramite tecniche di fotonica avanzata. |
| Testi di riferimento | Si farà riferimento ai seguenti testi reperibili su https://www.proquest.com/ per specifici argomenti trattati: -"Optics : Principles and Applications" Kailash K. Sharma and Kailash K Sharma; -"Photonics, Volume 4: Biomedical Photonics, Spectroscopy and Microscopy" David L. Andrews -Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imaging by Douglas B. Murphy , and Michael W. Davidson; -Fluorescence Microscopy : From Principles to Biological Applications Ulrich Kubitscheck. Inoltre il materiale didattico sarà consigliato e/o messo a disposizione dal docente. |
| Obiettivi formativi | Il corso vuole introdurre la disciplina emergente della bio-fotonica. Partendo dai fondamenti teorici delle tecnologie fotoniche, si passerà alla descrizione delle principali tecniche sperimentali evidenziando i loro limiti e le loro potenzialità, per giungere alla presentazione di applicazioni rilevanti in campo biofisico. L'insegnamento ha come obiettivo principale quello di fornire agli studenti le basi per: 1) comprendere i processi fondamentali alla base della bio-fotonica; 2) affrontare la caratterizzazione dinamica e strutturale di sistemi di interesse biologico. Le principali abilità che il corso si propone di trasmettere sono: - conoscenza e comprensione delle leggi fisiche fondamentali alla base delle moderne tecnologie di bio-fotonica. - saper utilizzare ed analizzare i risultati delle principali tecnologie di imaging ottico e spettroscopico per la caratterizzazione dinamica e strutturale dei sistemi biologici. -conoscere applicazioni rilevanti in campo biologico |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere i contenuti del corso è opportuno aver acquisito conoscenze di Analisi Matematica I, Fisica I e Fisica II. E' anche importante seguire nel primo semestre le lezioni degli insegnamento di Struttura della Materia e Meccanica Quantistica ai cui concetti fondamentali si fa riferimento nel presente insegnamento. |
| Metodi didattici | Il corso consiste in lezioni frontali (per un totale di 6 CFU) svolte in aula su tutti gli argomenti del corso anche con l'ausilio di dispositivi video. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La verifica del grado di apprendimento viene condotta mediante una prova orale, che consiste in una discussione della durata di circa 45 minuti. La prova sarà finalizzata ad accertare il livello di conoscenza raggiunto e la capacità comunicativa con linguaggio tecnico-scientifico adeguato alle tematiche trattate. Si affronteranno sia argomenti di carattere teorico-fondamentale che di natura sperimentale riguardanti i vari metodi di analisi indicati nel programma. |
| Programma esteso | Programma del corso di Bio-fotonica 1) Richiami di Ottica Classica: indice di rifrazione complesso; dispersione e assorbimento; modello di Lorentz dell’oscillatore armonico classico; proprietà ottiche dei materiali; Leggi di Snell e Fresnel; interferenza e diffrazione. 2) Interazione luce-materia: approccio quantistico; emissione, assorbimento, scattering; livelli energetici; transizione radiative e non radiative; tempo di vita; efficienza quantica. Fluorofori e loro spettri di assorbimento ed emissione; legge di Lambert-Beer. 3) Strumentazione: sorgenti di luce (lampade a scarica, LED, LASER); manipolazione della luce (diottri; lenti; specchi sferici, filtri, polarizzatori); Analisi spettrale (prismi, reticoli, FP); Detection (Semiconduttori, Bolometro, (APD, PMT, CCD, CMOS). 4) Microscopie: microscopio ottico; limite di risoluzione; tecniche di microscopia ottica (campo chiaro, campo scuro, polarizzazione, contrasto di fase); microscopia a fluorescenza; microscopia confocale; super-risoluzione. 5) Spettroscopie: spettroscopie vibrazionali, Scattering Raman e Brillouin; spettroscopia di fluorescenza. 6) Imaging e Imaging Spettroscopico: applicazioni in campo biomedico. |