Il Nanotech4Health Lab del Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia è specializzato nello studio approfondito delle proprietà fisico-chimiche di superfici e nanoparticelle, con applicazioni nei settori della nanomedicina, delle biotecnologie, della scienza dei materiali e dell’ambiente. Il laboratorio è dotato di strumenti all’avanguardia per l’analisi della dimensione e distribuzione delle nanoparticelle in sospensione tramite Dynamic Light Scattering (DLS), tecnica fondamentale per la caratterizzazione colloidale in ambito farmaceutico e biotecnologico. Per lo studio dettagliato delle superfici, è disponibile la spettrometria di massa di ioni secondari (ToF-SIMS), che consente analisi chimiche spazialmente risolte fino alla scala sub-micrometrica. A completamento dell’analisi morfologica e meccanica delle superfici, il laboratorio dispone di microscopio a forza atomica (AFM), utilizzabile in diverse modalità operative per acquisire immagini topografiche ad alta risoluzione e informazioni funzionali come adesione, rigidità e proprietà elettriche. Sono inoltre disponibili tecniche potenziometriche per la determinazione di parametri elettrochimici in soluzione e un sistema di microbilancia a cristallo di quarzo (QCM) per lo studio in tempo reale dell’adsorbimento molecolare su superfici funzionalizzate. Il laboratorio offre anche supporto tecnico e scientifico attraverso servizi di consulenza, raccolta ed elaborazione dati, disponibili su appuntamento per gruppi di ricerca interni ed esterni, secondo un tariffario consultabile sulla pagina web dedicata.
Prof.ssa Agnese Magnani - Principal Investigator
Prof.ssa Gemma Leone
Prof. Marco Consumi
Dott.ssa Ilaria Clemente
Dott.ssa Mariagrazia Lettieri
Dott. Luigi Talarico
Dott. Simone Pepi
Strumento: Dynamic Light Scattering (DLS) Malvern Zetasizer Red ULTRA è lo strumento più performante sul mercato per la determinazione di raggio idrodinamico, potenziale Zeta, concentrazione delle particelle e peso molecolare e rappresenta l’opzione più completa della famiglia Zetasizer. Tutte le misure sono effettuate ad una temperatura di 25 °C, con la possibilita di variare la temperatura tra 0 e 100 °C. Per le analisi, è necessario specificare il mezzo di dispersione e, se diverso dall’acqua o mezzi di dispersione/buffer comuni, anche la loro viscosità e indice di rifrazone.
Angoli di misura: Back scatter (173°) Side scatter (90°) e forward scatter (13°)
Features principali e analisi possibili: Dynamic Light Scattering (DLS) misura dimensione di sistemi dispersi e/o proteine da 1 nm a 1 um. Disponibile per ogni angolo.
Electrophoretic Light Scattering Misura il potenziale Zeta di sistemi dispersi e/o proteine, fornendo un indice della stabilità e propensione all’aggregazione. Non viene fornita una distribuzione del potenziale Zeta, se la conducibilità risulta superiore ad una predeterminata soglia.
Multi-Angle Dynamic Light Scattering (MADLS) per campioni monodispersi, determina ad alta risoluzione le dimensioni nanoparticellari e separa popolazioni di dimensioni.
Particle Concentration: Determinazione della concentrazione di campioni monodispersi e/o proteine (nanoparticelle/mL).
Molecular Weight: Determinazione del peso molecolare di sistemi dispersi e/o proteine. Il campione deve essere abbastanza concentrato per consentire almeno 5 diluizioni per costruire una retta.
Prerequisiti dei campioni per le analisi di MADLS e Particle Concentration: i campioni devono essere monodispersi e diluibili fino ad un vol. massimo di 1 mL. Le analisi di MADL v bS e Particle Concentration prescindono dalla misura delle dimensioni del campione in backscatter.
ANP ParticleWorks (ora Unchained Labs): È un sistema di produzione di nanoparticelle o nanosistemi mediante microfluidica di precisione. Il sistema funziona con pompe ad alta stabilità e flussi regolabili, tubi volumetrici e chip di quarzo a diversa geometria (Canali compresi tra 100 e 275 um a flusso laminare o turbolento). Consente la preparazione di campioni da un minimo di 200 ul fino a diversi litri, con scalabilità e riproducibilità degli esperimenti elevata. Il sistema prevede la possibilità di effettuare diluizioni in linea utilizzando un secondo chip microfluidico, ed effettuare dei tagli di testa e di coda durante la raccolta del campione per ottimizzare la monodispersione dei sistemi. Le sintesi possono essere effettuate sia a temperatura ambiente che più elevate, mediante l’utilizzo di un bagno termostatato.
Atomic Force Microscopy Park NX7: Sistema completo di Microscopia a Forza Atomica, per campioni di piccole e medie dimensioni. Il sistema consiste di uno stage manuale per il posizionamento X-Y ad alta precisione ed uno stage motorizzato per il movimento nella direzione Z. Sono disponibili le modalità True Non-contact, Tapping, Phase imaging, Contact, Lateral Force Microscopy e Kelvin Probe Force Microscopy, ed analisi spettroscopiche come l’acquisizione di curve forza/distanza. La modalità True Non-Contact™ riduce significativamente l'usura della punta e del campione, permettendo analisi non distruttive e immagini ad alta risoluzione su materiali sensibili. NX7 è dotato di isolamento attivo e passivo dalle vibrazioni, consentendo misure stabili e affidabili anche in ambienti non perfettamente controllati. Sono disponibili cantilever per misure in liquido e test nanomeccanici con mapping mode.
Potenziostato PalmSens 4: è un potenziostato/galvanostato portatile di fascia alta, progettato per applicazioni elettrochimiche sia in laboratorio che sul campo. È dotato di un analizzatore di risposta in frequenza (FRA) opzionale per la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS), offrendo un'ampia gamma di potenziali e correnti con alta risoluzione e basso rumore. E’ possibile utilizzarlo per la caratterizzazione di superficie, per lo studio delle proprietà redox delle specie organiche ed inorganiche e per la rivelazione di diversi target in matrici differenti.
Specifiche: Intervallo di potenziale: ±5 V o ±10 V;
Intervallo di corrente: da 100 pA a 10 mA (9 range);
Risoluzione potenziale: 76,3 µV (18 bit);
Risoluzione corrente: fino a 5 fA (0,005% del range);
Precisione potenziale: ≤ 0,1% ±1 mV;
Precisione corrente: ≤ 0,1% del range completo;
Frequenza EIS: da 10 μHz a 100 kHz o 1 MHz (a seconda della configurazione);
Ampiezza AC per EIS: da 1 mV a 0,25 V RMS;
Velocità di acquisizione: fino a 150.000 punti al secondo.
Tecniche supportate: Voltammetrie: lineare (LSV), ciclica (CV), a impulsi differenziali (DPV), a onda quadra (SWV), a impulsi normali (NPV), AC voltammetria (ACV); Amperometria: cronoamperometria (CA), amperometria a impulsi multipli (MPAD), amperometria veloce (FAM);
Potenziometria: a circuito aperto (OCP), potenziometria a più step (MP);
Galvanostato: cronopotenziometria (CP);
Spettroscopia di impedenza: EIS e GEIS (potenziostatica e galvanostatica);
Modalità mista: combinazioni di tecniche per analisi avanzate.
QCM-R: è un microbilanciatore a cristallo di quarzo (Quartz Crystal Microbalance) progettato per misurare variazioni di massa e proprietà viscoelastiche di film sottili e superfici funzionalizzate. Utilizza il principio piezoelettrico del quarzo per rilevare cambiamenti di frequenza oscillatoria causati da adsorbimento o desorbimento di massa sulla superficie del cristallo.
Specifiche: Frequenza di risonanza: tipicamente 5 MHz o 10 MHz;
Sensibilità in massa: fino a 1 ng/cm²;
Risoluzione in frequenza: 0,01 Hz.
Applicazioni tipiche: Biosensori: rilevamento di interazioni biomolecolari in tempo reale;
Chimica dei materiali: studio della deposizione di film sottili e processi di corrosione;
Industria farmaceutica: analisi di legami farmaco-recettore e sviluppo di formulazioni;
Ambiente: monitoraggio di contaminanti atmosferici e qualità dell'aria.
Time of Flight- Secondary Ions Mass Spectrometry Il PHI NanoTOF II (TOF-SIMS) è uno strumento avanzato per l’analisi chimica superficiale con elevatissima sensibilità e risoluzione spaziale. Utilizzando un fascio di ioni primari focalizzato, lo strumento induce l’emissione di ioni secondari dalla superficie del campione, che vengono successivamente analizzati in base al loro rapporto massa/carica con uno spettrometro a tempo di volo. Il NanoTOF II consente di ottenere mappe chimiche bidimensionali e tridimensionali (depth profiling) con risoluzione laterale fino a 100 nm e sensibilità nella gamma dei ppm-ppt. È particolarmente indicato per lo studio di campioni biologici, materiali complessi, rivestimenti sottili, contaminazioni superficiali e dispositivi microelettronici. Lo strumento è equipaggiato con una sorgente di Bismuto (LMIG, sorgente di analisi primaria) ed è dotato di Gas Gun ad O2 e Ar (sputtering). I campioni analizzati devono necessariamente essere compatibili con condizioni di alto vuoto.
DSC 2500: Calorimetro differenziale a scansione di ultima geneazione con tecnologia brevettatta TZero® (TA Instruments). Accessoriato con Sistema di raffreddamento RCS 90, che permette di raggiungere la temperatura di - 90 °C. Con questo modello è possibile effettuare anche misure di DSC modulate (MDSC®).
SDT-Q600: L’analizzatore termico simultaneo (Simultaneous Thermal Analyzer) permette di registrare simultaneamente il segnale TGA/DSC o TGA/SDT, dipendentemente dal tipo di portacampioni e quindi di campione analizzato. Lo strumento può raggiungere temperature di 1000 °C (con crogiuolo di Pt) o 1500 °C (con crogiuolo di Alumina), in atmosfera controllata e selezionabile fra inarte (N 2 ) o non inerte (aria).
Discovery Hybrid Rheometer-2 Reometro di nuova generazione che permette una vasta gamma di analisi meccaniche su soluzioni, sospensioni, emulsioni, soft materials, ed anche campioni solidi (solo in compressione). La configurazione e gli accessori presenti in laboratorio permettono di fare analisi in regime di taglio sia in regime di compressione, nonché analisi tribologiche.
AR-2000ex Reometro rotazionale che permette l’analisi su campioni liquidi, soft materials, nonché su campioni solidi. La configurazione in laboratorio, oltre al sistema Peltier tradizione, possiede anche l’accessorio ETC (Envirometal Testing Chamber), il quale permette di operare analisi meccaniche in rotazione anche su campioni solidi, utilizzando una opportuna geometria.