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Questions and Answers
Qual è la caratteristica principale della silice mesoporosa?
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Quale funzione svolge un dendrimer?
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Quale di questi materiali è noto per le sue proprietà ottiche variabili?
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Qual è un'importante caratteristica degli ossidi di ferro in ambito biomedico?
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Quale delle seguenti affermazioni sui liposomi è vera?
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Cosa caratterizza i fullereni rispetto ad altri materiali?
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Per quale motivo i materiali come TiO2 e ZnO sono considerati utili?
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Qual è la principale applicazione dei carbon black?
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Qual è la principale funzione degli aptameri?
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Qual è una delle tecniche utilizzate per ottenere aptameri?
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Cosa sono i DNA zyme e RNAzyme?
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Quali parametri sono fondamentali per sfruttare la struttura degli acidi nucleici?
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Qual è la caratteristica principale della tecnica DNA origami?
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Perché è più conveniente sintetizzare aptameri rispetto a produrre anticorpi?
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Quale affermazione è vera riguardo alle strutture secondarie e terziarie degli acidi nucleici?
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Quale di queste tecnologie non sfrutta le caratteristiche degli acidi nucleici?
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Quale processo sfrutta la capacità delle nanoparticelle d'oro di emettere energia sotto forma di calore?
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Quali sono le proprietà degli SPION che li rendono utili in nanomedicina?
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Cosa accade alle nanoparticelle quando vengono riconosciute dai macrofagi nel circolo sanguigno?
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Qual è l'unico aspetto noto riguardo alla tossicità acuta dei nanomateriali?
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Qual è una delle applicazioni principali degli SPION nella diagnostica?
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Quale caratteristica dei nanomateriali d'oro permette loro di essere utilizzati in fotoluminescenza?
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Quali processi vengono utilizzati per l'accumulo di nanomateriali nel sistema sanguigno?
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Qual è il rischio associato a nanomateriali la cui dimensione è inferiore a 2 nm?
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Qual è l'obiettivo principale dell'uso di terapie combinate nella cura del cancro?
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Cosa sono le nanoparticelle teranostiche?
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Quale di questi stimoli è considerato un fattore scatenante per l'attivazione dei nanomateriali?
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Cosa implica il targeting attivo delle nanoparticelle?
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Qual è la caratteristica del targeting passivo nel drug delivery?
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Quale effetto è associato alla ritenzione di nanomateriali nelle aree tumorali?
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Quale dei seguenti stimoli esogeni può attivare il rilascio di farmaci dai nanomateriali?
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Quale dei seguenti aspetti non è un vantaggio dell'uso delle nanoparticelle nella terapia del cancro?
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Qual è una delle caratteristiche principali delle particelle superparamagnetiche?
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Cosa diminuiscono gli SPION nel contesto dell'imaging?
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Quale applicazione non è associata ai nanomateriali a base di carbonio?
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Che ruolo hanno le cellule Schwann nella rigenerazione nervosa?
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Qual è una delle caratteristiche dei nanotubi di carbonio per la rigenerazione tessutale?
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Quale è una potenziale preoccupazione riguardo agli SPION?
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Per cosa viene utilizzata la conducibilità dei nanomateriali a base di carbonio?
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Quale descrizione si applica meglio ai neuroni?
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Study Notes
Approccio Bottom-Up
- L'approccio "bottom-up" in chimica si basa sulla manipolazione delle proprietà chimiche di atomi e molecole tramite sintesi chimica.
Materiali ingegnerizzati
- Materiali comunemente utilizzati in applicazioni biomedicali, diagnostiche e in nanomedicina includono: fullereni, CNT, grafene, carbon black, SiO2, TiO2, ZnO, quantum dots, Au, Ag, SPION, polimeri, polisaccaridi e liposomi.
SiO2 mesoporosa (silice)
- La silice mesoporosa è una classe di setacci molecolari porosi ordinati con mesopori di dimensioni uniformi (2-50 nm).
- Trova impiego in diversi settori come l'industria petrolifera, cosmetica e medicina.
- La sua struttura porosa consente l'intrappolamento e il rilascio controllato di farmaci o altre sostanze in risposta a stimoli specifici.
Quantum Dots
- I quantum dots sono nanoparticelle di materiali semiconduttori (es. silicio) con proprietà ottiche che dipendono dalla loro dimensione e forma.
- La radiazione assorbita ed emessa varia a seconda delle dimensioni.
- Le proprietà ottiche sono influenzate dalla risonanza plasmonica di superficie.
Ossidi di Ferro
- Gli ossidi di ferro sono composti naturali comuni e possono essere sintetizzati in laboratorio tramite reazioni acquose in diverse condizioni redox e di pH.
- Hanno proprietà superparamagnetiche.
Nanomateriali organici
- I nanomateriali organici come lipidi, polimeri e polisaccaridi vengono utilizzati in ambito biomedico, cosmetico e alimentare.
Dendrimeri
- I dendrimeri sono strutture polimeriche iper-ramificate con strutture molto definite.
- La loro struttura regolare li rende adatti a fungere da vettori per principi attivi.
Liposomi
- I liposomi sono piccole vescicole sferiche a base di fosfolipidi.
- Le loro proprietà dipendono dalla composizione lipidica, dalla carica superficiale, dalle dimensioni e dal metodo di preparazione.
- Sono impiegati per il trasporto di principi attivi.
Caratteristiche funzionali degli acidi nucleici
- In laboratorio si possono sintetizzare filamenti di DNA e RNA di diverse lunghezze, ottenendo strutture secondarie e terziarie con funzioni specifici.
- Aptameri: oligonucleotidi di DNA o RNA a filamento singolo con strutture tridimensionali stabili, dipendenti dalla sequenza.
- Vengono selezionati tramite processi di biologia molecolare evolutiva (SELEX).
- Hanno affinità per molecole specifiche come proteine.
- Possono essere considerati anticorpi sintetici.
- DNA zyme e RNAzyme: sequenze di DNA con attività catalitiche simili ai ribozimi.
Caratteristiche strutturali degli acidi nucleici
- Le strutture degli acidi nucleici possono essere sfruttate tramite legami a idrogeno, stereochimica e termodinamica.
- Tecniche di DNA origami: permettono l'autoassemblaggio del DNA per creare strutture complesse come nanotubi di DNA.
Terapie combinate
- Le terapie combinate per il cancro aumentano la penetrazione dei farmaci nei tumori, riducendo il rischio di recidive.
- Le nanoparticelle teranostiche, contenenti sia agenti terapeutici che di imaging, facilitano la stadiazione della malattia, la scelta del trattamento, la valutazione della risposta e il rilevamento delle recidive.
Triggered activation
- La nanomedicina sfrutta gli stimoli del microambiente tumorale (pH basso, glutatione, enzimi) o stimoli esogeni (calore, ultrasuoni, campi magnetici/elettrici) per attivare nanomateriali o rilasciare agenti terapeutici.
Targeting
- La funzionalizzazione della superficie delle nanoparticelle con ligandi molecolari consente il drug delivery mirato.
- Target attivo: i gruppi funzionali sulla superficie dei nanovettori riconoscono il sito bersaglio, permettendo di visualizzare, curare e monitorare la risposta del trattamento patologico.
- Target passivo: l'effetto EPR (Enhanced Permeability and Retention) sfrutta l'elevata vascolarizzazione dei tumori per accumulare nanomateriali nelle zone tumorali.
Proprietà ottiche
- Fotoluminescenza: le nanoparticelle d'oro possono essere utilizzate per la luminescenza e fluorescenza.
- Fototermica e fotoacustica: le nanoparticelle d'oro vengono utilizzate per il riscaldamento ed i metodi fotoacustici.
Tossicità dei nanomateriali
- Non tutti i nanomateriali sono ingegnerizzati e possono essere tossici.
- I test di tossicità (citotossicità, genotossicità) sono necessari per valutare il rischio.
- I nanomateriali possono generare specie ROS e, per dimensioni inferiori a 2 nm, hanno elevata attività catalitica.
SPION (Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles)
- SPION sono nanomateriali a base di ossidi di ferro con proprietà superparamagnetiche.
- Vengono utilizzati in nanomedicina per diagnostica, come agenti di contrasto nelle analisi NMR.
- Rispondono ai campi magnetici esterni, rilasciando calore.
- Le dimensioni, la forma e l'ingegnerizzazione superficiale degli SPION li rendono riconoscibili dalle cellule del sistema immunitario (es. macrofagi).
- I macrofagi inglobano gli SPION, degradandoli e rilasciando il ferro.
- L'accumulo di SPION avviene tramite target attivo e target passivo.
Applicazioni degli SPION
- In terapia, gli SPION possono essere utilizzati per il drug delivery.
- In imaging, gli SPION vengono utilizzati come agenti di contrasto per la risonanza magnetica.
- Aumentano la visibilità nella risonanza magnetica mediante la diminuzione dei tempi di rilassamento, che dipendono dall'intorno e dal campo applicato.
- Gli SPION sono considerati non tossici o poco tossici, sebbene sia necessario valutare la tossicità individuale.
Nanomateriali a base di carbonio (CNT)
- I nanotubi di carbonio (CNT) vengono utilizzati in nanomedicina per imaging, drug delivery e funzionalizzazione.
- Il loro principale utilizzo è nella rigenerazione tissutale, soprattutto per il tessuto nervoso.
- Le loro caratteristiche includono conducibilità termica ed elettrica, assorbimento nel vicino infrarosso (effetto fototermico) e superficie adatta alla rigenerazione tissutale.
Rigenerazione tissutale
- I neuroni sono cellule del tessuto nervoso.
- La guaina mielinica sull'assone può essere danneggiata, portando alla degenerazione dell'assone.
- Le cellule Schwann intervengono per ripulire e stimolare la rigenerazione delle cellule.
- L'assone necessita di uno scaffold tubolare per una corretta crescita.
- I nanotubi di carbonio offrono un supporto ideale per la rigenerazione tissutale, grazie alla loro forma tubolare e alla conducibilità.
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