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Zaccaria, Clara (2018) Optical mini-Tweezers: un esperimento di singola molecola. [Magistrali biennali]

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Abstract

Gli esperimenti in ambito della biologia molecolare, che in genere sono effettuati su una grande quantità di molecole, mostrano il comportamento medio dei sistemi biologici indagati. Tuttavia, le biomolecole, come catene nucleotidiche o proteine, hanno delle strutture interne e comportamenti complessi, fondamentali per il loro ruolo all’interno degli organismi, che non possono essere adeguatamente indagati con questi esperimenti di bulk. In questo contesto risultano particolarmente importanti le tecniche sperimentali di singola molecola. Tramite queste tecniche, le molecole possono essere studiare singolarmente e grazie alle nuove tecnologie è possibile misurare spostamenti nanometrici e forze dell’ordine del pN. Una delle tecniche più potenti sono le Optical Tweezers. Le pinzette ottiche si basano sul principio fisico dell’intrappolamento ottico che permette di applicare forze su oggetti micrometrici in maniera controllata. Il set-up utilizzato in questo lavoro di tesi è stato acquistato nel 2017 all’interno di un progetto interdipartimentale, nel quale il Dipartimento di Fisica e Astronomia di Padova ha giocato un ruolo importante. In questo sistema sperimentale, la trappola ottica è creata combinando due fasci laser identici contropropaganti (805 nm, 200 mW), focalizzati da obiettivi a grande apertura numerica. L’esperimento avviene all’interno di una camera microfluidica motorizzata, che viene inserita tra i due obbiettivi. All’interno della camera microfluidica, la molecola è tenuta tra due biglie, una intrappolata otticamente, l’altra mantenuta in posizione fissa sulla punta di una micropipetta. Durante il lavoro di tesi si è provveduto ad una ottimizzazione del sistema sperimentale, in particolare nel protocollo di costruzione delle camere microfluidiche, al fine di minimizzare possibili fonti di rumore. Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato lo studio dell’hairpin CD4L20 mRNA, il quale può giocare un ruolo chiave nell’inibizione dell’attacco dell’HIV al sistema immunitario umano. Sono stati effettuati esperimenti di pulling sul sistema a differenti velocità, al fine di indagare se tale parametro influisse sul comportamento della molecola. La reazione del sistema alle forze esterne è stata studiata tramite il modello teorico del Worm Like Chain (WLC), al fine di estrarre importanti parametri elastici del sistema. Una volta accertato che il sistema si comporta a due stati, è stato realizzato uno studio cinetico ed energetico, secondo i modello di Bell-Evans e il metodo di Kramers, al fine di estrarre le costanti cinetiche e i principali parametri energetici, così da ricostruire il profilo dell’energia libera della molecola.

Item Type:Magistrali biennali
Corsi di Diploma di Laurea:Scuola di Scienze > Fisica
Uncontrolled Keywords:Optical, tweezer, pinzette, molecola, biologia, biofisica, RNA, pulling, cinetica, energia
Subjects:Area 02 - Scienze fisiche > FIS/01 Fisica sperimentale
Codice ID:61171
Relatore:Zaltron, Annamaria
Correlatore:Mistura, Giampaolo
Data della tesi:July 2018
Biblioteca:Polo di Scienze > Dip. Fisica e Astronomia "Galileo Galilei" - Biblioteca
Tipo di fruizione per il documento:on-line per i full-text
Tesi sperimentale (Si) o compilativa (No)?:Yes

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