This document summarizes the results of a proteomics analysis using mass spectrometry and database searching to identify proteins in a sample. It lists 3 proteins identified - serotransferrin, keratin type 1, and serum albumin along with relevant identification details like protein score, mass, and number of peptide sequences matched. It also describes the methods used, including in-gel digestion, nLC-ESI MS/MS, and the Mascot search engine and scoring model. Finally, it defines the exponentially modified protein abundance index (emPAI) used for semi-quantitation and cites relevant references.
This document discusses bio-chips and DNA microarrays. It describes how DNA microarrays work by having thousands of probes attached to a surface to which cDNA from experimental and control samples can hybridize. The document outlines the steps of DNA microarray experiments including creating the array, extracting mRNA from samples, making cDNA, hybridizing the cDNA to the array, and scanning the array to assess gene expression differences between conditions. DNA microarrays allow analysis of expression levels of many genes in parallel.
Nanobiosensors are biosensors on the nano-scale that use biological recognition elements connected to nanoscale transducers. They can detect analytes using techniques like optical measurements, electrochemical methods, electrical sensors like field effect transistors, and nanowires. Nanobiosensors have applications in detecting DNA, proteins, cells, and more for uses in healthcare, environmental monitoring, and other areas due to their high sensitivity and selectivity at the nano-scale level.
The document discusses potential health and safety issues related to nanoparticles. It notes that nanoparticles may accumulate in the body since many are not biodegradable, and their health effects are not well understood. Nanoparticles can be hazardous if inhaled, ingested, or absorbed through skin contact. Inhalation of nanoparticles can cause lung inflammation and damage. Ingestion may lead to liver damage. Dermal exposure is also a concern since nanoparticles may penetrate skin. More research is needed to understand health impacts through different exposure routes and on organs like the liver and kidneys. Various studies and agencies are working to evaluate potential nanoparticle health risks.
This document discusses various modes of interaction between nanoparticles (NPs) and cells, including adhesion and cellular uptake via receptor-mediated or non-receptor mediated endocytosis. It describes specific endocytosis pathways like clathrin-mediated endocytosis, caveolae-mediated uptake, macropinocytosis, phagocytosis, and pinocytosis. Methods to determine the intracellular fate and trafficking of NPs are also outlined, such as using appropriate markers, electron microscopy, and fluorescence techniques. The challenges of transporting NPs across biological barriers like the blood-brain barrier are also addressed.
Nanobiosensors use biological elements on the nanoscale to detect target analytes. They incorporate a biological recognition element connected to a transducer that converts the biological interaction into an electrical or optical signal. Common recognition elements include antibodies, DNA, enzymes and whole cells. Transduction methods include electrical techniques like field effect transistors and electrochemical methods, as well as optical techniques like fluorescence and surface plasmon resonance. Nanowire and magnetic nanoparticle-based sensors are examples explored in the document. Potential applications include disease diagnosis, environmental monitoring and point-of-care testing.
Nanoparticle pharmacokinetics are influenced by chemical composition, structural diversity, surface modifications, particle size, and routes of exposure. Following exposure, nanoparticles can transport across barriers in the body and interact with proteins and cells, affecting their distribution, metabolism, and excretion. Factors like size, surface charge, and coating influence organ distribution, uptake by the mononuclear phagocyte system, and clearance from the body via the renal or hepatobiliary routes. Understanding these pharmacokinetic properties is important for developing nanoparticles for drug delivery and other medical applications.
Nanoparticle pharmacokinetics are influenced by chemical composition, structural diversity, surface modifications, particle size, and routes of exposure. Following exposure, nanoparticles can transport across barriers in the body and interact with proteins and cells, affecting their distribution, metabolism, and excretion. Factors like size, surface charge, and coating influence organ distribution, uptake by the mononuclear phagocyte system, and clearance from the body via the renal or hepatobiliary routes. Understanding these pharmacokinetic properties is important for developing nanoparticles for drug delivery and other medical applications.
This document discusses various modes of nanoparticle (NP) interaction with cells, including adhesion and cellular uptake via receptor-mediated endocytosis, caveolin-mediated endocytosis, clathrin-mediated endocytosis, and clathrin- and caveolin-independent pathways. It also describes methods to determine the intracellular fate of NPs, such as using markers to track localization in lysosomes or the cytoplasm over time, as well as techniques to distinguish intact from degraded NPs. The ideal properties for NPs to cross the blood-brain barrier and enter the brain are also discussed.
Bio-chips, also known as lab-on-a-chip devices, can provide portable, low-cost, and low-power platforms for integrating sensors and other components. DNA microarrays allow high-throughput screening by placing probes for thousands of genes on a single chip. mRNA is extracted from experimental and control samples, converted to fluorescent cDNA, and hybridized on the chip. The fluorescent intensities indicate gene expression levels. Protein microarrays similarly attach thousands of proteins to a chip and detect binding with probes to study protein interactions, expression levels, and functions.
Nanotechnology shows promise for improving cancer treatment. Nanoparticles can be engineered with unique optical and magnetic properties and conjugated with targeting ligands to selectively deliver anti-cancer drugs to tumors. The enhanced permeability and retention effect enables nanoparticles to passively accumulate in tumors due to their leaky vasculature and poor lymphatic drainage. This allows for higher drug concentrations in tumors and fewer side effects compared to conventional chemotherapy. However, challenges remain around overcoming drug resistance mechanisms and ensuring nanoparticles reach poorly vascularized tumor regions.
This document discusses surface modification of nanoparticles for biomedical applications. It describes various methods for modifying the nanoparticle surface, including conjugating ligands for cell targeting (e.g. antibodies, peptides, aptamers), encapsulating the nanoparticle core with lipids or polymers, and attaching targeting moieties via linkers like streptavidin-biotin. Common targets for surface ligands include receptors for VEGF, folate, transferrin and others. Aptamers and peptides are also discussed as targeting options.
4. • Il plasma è il liquido in cui sono sospese le cellule
del sangue. Il plasma è ottenuto dal sangue a cui si
aggiunge un anticoagulante, es. citrato o eparina. Il
sangue viene quindi centrifugato per separare il
plasma dalle cellule.
• Per ottenere il siero, il sangue viene lasciato
coagulare, e poi centrifugato per separare la fase
liquida dalla parte corpuscolare. Rispetto al
plasma, il siero non contiene alcune proteine della
coagulazione , principalmente il fibrinogeno
5. DIABETE
• MANCATA FUNZIONE DELLA
INSULINA
• IPERGLICEMIA (alta concentrazione di
glucosio nel sangue)
• GLICOSURIA (glucosio nelle urine)
6. Tipo di diabete
Patogenesi
Manifestaz. cliniche
Trattamento
InsulinoDipendente
(IDDM)
o Tipo I
Distruzione autoimmune
cellule β (autoanticorpi
anti-insulina/cell. β nel 95%
dei casi)
Deficit insulinico assoluto
(risp. a glucagone): ↑↑
gluco-neogenesi e lipolisi
→ chetosi
Poliuria
polidipsia
polifagia
dimagrimento
chetosi → acidosi
Coma chetoacidosico
Insulina, dieta, attività
fisica, monitoraggio
glicemia:
auto-test 3xdie
glicemia a digiuno
Hb glicosilata ogni 46
mesi
Insulinoindipendente
(NIDDM)
o Tipo II
Insulino-resistenza associata
a ridotta secrez. insulinica
Deficit insulinico relativo
(no chetoacidosi)
Asintomatico, esordio
graduale (faticabilità,
infezioni ricorrenti,
storia di diabete
gestazionale)
No chetosi
Coma iperosmolare
non acidosico
Ipoglicemizzanti orali
o insulina; dieta,
regolare attività fisica,
monitoraggio:
auto-test
glicemia a digiuno
Hb glicosilata ogni 46
mesi
7. Definizione del diabete di tipo I
(diabete mellito )
• Il diabete mellito viene definito dalla presenza di una
iperglicemia cronica, secondaria a un difetto di
produzione e/o di azione dell’insulina.
• L’iperglicemia cronica induce una serie di complicanze
sistemiche che interessano in particolare occhi, reni,
sistema cardiovascolare e sistema nervoso.
8. I markers del metabolismo glicidico
•
Glicemia
– Variazioni fisiologiche (a digiuno 70-110 mg/dl; aumento postprandiale, generalmente < 140 mg/dl; diminuzione con l’esercizio
fisico)
•
Glicosuria
– Definizione: presenza di glucosio nelle urine
– Generalmente patologica, si verifica quando viene superata la soglia
di riassorbimento renale del glucosio (circa 180 mg/dl)
– Se abbondante determina aumento del volume urinario poliuria
(diuresi > 2500 cc/24h circa )
•
Emoglobina glicosilata (HbA1c)
– Frazione dell’emoglobina capace di legare il glucosio, utilizzata come
marker dei valori medi di glicemia nelle ultime settimane
12. nella reazione catalizzata dalla glucosio ossidasi (GOD), una
flavoproteina di origine batterica preparata commercialmente
da Aspergillus niger, il glucosio viene ossidato ad acido
gluconico con produzione stechiometrica di H2O2
Glu + O2 + H2O → Glu-COOH + H2O2
la reazione della GOD viene accoppiata alla perossidasi
(POD). L’ H2O2 viene scissa dalla POD in presenza di un
accettore di O2 che si trasforma in un derivato colorato, la cui
quantità viene determinata colorimetricamente (Assorbanza).
Come accettori cromogenici di O2 vengono utilizzati derivati
benzotiazolinici (ABTS) , oppure fenolo unitamente a 4aminofenazone.
13.
14. • La determinazione enzimatica della glicemia mediante GOD è
una metodica utilizzata nei sistemi di analisi automatizzata, gli
Auto-Analyzers, che consentono di analizzare in successione
numerosi campioni, prelevati automaticamente da una serie
di contenitori.
• Sul metodo enzimatico la GOD-POD si basa anche l’uso di
speciali cartine poste in commercio con nomi diversi –
Destrostix, Clinistix, B.M-test glucosio – le quali bagnate
con il campione da esaminare assumono colorazioni di
diversa intensità, e raffrontate ad una scala cromatica
standard permettono una lettura diretta ed immediata della
concentrazione di glucosio nel campione. Sono utilizzate per
la determinazione della glicosuria.
15.
16. • Sono anche di uso comune piccoli strumenti dedicati,
che si possono considerare come dei biosensori
selettivi per il glucosio, con i quali è possibile rilevare
molto rapidamente il valore della glicemia; vengono
utilizzati correntemente e personalmente dai soggetti
diabetici.
Definizione di Biosensore: è un dispositivo analitico
che utilizza un mediatore biologico per rilevare
selettivamente e con molta sensibilità, analiti chimici o
biologici. Ciò viene solitamente ottenuto accoppiando il
mediatore biologico ad un opportuno sistema di
trasduzione, il quale converte la risposta biochimica in
un segnale fisico quantificabile e processabile.
19. • Utilizzano come biorecettore glucosio ossidasi alcuni
lettori ottici, che sfruttando su striscie reattive la reazione
della glucosio ossidasi/POD, permettono di determinare
l’intensità della colorazione formatasi e calcolare
immediatamente il valore della glicemia.
• Nelle striscie sono fissati la glucosio ossidasi, la
perossidasi ed il reattivo cromogeno
20.
21. • Altri stumenti, come AccuCheck, sfruttano un enzima
diverso ed un metodo diverso di rilevazione dei risultati.
L’enzima è la glucosio ossidasi che ossida il glucosio a
gluconolattone. Per la rilevazione dei risultati si utilizza un
trasduttore elettrochimico amperometrico;
.
GOD
Glucosio + O2
H2O2 + acido gluconico
• i sensori amperometrici riescono a misurare la variazione della
pressione parziale di ossigeno che viene consumato con la
riduzione al catodo o l'ossidazione di H2O2 all'anodo .
• I sensori amperometrici più sviluppati per l’analisi del glucosio
sono quelli in cui un anodo di platino polarizzato a circa 600mV
rispetto ad un elettrodo di riferimento
• Elettrodi di Clark modificati
22. Sensori amperometrici
A
Reazione del glucosio
provoca una riduzione della
presione parziale di O2 che
viene misurata con
l’elettrodo di Clark
Elettrodo
AgAgcl
KCl
Elettrodo Clark: corrente
proporzionale alla
pressione parziale di O2
Elettrodo
Pt
Page 40
Strato Enzimatico
Membrana O2
Permeabile
Campione sangue
25. Insulina
Ormone peptidico (51 AA, PM = 5807 Da);Liberazione del peptide
C con formazione di Insulina (2 catene; a = 30 AA + b = 21 AA),
legate da 2 ponti disolfuro);Metodo di determinazione:
Immunometrico (Ab monoclonali);Valori di riferimento = 6-100
mU/L;Test funzionali = TTGV = somministrare per i.v. 0,5mg/kg
glucosio e misurare l’insulina in fase 1 (1-3-5-10 min): la somma
dell’insulina ad 1 e a 3 min è > 100 mU/L in condizioni normali.
29. Alterazioni biochimiche dei tessuti
secondarie all’iperglicemia cronica
•
Glicosilazione di numerosi proteine cellulari e extra-cellulari
– Emoglobina glicosilata e fruttosamina circolanti (markers di equilibrio glicemico)
– Glicosilazione di collagene e proteine a lunga vita con formazione di complessi
AGE che alterano la matrice vascolare contribuiscono a
microangiopatia /glomerulopatia.
•
Stress ossidativo
– Aumentata produzione di ione superossido a livello della catena respiratoria
mitocondriale, di radicali liberi
disfuzione endoteliale che favorisce l’ateroma e le sue complicanze.
•
Aumentata produzione di sorbitolo (via dei polioli)
– Glucosio sorbitolo poco diffusibile rigonfiamento cellulare osmotico
es: cataratta
30. Le complicanze del diabete
• La microangiopatia diabetica
– Alterazioni specifiche del microcircolo
retinopatia, nefropatia e neuropatia diabetiche
• La macroangiopatia diabetica
– Ateromatosi precoce e diffusa complicanze cardiovascolari
• Altre complicanze
– Aumentata sensibilità alle infezioni
– Cataratta
– Piede diabetico
31. La microangiopatia diabetica
1.
La RETINOPATIA diabetica
•
Retinopatia semplice proliferativa
•
Altre complicanze visive: glaucoma, cataratta..
“oftalmopatia diabetica” complessa con calo del visus
2.
La NEFROPATIA diabetica
•
•
3.
Glomerulopatia diabetica IRC progressiva
Fattori aggravanti: macroangiopatia e ipertensione
La NEUROPATIA diabetica
•
Patogenesi mista: microangiopatia + danni metabolici diretti
(polioli, alterazioni della mielina…)
34. Presentazione clinica del diabete di tipo 1
• Rappresenta < 10 % dei casi di diabete
• Una patologia dell’ età evolutiva essenzialmente
bambini e adolescenti, più raramente adulti giovani (90
% < 20 anni)
– Tipicamente magri
– Con l’aumento dell’obesità infantile fino a 20-25 % dei nuovi
casi sono obesi
• Esordio tipicamente subacuto/acuto
– Subacuto: poliurodipsia, dimagrimento
– Acuto: cheto-acidosi
35. Fisiopatologia del diabete di tipo 1
•
La carenza insulinica determina l’incapacità delle
cellule (in particolare adipose e muscolari) ad
utilizzare il glucosio, con 2 conseguenze immediate:
1.
Accumulo di glucosio nel plasma iperglicemia marcata
superamento della soglia renale di riassorbimento
glicosuria poliuria poliurodipsia
2.
Utilizzo di fonti alternative di energia
•
•
•
Riserve lipidiche perdita di massa grassa
Riserve proteiche perdita di massa magra
(muscolare)
dimagrimento
Nella cheto-acidosi diabetica si associano carenza
insulinica e iperproduzione di glucagone
36. Tipo di diabete
Patogenesi
Manifestaz. cliniche
Trattamento
InsulinoDipendente
(IDDM)
o Tipo I
Distruzione autoimmune
cellule β (autoanticorpi
anti-insulina/cell. β nel 95%
dei casi)
Deficit insulinico assoluto
(risp. a glucagone): ↑↑
gluco-neogenesi e lipolisi
→ chetosi
Poliuria
polidipsia
polifagia
dimagrimento
chetosi → acidosi
Coma chetoacidosico
Insulina, dieta, attività
fisica, monitoraggio
glicemia:
auto-test 3xdie
glicemia a digiuno
Hb glicosilata ogni 46
mesi
Insulinoindipendente
(NIDDM)
o Tipo II
Insulino-resistenza associata
a ridotta secrez. insulinica
Deficit insulinico relativo
(no chetoacidosi)
Asintomatico, esordio
graduale (faticabilità,
infezioni ricorrenti,
storia di diabete
gestazionale)
No chetosi
Coma iperosmolare
non acidosico
Ipoglicemizzanti orali
o insulina; dieta,
regolare attività fisica,
monitoraggio:
auto-test
glicemia a digiuno
Hb glicosilata ogni 46
mesi
37. Fisiopatologia del diabete di tipo 2
• Caratterizzato da 2 elementi essenziali
– Insulino-resistenza: inadeguata utilizazione del glucosio da
parte delle cellule, che non rispondono normalmente alla
stimolazione insulinica; il difetto può essere di tipo prerecettoriale, recettoriale o post-recettoriale.
– Difetto della β-cellula: anche se inizialmente relativo (la
secrezione insulinica è a lungo conservata), è ormai ammesso
che l’insorgenza del diabete di tipo 2 è legata a una produzione
di insulina insufficiente a compensare la resistenza insulinica
38. Fattori di rischio per il diabete di tipo 2
•
Il diabete di tipo 2 è il più frequente (> 90 % dei casi di diabete)
•
Tipicamente caratteristico dell’ età matura (> 40 anni), interessa
pazienti sempre più giovani
• Fattori di rischio
–
–
–
–
Familiarità ++ (ereditarietà multigenica)
Età
Obesità
Stile di vita: alimentazione e sedentarietà
• Patologie associate (frequenti)
– Dislipidemia, sindrome metabolica..
39.
40.
41. MICROINFUSORE
Pompa per l’infusione
di insulina, costituita da:
COMPUTER che consente
la programmazione di 48
diverse velocità di infusione
SISTEMA DI INFUSIONE: pistone siringa
che eroga insulina (analogo ad azione rapida)
in un piccolo catetere di Teflon da posizionare
sottocute mediante un ago introduttore
rimovibile