Il MOOC introduce i principi, le metodologie e le principali applicazioni della Mass Spectrometry Imaging. Questa tecnica consente di ottenere informazioni non solo sull’identità e sulla quantità delle molecole presenti in un campione, ma anche sulla loro distribuzione spaziale, permettendo di visualizzare dove specifici composti si localizzano all’interno di tessuti biologici, campioni complessi o matrici alimentari.
Il corso accompagna il partecipante dalla comprensione dei fondamenti della tecnica al workflow sperimentale, dalla preparazione del campione alla generazione e interpretazione delle immagini molecolari. Vengono inoltre presentate le principali componenti strumentali, gli approcci targeted e untargeted, e diverse applicazioni in ambito biomedicale, oncologico, farmacologico e food.
Attraverso esempi e casi applicativi, il MOOC offre una panoramica chiara delle potenzialità della Mass Spectrometry Imaging come strumento avanzato per l’analisi molecolare spazialmente risolta.
Il corso è articolato in sei moduli didattici, organizzati secondo un percorso progressivo che accompagna il partecipante dall’introduzione generale alla Mass Spectrometry Imaging fino alle sue applicazioni in ambito biomedicale e alimentare.
Il Modulo 0 introduce il concetto di Mass Spectrometry Imaging, evidenziando il passaggio dall’analisi chimica tradizionale, centrata sull’identificazione e quantificazione delle molecole, a un approccio capace di integrare anche l’informazione spaziale.
Il Modulo 1 presenta i fondamenti della tecnica, il significato dell’imaging molecolare e il workflow generale della MSI, dalla preparazione del campione all’acquisizione dei dati e alla costruzione delle immagini molecolari.
Il Modulo 2 è dedicato alla strumentazione, con particolare attenzione alle principali sorgenti di ionizzazione, agli analizzatori di massa, ai parametri di risoluzione spaziale e spettrale, e agli strumenti software per la gestione e l’interpretazione dei dati.
Il Modulo 3 approfondisce gli approcci di analisi targeted e untargeted, l’imaging quantitativo, la complessità del segnale e gli aspetti legati alla validazione dei dati e all’affidabilità dei risultati.
Il Modulo 4 illustra applicazioni della Mass Spectrometry Imaging in ambito biomedicale, con esempi relativi allo studio dei tessuti, dei tumori, della distribuzione di farmaci e metaboliti, della farmacometabolomica e dell’identificazione di biomarcatori.
Il Modulo 5 è dedicato alle applicazioni in ambito alimentare, con riferimento alla preparazione dei campioni, all’analisi di diverse matrici food, alla distribuzione spaziale dei composti, alla qualità, alla sicurezza alimentare e all’identificazione di contaminanti o molecole di interesse.
Ogni modulo combina spiegazioni teoriche, esempi applicativi e materiali visivi. Il percorso è completato da quiz di autovalutazione ed esercizi interattivi finalizzati al consolidamento dei concetti principali.
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:
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descrivere i principi di base della Mass Spectrometry Imaging, evidenziando il ruolo dell’informazione spaziale nell’analisi molecolare di campioni biologici, farmaceutici e alimentari;
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spiegare le fasi principali del workflow MSI, dalla preparazione del campione all’acquisizione dei dati, fino alla generazione e visualizzazione delle immagini molecolari;
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identificare le principali sorgenti di ionizzazione utilizzate nella Mass Spectrometry Imaging, tra cui MALDI, SIMS, DESI e LAESI, collegandole ai rispettivi ambiti di applicazione;
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distinguere le principali tipologie di analizzatori di massa impiegati nella MSI, valutandone il contributo in termini di risoluzione, accuratezza e sensibilità analitica;
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confrontare approcci targeted e untargeted nella Mass Spectrometry Imaging, riconoscendone finalità, vantaggi, limiti e contesti di utilizzo;
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interpretare immagini molecolari ottenute tramite MSI, mettendo in relazione segnali di massa, distribuzione spaziale delle molecole e caratteristiche del campione analizzato;
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analizzare esempi di applicazione della MSI in ambito biomedicale e oncologico, con particolare riferimento allo studio dei tessuti, dei tumori, dei biomarcatori e della distribuzione di farmaci e metaboliti;
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analizzare esempi di applicazione della MSI in ambito food, con riferimento alla distribuzione spaziale di composti, contaminanti o molecole di interesse in matrici alimentari;
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selezionare i principali parametri sperimentali da considerare in un’analisi MSI, tra cui preparazione del campione, risoluzione spaziale, risoluzione di massa, sensibilità e scelta della regione di interesse;
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valutare potenzialità e limiti della Mass Spectrometry Imaging come tecnica per l’analisi spazialmente risolta di molecole in campioni complessi.
Superamento di quiz
Saranno disponibili esercizi e quiz per valutare il proprio livello di apprendimento e consolidare le conoscenze acquisite.
Per seguire il corso è consigliabile possedere conoscenze di base di chimica analitica, chimica generale, biochimica o scienze biologiche/alimentari.
Sono inoltre utili nozioni introduttive di spettrometria di massa, in particolare relative al concetto di rapporto massa/carica (m/z), ionizzazione, analizzatori di massa e interpretazione di uno spettro di massa.
Non è richiesta una precedente esperienza pratica con tecniche di Mass Spectrometry Imaging, poiché il corso introduce progressivamente i principi, il workflow, la strumentazione e le principali applicazioni della tecnica.
Enrico Davoli
Claudio Medana
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claudio.medana@unito.it
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