L’interazione energia-materia è uno degli aspetti fondamentali della Biofisica, non solo per gli effetti delle radiazioni (ionizzanti e non) sulle biostrutture, ma anche e soprattutto perché le tecniche spettroscopiche costituiscono uno dei mezzi di indagine più potenti nello studio dei sistemi biologici. Tra le tecniche di luminescenza, un ruolo particolarmente interessante è rivestito dall’indagine della emissione a bassa intensità di fotoni, nell’intervallo di lunghezze d’onda del visibile (fino al vicino ultravioletto), da parte di sistemi biologici sia spontaneamente che a seguito di eccitazione luminosa. Già negli anni ’20 gli studi condotti da A.G.Gurwitsch hanno correlato la luminescenza spontanea a meccanismi di comunicazione cellulare di tipo non chimico nei processi di divisione cellulare. La luminescenza fotoindotta è stata osservata, totalmente inaspettata, per la prima volta in piante verdi da Arnold e Strehler negli anni ’50. Il gruppo di ricerca EMIL (https://web.infn.it/Emil/) presso l’Università di Catania si occupa da diversi anni di studiare il fenomeno della luminescenza fotoindotta, emissione che dura anche dopo che l’eccitazione luminosa è stata spenta, ed è per questo indicata come Luminescenza a tempi lunghi (in inglese: Delayed Luminescence, DL). Si tratta di una emissione di bassa intensità assimilabile alla luce emessa da una lampadina ed osservata a grandissima distanza. Questa radiazione, piuttosto che alla stimolazione e diseccitazione diretta di singoli livelli eccitati, è legata ai meccanismi di trasporto di carica e di energia all’interno delle strutture biologiche, meccanismi che coinvolgono livelli metastabili di energia. L’indagine sperimentale ha mostrato che la DL non è tipica solo delle piante, ma è possibile misurarla, sotto opportune condizioni, anche da cellule di mammifero e connetterla allo stato fisiologico del sistema stesso, rendendo la tecnica promettente come diagnostica non-invasiva. Verranno ampiamente presentati i casi studio analizzati presso l’Università di Catania e che possono avere interesse nel campo agro-alimentare. In particolare verranno presentati i risultati relativi a: • uno studio condotto su bacche di pomodoro al fine di valutare la qualità dell’alimento; • uno studio condotto su sementi al fine di valutarne il vigore vegetativo. Un breve cenno verrà anche fatto ad altri campi di applicazione, quale quello del controllo dell’inquinamento delle acque e quello dello studio degli effetti di agenti antitumorali su cellule cancerogene umane.

Aspetti applicativi dei Biofotoni di interesse agroalimentare e della salute

Agata Scordino
2017

Abstract

L’interazione energia-materia è uno degli aspetti fondamentali della Biofisica, non solo per gli effetti delle radiazioni (ionizzanti e non) sulle biostrutture, ma anche e soprattutto perché le tecniche spettroscopiche costituiscono uno dei mezzi di indagine più potenti nello studio dei sistemi biologici. Tra le tecniche di luminescenza, un ruolo particolarmente interessante è rivestito dall’indagine della emissione a bassa intensità di fotoni, nell’intervallo di lunghezze d’onda del visibile (fino al vicino ultravioletto), da parte di sistemi biologici sia spontaneamente che a seguito di eccitazione luminosa. Già negli anni ’20 gli studi condotti da A.G.Gurwitsch hanno correlato la luminescenza spontanea a meccanismi di comunicazione cellulare di tipo non chimico nei processi di divisione cellulare. La luminescenza fotoindotta è stata osservata, totalmente inaspettata, per la prima volta in piante verdi da Arnold e Strehler negli anni ’50. Il gruppo di ricerca EMIL (https://web.infn.it/Emil/) presso l’Università di Catania si occupa da diversi anni di studiare il fenomeno della luminescenza fotoindotta, emissione che dura anche dopo che l’eccitazione luminosa è stata spenta, ed è per questo indicata come Luminescenza a tempi lunghi (in inglese: Delayed Luminescence, DL). Si tratta di una emissione di bassa intensità assimilabile alla luce emessa da una lampadina ed osservata a grandissima distanza. Questa radiazione, piuttosto che alla stimolazione e diseccitazione diretta di singoli livelli eccitati, è legata ai meccanismi di trasporto di carica e di energia all’interno delle strutture biologiche, meccanismi che coinvolgono livelli metastabili di energia. L’indagine sperimentale ha mostrato che la DL non è tipica solo delle piante, ma è possibile misurarla, sotto opportune condizioni, anche da cellule di mammifero e connetterla allo stato fisiologico del sistema stesso, rendendo la tecnica promettente come diagnostica non-invasiva. Verranno ampiamente presentati i casi studio analizzati presso l’Università di Catania e che possono avere interesse nel campo agro-alimentare. In particolare verranno presentati i risultati relativi a: • uno studio condotto su bacche di pomodoro al fine di valutare la qualità dell’alimento; • uno studio condotto su sementi al fine di valutarne il vigore vegetativo. Un breve cenno verrà anche fatto ad altri campi di applicazione, quale quello del controllo dell’inquinamento delle acque e quello dello studio degli effetti di agenti antitumorali su cellule cancerogene umane.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.11769/354727
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