Le reazioni che coinvolgono le biomolecole, comprese le interazioni e i cambiamenti conformazionali sono spesso studiati utilizzando la calorimetria isotermica di titolazione (ITC) e la calorimetria a scansione differenziale (DSC).
L'ITC è l'unica tecnica che permette di determinare, con un unico esperimento, tutti i parametri di binding molecolare senza la necessità di modificare le molecole mediante marcatura o immobilizzazione. L'ITC misura l'interazione tra le componenti nel loro stato nativo. La misura del calore generato o assorbito durante un’interazione tra due sostanze, permette l'accurata determinazione di costanti di legame (KD), stechiometria di reazione (n), entalpia (ΔH) ed entropia (ΔS), fornendo così un profilo termodinamico completo dell'interazione molecolare in un singolo esperimento. Tramite questa tecnica abbiamo potuto quantificare l’affinità di legame tra proteine e ligandi di interesse biologico, determinare la specificità di legame e la stechiometria della reazione caratterizzando così il meccanismo della reazione, fare misure di cinetica enzimatica e confermare gli obiettivi di legame previsti nella scoperta di farmaci a piccole molecole.
Il DSC permette di comprendere la stabilità delle proteine e di altre biomolecole. Ha un'ampia applicazione nell'ingegneria delle proteine, nella progettazione razionale di farmaci e nella produzione biofarmaceutica, dove lo sviluppo di proteine stabili è un obiettivo fondamentale. Il DSC è una tecnica chiave di analisi termica che rende possibile lo studio di biomolecole nel loro stato nativo. L’uso del DSC ci ha consentito la caratterizzazione della struttura di proteine wild type e mutanti, studiare l'effetto dell’interazione con un ligando e selezionare delle proteine potenziali candidati più stabili nello sviluppo bioterapeutico.