Il corso si propone di fornire una panoramica delle tecnologie abilitanti, dei principi di funzionamento e delle applicazioni dei biosensori e dei microsistemi di interesse in biomedicina. Verranno descritti gli elementi chiave e i principi biochimici di rilevamento insieme ai principali principi fisici di trasduzione. Verranno inoltre descritti i processi di fabbricazione idonei allo sviluppo di biosensori e microsistemi. Verranno evidenziate le peculiari possibilità offerte dai biosensori e dai microsistemi nella diagnostica medica, nel trattamento e nella terapia delle malattie.
La prima parte del corso vuole fornire le nozioni di base sui componenti principali di un biosensore: elemento sensibile e trasduttore, e descrivere gli ambiti di applicazione dei biosensori. In particolare verranno descritte le biomolecole utilizzabili, le strategie di immobilizzazione di tali biomolecole ed i meccanismi di riconoscimento basati su legami di affinità o biocatalisi, i principi di trasduzione chimico-fisica utilizzati, oltre ad alcuni criteri di progettazione in base alle specifiche richieste. La seconda parte del corso mira a fornire le nozioni principali riguardo ai microsistemi applicati alla medicina ed alle biotecnologie, con particolare enfasi sugli effetti della miniaturizzazione e sulle tecniche di microfabbricazione. Verranno anche descritti aspetti specifici dei microsistemi come la microfluidica e l'integrazione tra sensori ed attuatori con esempi di sistemi esistenti e delle opportunità di sviluppo sul mercato.
Fornire i concetti di base della biosensoristica ed evidenziare il possibile ruolo del bioingegnere nello sviluppo di nuove tecnologie-dispositivi-applicazioni-mercati:
- comprendere i principi di funzionamento più comuni dei biosensori
- leggere e comprendere i termini ("gergo tecnico") utilizzati all'interno della comunità scientifica e tecnologica che si occupa di biosensori
- valutare criticamente le applicazioni dei biosensori e i vantaggi/svantaggi dell'utilizzo dei biosensori rispetto ad altre tecniche analitiche
Fornire i concetti base dei microsistemi applicati alla biomedicina e alle biotecnologie ed evidenziare il possibile ruolo del bioingegnere nello sviluppo di nuove tecnologie-dispositivi-applicazioni-mercati
Fornire le conoscenze necessarie per poter valutare criticamente:
- le principali applicazioni biomediche dei microsistemi e dei prodotti presenti sul mercato
- le tendenze future e le tecnologie promettenti
- le possibilità e i limiti delle più comuni tecnologie di fabbricazione dei microsistemi
Conoscenze di base di biochimica e fisica
- lezioni frontali in aula
- due attività di laboratorio supervisionate da un tutor
- attività periodiche da svolgere a casa (esercizi, domande)
• concetti base di sensori chimici e biosensori
– definizioni/classificazione di sensori fisici/chimici/biosensori
– legami molecolari
– proteine (anticorpi, enzimi) e acidi nucleici
– caratteristiche del sensore
• elementi di rilevamento molecolare (biorecettori)
• tecniche di immobilizzazione
• figura di merito biosensori
• test immunologici
• principi trasduttori
- elettrochimico
– ottico
– meccanico
– calorimetrico
• introduzione (definizioni, alcuni esempi, miniaturizzazione)
• leggi di scala
• dai micro ai nano sistemi: nanotecnologie e biosensori
• tecnologie di micro e nanofabbricazione
– tecniche di micro/nanofabbricazione del silicio
–tecniche “soft”/”additive”.
Verranno fornite slide e altro materiale didattico Ulteriori materiali saranno resi disponibili sulla pagina aulaweb del corso
Ricevimento: Su appuntamento inviando una mail al docente
ROBERTO RAITERI (Presidente)
SERGIO MARTINOIA
LAURA PASTORINO (Presidente Supplente)
https://corsi.unige.it/11159/p/studenti-orario
L'esame consisterà in un colloquio orale sugli argomenti trattati a lezione
Lo scopo dell'esame sarà quello di valutare il livello di maturità raggiunto dallo studente in riferimento ai risultati di apprendimento dell'insegnamento.
