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BIOINGEGNERIA CHIMICA

CODICE 106959
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 5 cfu al 2° anno di 10376 INGEGNERIA CHIMICA E DI PROCESSO (LM-22) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/34
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    L’insegnamento introduce lo studente ai principali impianti e processi per la produzione, la caratterizzazione e l’ingegnerizzazione di strumenti innovativi per applicazioni biomediche, quali biomateriali, nanoparticelle e biosensori, alle relative proprietà strutturali ed applicative, ai loro meccanismi di interazione con i tessuti o con i campioni biologici.

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    Lo scopo principale della parte teorica dell'insegnamento è quello di fornire agli studenti conoscenze di base relative alle biomolecole, alla biologia e biochimica della cellula e ai biomateriali. Il laboratorio pratico si prefigge di far acquisire allo studente conoscenze di base sulle tecniche di lavorazione dei biomateriali e sulla loro caratterizzazione.

     

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    L’insegnamento ha l’obiettivo di descrivere nel dettaglio, dopo un’introduzione alle biomolecole ed alla fisiologia cellulare, gli impianti ed i processi per la produzione e la caratterizzazione di biomateriali, nanosistemi e biosensori. La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali ed attività di laboratorio) e lo studio individuale consentiranno allo studente di:

    1) conoscere in modo approfondito le principali classi di molecole naturali o di sintesi di interesse per le applicazioni bioingegneristiche;

    2) conoscere l'organizzazione strutturale e funzionale a livello di cellula e di tessuto;

    3) avere conoscenze sugli impianti di fabbricazione di biomateriali, di nanosistemi e di biosensori;

    4) avere conoscenze sui processi di fabbricazione di biomateriali, di nanosistemi e di biosensori;

    5) avere conoscenze sulle attività di caratterizzazione di biomateriali, di nanosistemi e di biosensori;

    6) avere conoscenze di base sui bioreattori impiegati in bioingegneria;

    7) aver acquisito il linguaggio tecnico della bioingegneria per comunicare in modo chiaro ed efficace con interlocutori specialisti;

    8) aver sviluppato una capacità di comprensione e di risoluzione di problemi bioingegneristici;

    9) aver sviluppato una capacità di apprendimento della materia che consenta di approfondire autonomamente le principali tematiche affrontate, considerando l’imprescindibile esigenza di aggiornamento continuo che la disciplina richiede.

    PREREQUISITI

    Gli studenti dovranno essere in possesso di nozioni di base di chimica inorganica, di chimica organica e di scienza e tecnologia dei materiali.

    MODALITA' DIDATTICHE

    L’insegnamento consta di 20 lezioni frontali che vengono svolte in aula con l’ausilio di presentazioni, per un totale di 40 ore (4 CFU). Una parte del corso comprende tre esercitazioni di laboratorio a cui gli studenti possono prendere parte attivamente, per un totale di 10 ore (1 CFU). Al termine delle lezioni del modulo sui biomateriali, sui nanosistemi e sui biosensori verrà condotta la relativa attività di laboratorio. Le date di svolgimento delle attività di laboratorio verranno comunicate dal docente all’inizio delle lezioni. La frequenza alle lezioni frontali ed alle attività di laboratorio è consigliata.

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    Il corso tratterà le seguenti tematiche:

    • le molecole naturali (polisaccaridi complessi, strutture proteiche, lipidi complessi ed acidi nucleici) e le molecole di sintesi (polimeri) che trovano applicazione nella bioingegneria;
    • la struttura e la funzione dei principali costituenti cellulari;
    • la complessità dell’organizzazione strutturale e funzionale dei tessuti biologici;
    • cenni di biosegnalazione;
    • gli impianti per la produzione di biomateriali, di nanosistemi e di biosensori;
    • i processi per la produzione di biomateriali, di nanosistemi e di biosensori;
    • le tecniche di caratterizzazione di biomateriali, di nanosistemi e di biosensori;
    • i bioreattori per le applicazioni biomediche.

    Nell’ambito del corso sono previste tre esperienze di laboratorio che riguarderanno la produzione di biomateriali attraverso la tecnica dell’elettrofilatura e del 3D printing, la produzione e la caratterizzazione di nanosistemi (nanoliposomi e nanoparticelle polimeriche) e la produzione e la validazione di biosensori.

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    Il materiale presentato durante le lezioni svolte in aula verrà fornito agli studenti mediante il portale AulaWeb e questo sarà sufficiente per la preparazione e per il superamento dell’esame. I testi, riportati nel seguito, possono rappresentare un valido ausilio per la preparazione dell’esame:

    • "Fondamenti di bioingegneria chimica. Non solo biomateriali" di M.C. Tanzi;
    • "Fondamenti di ingegneria dei tessuti per la medicina rigenerativa" di S. Mantero, A. Remuzzi, M.T. Raimondi e A. Ahluwalia;
    • "Biomateriali per protesi e organi artificiali" di R. Pietrabissa;
    • "Nanostructures and nanomaterials: Synthesis, properties and applications" di G. Cao e Y. Wang;
    • "Approccio integrato per la medicina rigenerativa" di M.C. Tanzi, A. Bianchi, S. Farè, S. Mantero, M.T. Raimondi e L. Visai.

    DOCENTI E COMMISSIONI

    LEZIONI

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    La prova finale consiste in un colloquio orale che prevede una serie di domande che possono riguardare tutto il programma svolto durante le lezioni frontali e le attività di laboratorio.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    La preparazione degli studenti viene accertata tramite il superamento dell’esame. Verrà valutata la capacità da parte degli studenti di discutere criticamente i più importanti impianti e processi nel settore della bioingegneria. La valutazione comprenderà, oltre ai contenuti, anche la capacità espositiva, le proprietà di linguaggio e la capacità di ragionamento critico, dimostrando in tal modo non solo l’apprendimento mnemonico ma una più matura assimilazione dei concetti illustrati. I dettagli sul grado di approfondimento di ogni argomento trattato a lezione verranno forniti nel corso delle lezioni.

    ALTRE INFORMAZIONI

    Si consigliano gli studenti con certificazione di DSA, di disabilità o di altri bisogni educativi speciali o gli studenti lavoratori di contattare il docente all’inizio del corso per concordare modalità didattiche e d’esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali e forniscano idonei strumenti compensativi.