CODICE 84363 ANNO ACCADEMICO 2024/2025 CFU 12 cfu anno 2 INGEGNERIA BIOMEDICA 8713 (L-8) - GENOVA SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-INF/06 LINGUA Italiano SEDE GENOVA PERIODO Annuale PROPEDEUTICITA Propedeuticità in ingresso Per sostenere l'esame di questo insegnamento è necessario aver sostenuto i seguenti esami: INGEGNERIA BIOMEDICA 8713 (coorte 2023/2024) FISICA GENERALE 80527 2023 ANALISI MATEMATICA 84362 2023 Propedeuticità in uscita Questo insegnamento è propedeutico per gli insegnamenti: INGEGNERIA BIOMEDICA 8713 (coorte 2023/2024) ELETTRONICA E MISURE BIOMEDICHE 80221 MATERIALE DIDATTICO AULAWEB PRESENTAZIONE ”Bioelettronica” è un corso di base introduttivo ai dispositivi elettronici e ai sistemi biofisici. Il corso è di tipo teorico è ha l'obiettivo di fornire allo studente conoscenze e capacità operative relative alla fisica dello stato solido e alla biofisica, con particolare approfondimenti sugli aspetti teorico-modellistici dei dispositivi elettronici e delle membrane biologiche. Dal punto di vista metodologico il corso cerca di evidenziare i parallelismi tra lo studio dei sistemi naturali e quelli artificiali attraverso il linguaggio unificante della matematica. OBIETTIVI E CONTENUTI OBIETTIVI FORMATIVI L'insegnamento ha l'obiettivo di introdurre ai dispositivi elettronici e ai sistemi biofisici. Materiali semiconduttori; proprietà ottiche. Molecole di interesse biologico: soluzioni acquose; proteine; proprietà ottiche. Movimento dei portatori di carica nei semiconduttori. Interazione delle molecole di interesse biologico. Dispositivi elettronici: il diodo; Il transistore MOSFET. Strutture e sistemi in biologia cellulare. Modelli biofisici semplificati del neurone; analogie neurone e transistore. OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO Descrivere i fenomeni di conduzione elettrica in sistemi elettronici e dispositivi e in semplici strutture biofisiche con particolare enfasi sulle membrane cellulari. Dimostrare le fondamentali leggi che governano il funzionamento elettrico e bio-elettrico di dispositivi elettronici e di membrane sintetiche e cellulari. Descrivere semplici modelli circuitali della realtà fisica di componenti elettronici e strutture biofisiche. Risolvere semplici problemi applicativi relativi a circuiti elettronici di base e semplici sistemi biofisici. Sviluppare e utilizzare in base alle condizioni al contorno modelli circuitali per cellule neuronali. PREREQUISITI Elementi di chimica, fisica e matematica. Esame di Analisi Matematica 1 MODALITA' DIDATTICHE Lezioni teoriche ed esercitazioni PROGRAMMA/CONTENUTO Introduzione e problematiche relative ai sistemi bio-elettronici. Materiali semiconduttori: conduttori, semiconduttori, isolanti; portatori di carica in semiconduttori intrinseci e drogati; proprietà ottiche dei semiconduttori e fotoconduzione. Molecole e sistemi biologici: soluzioni acquose; struttura e funzione di proteine, acidi nucleici e lipidi; proprietà ottiche delle macromolecole. Movimento dei portatori di carica nei semiconduttori: trascinamento e diffusione; ricombinazione. Movimento e interazione di ioni e molecole in soluzione: elettroforesi e diffusione; reazioni chimiche; catalisi enzimatica; trasporto di membrana e membrane biologiche. Dispositivi elettronici: La giunzione pn. La struttura Metallo-Ossido-Semiconduttore (MOS) in accumulo, svuotamento, inversione. Il transistore MOSFET “enhancement” e “depletion”. Strutture e sistemi in biologia cellulare: trasporto di membrana; il neurone; la sinapsi. Modelli biofisici semplificati del neurone e della sinapsi. TESTI/BIBLIOGRAFIA M. Grattarola, G. Massobrio :”Bioelectronics handbook : MOSFETs, Biosensors & neurons” , McGraw-Hill, (1998). S.M. Zse: “Physics of Semiconductor devices”, Wiley Inter science (1981). Dispense del corso su aulaweb e traccia delle lezioni. DOCENTI E COMMISSIONI SERGIO MARTINOIA PAOLO MASSOBRIO Ricevimento: Previo appuntamento via e-mail. Commissione d'esame SERGIO MARTINOIA (Presidente) GIUSEPPE MASSOBRIO PAOLO MASSOBRIO (Presidente Supplente) LEZIONI INIZIO LEZIONI https://corsi.unige.it/8713/p/studenti-orario Orari delle lezioni L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy ESAMI MODALITA' D'ESAME Esame orale preceduto da una prova scritta. La verifica dell’apprendimento avviene attraverso due prove intermedie scritte rispettivamente a metà corso (gennaio) e alla fine del corso (giugno). Le due prove intermedie sono sostitutive della prova scritta. MODALITA' DI ACCERTAMENTO Esercizi sul programma di esame. Esposizione dei concetti teorici. Dimostrazione dei principi di funzionamento dei sistemi biofisici e dei dispositivi elettronici. ALTRE INFORMAZIONI Per gli studenti stranieri è prevista la possibilità di sostenere l'orale in lingua inglese e di avere il testo dello scritto in inglese.
