PRESENTAZIONE

L'insegnamento introduce lo studente ai principali processi e impianti per la produzione, la caratterizzazione e l'ingegnerizzazione di strumenti innovativi per applicazioni biomediche, quali biomateriali, nanoparticelle e biosensori, alle relative proprietà strutturali e ai loro meccanismi di interazione con molecole o interi organismi viventi.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base relative alle biomolecole, alla biochimica ed alla fisiologia della cellula, alla bioingegneria dei biomateriali, dei nanosistemi e dei biosensori. Nel dettaglio l’insegnamento introduce lo studente ai principali processi ed impianti 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 e ai loro meccanismi di interazione con i campioni biologici. L’attività di laboratorio ha l’obiettivo di far acquisire allo studente praticità sui processi e sugli impianti di lavorazione e di caratterizzazione di sistemi bioingegneristici.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L'insegnamento ha l'obiettivo di descrivere nel dettaglio, dopo un'introduzione alle biomolecole e all'ingegneria cellulare, gli impianti e 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 e 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 sui processi di ingegnerizzazione e di funzionalizzazione delle superfici di biomateriali;

6) avere conoscenze sulle attività per la caratterizzazione di biomateriali, di nanosistemi e di biosensori;

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

8) acquisire il linguaggio tecnico della bioingegneria per comunicare efficacemente, in funzione dello specifico contesto, con interlocutori specialisti;

9) sviluppare una capacità di comprensione e di risoluzione di problemi bioingegneristici;

10) sviluppare 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;

11) elaborare e valutare con pensiero critico le informazioni derivanti da fonti di varia natura.

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. Durante l’attività didattica verranno proposti casi studio in cui lo studente dovrà identificare il problema da risolvere e per cui dovrà proporre delle soluzioni idonee. Le date di svolgimento delle attività di laboratorio verranno comunicate dal docente all'inizio delle lezioni. La frequenza alle lezioni frontali e alle attività di laboratorio è consigliata. Gli studenti che abbiano in corso di validità certificazione di disabilità fisica o di apprendimento in archivio presso l'Università e che desiderino discutere eventuali sistemazioni o altre circostanze relative a lezioni, corsi ed esami, dovranno parlare sia con il docente sia con il Professor Federico Scarpa (federico.scarpa@unige.it), referente per la disabilità della Scuola Politecnica. Si consigliano gli studenti lavoratori di contattare il docente all'inizio del corso per concordare le modalità didattiche.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il corso tratterà le seguenti tematiche:

• le molecole naturali (polisaccaridi complessi, strutture proteiche, lipidi complessi e 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 per la 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 bioprinting, la produzione e la caratterizzazione di nanosistemi (nanoliposomi e nanoparticelle polimeriche) e la produzione e la validazione di biosensori.

L'insegnamento fornisce le competenze per contribuire al raggiungimento dell'obiettivo numero 3 ("Assicurare la salute e il benessere per tutti e per tutte le età") per lo Sviluppo Sostenibile dell'Agenda ONU 2030.

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

Commissione d'esame

PIER FRANCESCO FERRARI (Presidente)

LAURA PASTORINO (Presidente)

ROBERTO RAITERI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/10376/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale 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 temi 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 anche una più matura assimilazione dei concetti trattati. I dettagli sul grado di approfondimento di ogni argomento affrontato a lezione verranno forniti nel corso delle lezioni.