PRESENTAZIONE

Nanomateriali Inorganici per la Biomedicina tratta le basi della chimica dei nanomateriali, con focus sul design e caratterizzazione di nanomateriali di tipo inorganico. L'approccio fornito sarà rivolto alla progettazione e validazione di nanomateriali per impiego in ambito biomedicale.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Lo scopo dell’insegnamento è fornire agli studenti le conoscenze fondamentali della chimica dei nanomateriali. Verranno fornite le conoscenze di base delle proprietà dei materiali in scala nanometrica, con attenzione particolare riguardo la preparazione e la caratterizzazione di nanomateriali inorganici. Sarà trattata l’interazione dei nanomateriali con biomodelli avanzati, e la loro progettazione per impiego in ambito biomedicale. Scopo finale dell’insegnamento è fornire le capacità di analisi per individuare le potenzialità e le eventuali criticità dei nanomateriali in prospettiva applicativa.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di illustrare:

• I principi della chimica dei nanomateriali e le principali proprietà dei materiali nanometrici o nanostrutturati, incluse le più comuni tecniche di caratterizzazione.
• Le classi di nanomateriali inorganici più promettenti o già impiegati in ambito biomedicale, le loro tecniche di sintesi, i loro vantaggi e limitazioni.
• Le basi dell’interazione dei nanomateriali con l’organismo umano e con biomodelli a complessità crescente.
• I principi del design dei nanomateriali e delle loro proprietà per applicazione biomedicale.
• Le basi di regolamentazione e di validazione dei nanomateriali verso la traslazione clinica.

Al termine dell’insegnamento lo studente sarà anche in grado di (1) progettare un nanomateriale adatto al trattare un obiettivo terapeutico, e di (2) valutare criticamente un articolo scientifico di scienza dei nanomateriali.

In parallelo alle conoscenze disciplinari fornite dall’insegnamento, lo studente acquisirà anche competenze trasversali (soft skill) durante la formazione nella progettazione, analisi, e discussione collegiale di casi studio e articoli scientifici. Tale formazione verrà attestata tramite il rilascio dei seguenti Open Badge:

• Competenza Alfabetica Funzionale, livello avanzato: lo studente sarà in grado di comunicare ed argomentare efficacemente adattando la propria comunicazione al contesto, elaborando le informazioni ottenute avvalendosi di fonti ed ausili di varia natura.
• Competenza in Creazione Progettuale, livello avanzato: lo studente svilupperà la propria riflessione critica, il pensiero strategico, e il problem solving con particolare riferimento a contesti di innovazione scientifica.

PREREQUISITI

L'insegnamento richiede il possesso delle conoscenze fondamentali della Chimica Inorganica e Chimica Fisica.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento prevede 32 ore di didattica interattiva, in cui il programma verrà trattato dai docenti tramite una combinazione di spiegazione frontale, lavoro progettuale in gruppo, esercizi di analisi critica in singolo e in gruppo, e domande di tipo instant polling su argomenti trattati o in corso di spiegazione seguite da dibattito.

Le lezioni comprenderanno momenti di indagine integrativa teorico/pratica per casi/problemi reali inerenti quotidianità, industria, e ricerca accademica, nonché il metodo di approccio e valutazione critica di una ricerca scientifica. Seguiranno momenti di debriefing guidati dai docenti. 

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Introduzione al corso e proprietà dei nanomateriali.

Che cosa è un nanomateriale, caratteristiche fondanti, proprietà chimico-fisiche emergenti della nano-scala come i plasmoni. Storia dei nanomateriali e rilevanza in ambito biomedicale, industriale, e quotidiano.

• Studio dei nanomateriali
  • Legislazione

Aspetti normativi sulla definizione di nanomateriale. Regolamento europeo di definizione e caratterizzazione, aspetti chiave e criticità.

• Caratterizzazione

Determinazione delle dimensioni di un nanomateriale: microscopia elettronica, microscopia a forza atomica, dynamic light scattering, metodi alternativi (NTA, BET). Determinazione delle proprietà colloidali: mobilità elettroforetica.

• Funzionalizzazione

Decorazione della superfice di un nanomateriale con molecole di interesse: scopi e metodi.

• Risposta biologica ai nanomateriali

Interazioni nano/bio, biodistribuzione, fenomeni di accumulo attivo/passivo nei tessuti e nanotossicità. Approfondimento sulle interazioni dei nanomateriali inorganici con materiale biologico dopo somministrazione. Formazione della protein corona, emolisi, risposta immunologica/infiammatoria, metabolizzazione. Biodistribuzione ed escrezione dei nanomateriali inorganici dopo somministrazione in funzione della dimensione e delle caratteristiche superficiali.

• Validazione preclinica e clinica

Strategie di validazione preclinica: modelli in vitro, in vivo e alternativi. Cenni sull’approccio 3R (Rimpiazza, Riduci, Rifinisci). Viaggio di un farmaco dal laboratorio al paziente.

• Nanomateriali elementari: nanoparticelle plasmoniche (Au, Ag, Cu), non plasmoniche (Se, Pt), carbon dot

Caratteristiche, sintesi classiche e innovative, modifica chimica della superfice, potenzialità e criticità. Applicazioni attuali e prospettive future con speciale attenzione all’ambito oncologico. Market analysis.

• Nanomateriali non elementari: nanoparticelle di ossidi non metallici (silica, fosfati di calcio), ossidi metallici (TiO2, ossidi di ferro superparamagnetici), quantum dot

Caratteristiche, sintesi classiche e innovative, modifica chimica della superfice, potenzialità e criticità. Applicazioni attuali e prospettive future. Nanomateriali bio-ispirati.

• Analisi letteratura scientifica

Comprensione di un articolo scientifico di scienza dei nanomateriali. Predatory publishing e frodi scientifiche.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

• Gold Nanoparticles: an Introduction to Synthesis, Properties and Applications; Valerio Voliani, De Gruyter GmbH Publisher (2020). ISBN: 978-1-5015-1901-7.
• Behaviors and Persistence of Nanomaterials in Biomedical Applications; Domenico Cassano and Valerio Voliani, Wiley-Scrivener (2018). ISBN: 1119418275, 978-1119418276.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 23 febbraio 2026 secondo l'orario riportato qui 

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame è svolto in forma orale, è condotto da due docenti di ruolo, ed ha una durata di circa 30 minuti. L’esame si articola in due parti:

- analisi critica di un articolo scientifico, scelto in precedenza all’interno di un pool fornito dai docenti;

- progettazione e giustificazione di un nanomateriale idoneo a trattare un problema clinico esposto dai docenti.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Con la modalità d'esame sopra indicata, la commissione verifica con accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Durante l’analisi critica e la parte progettuale la commissione valuta la capacità dello studente di analizzare criticamente l’uso dei nanomateriali, la capacità di implementarli, nonché le sue capacità di esporre, argomentare, collegare, e fare riferimento ad esempi pratici nell’ambito dei temi trattati.