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

Durante il corso, lo studente apprenderà:

• 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.

Inoltre, lo studente svilupperà le capacità di:

• Progettare un nanomateriale in funzione di un obiettivo terapeutico
• Analizzare in maniera critica un articolo scientifico di scienza dei nanomateriali

In parallelo alle conoscenze disciplinari fornite dall’insegnamento, lo studente acquisirà anche competenze trasversali (soft skill) legate ad 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 frontale interattiva, in cui il programma verrà trattato dai docenti tramite una combinazione di spiegazione, svolgimento di esercizi 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, volti a dimostrare come i nanomateriali siano ubiquitari ed essenziali, nonché per introdurre l’approccio e la valutazione critica di una ricerca scientifica. Seguiranno momenti di debriefing generale. 

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 si articola in due parti:

• esposizione ed analisi critica di un articolo scientifico;
• colloquio sugli argomenti trattati durante le lezioni.

L’esame è sempre condotto da due docenti di ruolo ed ha una durata di circa 30 minuti.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Con le modalità d'esame sopra indicate, la commissione è in grado di verificare con accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Durante l’esposizione e il successivo colloquio la commissione valuta sia le conoscenze acquisite dallo studente che la capacità di esporle, argomentarle, collegarle ed applicarle ad esempi pratici, nonché di implementarle per valutare criticamente l’uso e lo sviluppo dei nanomateriali.