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MATTEO SENSI
Ricercatore Legge 240/10 - t.det.
Dipartimento di Scienze della Vita sede ex Chimica V.Campi 103
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Insegnamento: Biomateriali per l'industria biomedica
Biotecnologie industriali (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
- Acquisire i concetti di base sulle proprietà chimico/fisiche/meccaniche/morfologiche delle diverse classi di biomateriali e loro correlazione con le proprietà funzionali dei dispositivi più utilizzati in campo biomedicale.
- Acquisire competenza sulle principali tecniche di sintesi/fabbricazione/caratterizzazione e modifica superficiale dei biomateriali.
- Acquisire conoscenza sui biomateriali di ultima generazione per la medicina rigenerativa (es. compositi nanostrutturati, materiali smart per rilascio controllato di farmaci, nanoparticelle).
Prerequisiti
- Concetti di base di chimica inorganica, chimica dei polimeri, fisica, biologia.
- Concetti di base sulle principali tecniche utilizzate per la valutazione delle proprietà chimico-fisiche dei materiali e delle superfici (es. microscopio a scansione elettronica, microscopia a scansione di sonda, etc.).
Programma del corso
48 ore di lezioni divise in questo modo:
- Biomateriali: definizioni, cenni storici e classi (2 ore/0.25 CFU).
- Proprietà meccaniche dei biomateriali; proprietà superficiali dei biomateriali e tecniche di funzionalizzazione e caratterizzazione (4 ore/0.5 CFU).
- Biomateriali impiantabili “hard” (metallici e ceramici per campo ortopedico e dentale): caratteristiche chimico/fisiche, biologiche, esempi di studi pre-clinici e clinici (4 ore/0.5 CFU).
- Concetti di osteointegrazione, coating bioattivi a base di calcio fosfati e vetri bioattivi (2 ore/0.25 CFU).
- Ingegneria tissutale per il muscoloscheletrico. Scaffolds (materiali e requisiti) tecniche di fabbricazione tradizionali e di nuova generazione, biovetri e cementi di calcio fosfato (8 ore/1 CFU).
-Biomateriali impiantabili “soft” (scaffold polimerici e compositi, idrogeli, vasi sanguigni e tessuti ingegnerizzati): caratteristiche chimico/fisiche, biologiche, esempi di studi pre-clinici e clinici (8 ore/1 CFU)
- Biomateriali antibatterici: le infezioni, strategie ed esempi di biomateriali in grado di ridurre l’adesione batterica (2 ore/0.25 CFU).
- Biomateriali per la neuroelettronica: dispositivi impiantabili, interfacce neurali, requisiti e tipologie dei materiali, polimeri conduttori e loro utilizzo nel settore (2 ore/0.25 CFU).
16 ore di laboratorio
- Fabbricazione di elettrodi di polimeri conduttori o blende conduttive con layout e composizione diversa per applicazioni nel campo della medicina rigenerativa e biosensoristica (4 ore/0.5 CFU)
- Caratterizzazione elettrochimica e chimico-fisica di suddetti elettrodi. (4 ore/0.5 CFU)
- Coating di elettrodi tramite polimeri bio-ispirati (polidopamina, poli-levodopa), loro caratterizzazione elettrochimica/elettronica e biocompatibilità. (8 ore/1 CFU)
Metodi didattici
- L’insegnamento viene svolto in lingua italiana.
- La frequenza al corso non è obbligatoria.
- Lezioni frontali in modalità “blended”: in presenza e da remoto (in streaming).
- Esperienze di laboratorio. Lezioni in modalità “blended” (presenza/da remoto).
Testi di riferimento
- HANDBOOK OF BIOMATERIAL PROPERTIES; Murphy William, Black Jonathan, Hastings Garth
- BIOMATERIALS SCIENCE An Introduction to Materials in Medicine 2nd Edition; B. Ratner, A. Hoffman, F. Schoen, J. Lemons.
- NANOTECHNOLOGY – An introduction. Jeremy J. Ramsden, 2nd Edition; Elsevier Editor.
Il docente fornirà ulteriore materiale didattico sotto forma di review su argomenti specifici e slides.
Verifica dell'apprendimento
La valutazione dell’apprendimento avverrà tramite esame orale con domande che riguarderanno l’intero programma del corso (compreso il laboratorio) oltre all’analisi di un articolo/review scelto dallo studente tra le tematiche trattate all’interno del corso. Le prove potrebbero essere svolte in presenza o a distanza a seconda dell'evoluzione della situazione COVID19.
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione: Tramite lezioni in aula, letture guidate e discussioni collegiali lo studente approfondisce le conoscenze riguardanti le principali caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche dei biomateriali ed l’impiego di questi ultimi nei diversi campi della medicina.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso lo studente sarà in grado di applicare in modo autonomo le conoscenze acquisite e poter valutare le principali proprietà dei biomateriali in funzione dell’applicazione dello stesso in campo biomedicale.
Autonomia di giudizio: Lo studente è in grado di comprendere e discutere criticamente le proprietà, le tecniche di fabbricazione e caratterizzazione, ed i principali campi di applicazione sia dei biomateriali standard in campo biomedico che di quelli di ultima generazione (stato dell’arte).
Abilità comunicative: Lo studente affina la propria capacità espositiva in lingua italiana, esercitando la capacità di utilizzare e selezionare la terminologia corretta ed il linguaggio più appropriato in modo efficace e conciso.
Capacità di apprendimento: Le attività̀ descritte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici per sviluppare ulteriormente le proprie conoscenze, tramite percorsi formativi ulteriori o autoapprendimento.