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PORTALE DELLA DIDATTICA

Ingegneria per la medicina rigenerativa

01NZSMV

A.A. 2022/23

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 45
Esercitazioni in aula 6
Esercitazioni in laboratorio 9
Tutoraggio 18
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Chiono Valeria Professore Ordinario ING-IND/34 34,5 0 0 0 11
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/34 6 B - Caratterizzanti Ingegneria biomedica
2022/23
Il corso di Ingegneria per la Medicina Rigenerativa è finalizzato a fornire agli studenti elementi conoscitivi sulle strategie di Medicina Rigenerativa, in particolare inerenti allo sviluppo di: • materiali biocompatibili tessuto-specifici • biomateriali e tecnologie green sostenibili per usi in medicina rigenerativa • scaffold biomimetici rispetto alla matrice extracellulare del tessuto da rigenerare • sistemi per il rilascio di farmaci/fattori bioattivi • caso di studio: stent cardiovascolari Durante il corso saranno illustrate le soluzioni più recenti di ingegneria tissutale, con particolare riferimento ad applicazioni cardiovascolari, quali gli stent bioriassorbibili di ultima generazione. Sono previste 9 ore di attività di laboratorio (previa suddivisione degli studenti del corso in 6 squadre) sulla preparazione di scaffold e la loro caratterizzazione meccanica e morfologica. Sono previste 2 squadre per le esercitazioni in aula (6 ore) in presenza di 2 docenti che hanno lo scopo di ripassare i concetti chiavi visti a lezione e svolgere esercizi in aula funzionali alla preparazione dell'esame.
The course of Engineering for Regenerative Medicine is aimed at providing the students with cognitive elements on Regenerative Medicine strategies, such as the design of: • tissue-specific biocompatible materials • green biomaterials and technologies in regenerative medicine • design of biomimetic scaffolds respect to the tissue extracellular matrix • systems for drug/bioactive factors delivery • case study: cardiovascular stents During the course, the newest solutions for tissue engineering, aimed at the regeneration of various tissues will be presented with particular reference to the cardiovascular applications, particularly bioresorbable stents. Nine hours will be dedicated to lab activity (in 6 groups) and will involve the preparation of scaffolds and their morphological and mechanical characterisation. Students will be divided into 2 groups for classroom exercises (6 hours) in the presence of 2 professors who will help you in the review of the main concepts from lectures and in the execution of key exercises for exam preparation.
L'obiettivo principale del corso è fornire allo studente le capacità di elaborare i concetti appresi. Conoscenze: • Conoscenza sui materiali adoperati in Medicina Rigenerativa (principalmente polimeri e materiali inorganici) • Conoscenza sulle interazioni cellula-matrice extracellulare, cellula-cellula, cellula-fattori di crescita, funzionale ad apprendere i principi per la progettazione di soluzioni biomimetiche per l’ingegneria dei tessuti • Conoscenza sulle tecniche per la produzione degli scaffold (tecniche convenzionali e di prototipazione rapida) • Conoscenza sulle principali tecniche di funzionalizzazione (in superficie e in massa) degli scaffold • Conoscenze sui metodi per la progettazione biomimetica degli scaffold. • Conoscenza sulle principali soluzioni applicate clinicamente in campo cardiovascolare • Conoscenza delle norme di sicurezza per l’accesso ai laboratori in previsione delle esercitazioni pratiche Capacità di applicare conoscenza e comprensione: • Capacità di elaborare soluzioni per la rigenerazione di specifici tessuti, mediante la combinazione critica delle strategie di Medicina Rigenerativa affrontate durante il corso. • Capacità di selezionare le tecniche più appropriate per la preparazione di scaffold con determinate specifiche in termini di struttura e composizione. • Abilità nella progettazione e ingegnerizzazione di sistemi per la medicina rigenerativa • Applicazione dei concetti appresi, per ingegnerizzare nuove soluzioni nell’ingegneria dei tessuti e nella medicina rigenerativa. • Questo insegnamento contribuisce a sviluppare l’analisi critica, l'autonomia di giudizio e la capacità di proporre soluzioni innovative da parte degli studenti mediante una partecipazione attiva alle lezioni e alle esercitazioni.
Knowledge and understanding: • Knowledge on materials used in Regenerative Medicine (mainly polymers and inorganic materials) • Knowledge on cell-extracellular matrix, cell-cell, cell-growth factors interactions, that are functional for learning the principles for the design of biomimetic solutions for tissue engineering. • Knowledge on the techniques for the preparation of the scaffolds (conventional and rapid prototyping techniques) • Knowledge on chemical functionalization methods and mechanical and structural design of the scaffold • Knowledge of cell therapy (stem cells) • Knowledge on the main solutions applied clinically or tested in the scientific research for the regeneration of a few tissues, with reference to the regeneration of myocardium. • Knowledge on the regulations for the preclinical and clinical validation of biomedical devices in regenerative medicine. • Knowledge on the lab security rules before starting the lab activity during the course Applying knowledge and understanding: • Ability to deal with problems of tissue regeneration, through the critical combination of the current strategies of Regenerative Medicine, treated during the course • Ability to select the most proper techniques for the preparation of scaffolds satisfying certain requirements in terms of structure and composition. • Ability to understand scientific articles • Ability in the design and engineering of systems for regenerative medicine • Application of the concepts learned, to engineer new solutions for tissue engineering and regenerative medicine. • This course helps to develop critical analysis, the independence of judgment and the ability to propose innovative solutions to the students through active participation in lectures and exercises.
• Conoscenze di base di chimica generale, chimica organica e biochimica. • Conoscenze di base di scienza e tecnologia dei materiali inorganici e polimerici. • Conoscenze di base di biologia e fisiologia cellulare. • Conoscenze di base delle tecniche per la determinazione delle proprietà superficiali e massive dei materiali.
• Knowledge of general chemistry, organic chemistry, biochemistry • Basic knowledge of inorganic and polymeric material science and technology • Basic knowledge on cell biology and physiology. • Basic knowledge on the techniques for the determination of bulk and surface properties of materials.
ll corso ha il fine di fornire agli studenti competenze nel campo della progettazione e realizzazione di "scaffold", substrati tri-dimensionali porosi per applicazioni nell’ambito della medicina rigenerativa. Dopo un’iniziale introduzione sui principi di comunicazione cellulare, verranno analizzati i criteri generali di progettazione degli scaffold: la scelta del materiale strutturale, la funzionalizzazione chimica con molecole bioattive (peptidi, proteine, fattori di crescita,...), e la progettazione e fabbricazione della geometria dello scaffold esaminando le principali tecniche di produzione degli scaffold ed i loro vantaggi/svantaggi. Verranno approfondite anche le tecniche di "bioprinting". Saranno descritte le caratteristiche e le potenzialità delle cellule staminali con riferimento ad alcune delle attuali strategie di medicina rigenerativa che le utilizzano. La parte finale del corso sarà dedicata alle strategie per il trattamento delle patologie cardiovascolari (stent cardiovascolari) che rappresentano la principale causa di morte nei paesi industrializzati. Saranno inoltre illustrati alcuni progetti di ricerca di Medicina Rigenerativa attualmente in corso presso il Politecnico di Torino. Durante il corso si terranno esercitazioni in aula con lo scopo di rivedere ed elaborare i principali concetti appresi attraverso esercizi pratici, in preparazione all'esame. Si svolgeranno inoltre esercitazioni in laboratorio che hanno lo scopo di consentire di raggiungere una piena comprensione dei concetti appresi nelle lezioni teoriche. Gli studenti hanno anche a disposizione diversi slot di tutoraggio per chiarire i loro dubbi sulle esercitazioni con i docenti coinvolti.
The course has the aim to provide students with competences in the field of the design and preparation of scaffolds, which are porous tri-dimensional substrates for applications in the field of regenerative medicine. After an initial introduction on the principles of cell communication, the general criteria for scaffold engineering will be shown: chemical functionalisation with bioactive molecules, as well as mechanical and structural design. The main research approaches for the regeneration of different tissues will be shown. Stem cells will be described together with their potentialities, with reference to some of the current stem cell-based Regenerative Medicine strategies, including cell therapies for myocardial regeneration. Part of the course will be dedicated to the strategies for the treatment of cardiovascular pathologies (cardiovascular stents, scaffolds/hydrogels for myocardial treatment), as such diseases are the main mortality cause in the industrialised world. Finally, main Politecnico di Torino research projects on Regenerative Medicine will be also described.
Le slide sono generalmente in inglese con alcune eccezioni. Si sottolinea che l'esame di questo corso verifica la comprensione e la capacità di rielaborare i concetti appresi per progettare soluzioni di medicina rigenerativa; pertanto si consiglia di non studiare “a memoria” gli argomenti ma di imparare a ragionare per applicare le strategie trattate a lezione.
Slides are generally in English with some exceptions. It is important to underline that the exam of this course verifies the understanding and the ability to rework the concepts learned for the design of regenerative medicine solutions. Hence, it is recommended not to study by memory but to learn to reason for the application of the treated strategies in wider contexts.
• Lezioni con proiezione di slides. • Esercitazioni in aula (2 squadre, 6 ore per squadra, 2 docenti compresenti): periodici momenti di ripasso attraverso esercizi mirati alla preparazione all'esame. Le soluzioni degli esercizi non saranno discusse in aula ma non caricate sul portale. • Esercitazioni in laboratorio suddivisi in 6 squadre (9 ore per squadra): preparazione di scaffold e loro caratterizzazione attraverso esercitazioni pratiche. Se il corso in futuro dovesse tenersi da remoto, le esercitazioni in laboratorio verranno svolte dai docenti e trasmesse in diretta o in differita agli studenti in forma di video. L'esercitatore commenterà le singole esercitazioni e si interfaccerà con gli studenti per alcuni esercizi. • Verranno svolte anche 18 ore di tutoraggio per rispondere alle vostre domande sulle esercitazioni in laboratorio e in aula. Durante i tutoraggi non verranno svolte lezioni, seminari o esercizi ma chiariti i vostri dubbi. A questo proposito verrà fissato un calendario e un form di prenotazione agli slot periodici di tutoraggio.
• Lectures with projection of slides. • Classroom exercises. • Practical exercises in the lab for students divided into 6 groups: preparation of scaffolds and their characterisation. • If the course is held remotely, the lab activity will be carried out by the teachers and either broadcast live or showed in the form of registered videos. The teacher will comment on the lab activity and will interact with the students for some exercises.
• Slides presentate a lezione. • Articoli scientifici di approfondimento forniti dal docente. • Non esiste un libro di testo sul programma del corso, in quanto i contenuti sono derivati dalla letteratura scientifica.
• Slides presented in class. • Scientific articles uploaded to the portal. • There is not a suggested book for the course as lectures are derived from scientific literature.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
L'esame è scritto e prevede diverse domande (in parte chiuse e in parte aperte) per un punteggio complessivo di 32 punti e ha una durata di 2 ore. E’ prevista una domanda inerente alle attività pratiche svolte in laboratorio; tre domande verificano l'abilità dello studente di sfruttare le conoscenze acquisite per progettare scaffold rispondenti a specifiche particolari; le restanti domande verificano le conoscenze acquisite dagli studenti. Non è possibile consultare nessun testo in fase d’esame. Non è ammesso l'utilizzo di fogli personali. L'esame viene superato con una votazione minima di 18. Il voto massimo (30L) si consegue con un punteggio di almeno 30.5. L’esame ha l’obiettivo di verificare le conoscenze apprese (domande di esame aperte e chiuse) e anche la capacità di rielaborarle per lo sviluppo di scaffold e funzionalizzazioni di scaffold in grado di soddisfare le specifiche tecniche richieste (domande aperte). I risultati dell’esame vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono visionare il compito e chiedere chiarimenti. Non è prevista l'integrazione del compito con un esame orale.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test;
The exam is written, consists of 8 questions of 4 marks each (both closed and open questions) and lasts 2 hours. One question concerns the practical lab activity, three questions verify the ability of the student to critically exploit what learnt to design scaffolds with certain characteristics, the four remaining questions verify the students' knowledge on the course subject. It is not possible to consult books or notes during the exam. The exam is passed if the mark sum reaches at least 18. The maximum mark (30L) can be achieved with a total of marks of at least 30.5. The exam objective is that to verify the knowledge on course subject (verified by open and closed questions) and the ability to exploit what learnt to develop functionalised scaffolds satisfying technical requirements (verified by open questions). The exam results are published on the portal with the date for viewing the written test and asking for clarifications.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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