L'insegnamento, obbligatorio per tutti gli studenti, si colloca al primo anno con il fine di fornire allo studente gli elementi conoscitivi di base delle nanotecnologie e delle sue applicazioni nel campo della genomica e proteomica, medicina rigenerativa, terapia genica, rilascio di farmaci, diagnostica molecolare.

Conoscenza generale delle nanotecnologie nelle aree di ricerca che hanno un maggiore impatto in campo biomedicale.
Conoscenza delle nanotecnologie a secco e ad umido, degli approcci top-down e bottom-up.
Conoscenza delle interazioni a livello molecolare fra cellule e fra cellula e matrice extracellulare.
Comprensione dell'uso delle bionanotecnologie nell'ottimizzare e verificare le interazione fra il materiale/ superficie/dispositivo e l'ambiente vivente.
Comprensione dei concetti base di micro e nanofabbricazione ed applicazione all'ingegneria tissutale
Conoscenza dei metodi spettroscopici e microscopici per la caratterizzazione funzionale dei materiali alla nanoscala.
Conoscenza delle potenzialità e dei rischi per la salute umana legata all'utilizzo delle nanotecnologie.

Capacità di progettazione di materiali e dispositivi alla nanoscala per applicazioni biomediche.
Capacità di progettazione di materiali e dispositivi biomimetici o bioispirati.
Applicazione dei concetti acquisiti per progettare soluzioni per l'ingegneria tissutale e la nanomedicina

Conoscenze di chimica generale, chimica organica, biochimica, reazioni di polimerizzazione.
Conoscenze di base della scienza dei materiali inorganici e polimerici.
Capacità di utilizzare metodi di caratterizzazione meccanica dei materiali
Conoscenza dei metodi di determinazione delle proprietà massive e di superficie dei materiali.
Conoscenze di base di biologia cellulare e di fisiologia.

1. Nanotecnologie: definizioni, approcci top-down e bottom-up. Nanotecnologie in campo biomedicale.
2. Nanotecnologie nel rilascio controllato di farmaci e nella terapia genica: cenni di biotecnologie, nanoparticelle, nanodispositivi, vettori virali. Nanosistemi per la diagnostica.
3. Micro e nanotecnologie per i biomateriali e l’ingegneria tissutale: meccanismi che regolano l’adesione cellulare, micro e nanofabbricazione per la realizzazione di supporti per la coltura cellulare e di interfacce biomimetiche. Metodi di funzionalizzazione alla nanoscala (monostrati autoassemblanti (SAM), film di langmuir blodgett (LB).e layer-by-layer.
4. Sistemi Biologici Micro-Elettromeccanici: Dispositivi (Lab-on-Chip, Cell on a chip, Microarrays), tecniche analitiche (PCR, LCR, rilevazione ottica, elettrica, southern blotting, western blotting) Materiali (Nanotubi di carbonio, Nanofili di silicio)
5. Tecniche analitiche alla nanoscala: IR Chemical Imaging, spettroscopia di massa (TOF-SIMS), microscopia a forza atomica (AFM), microscopia ad effetto tunnel, (STM), microscopia a scansione capacitiva (SCM), Near field Scanning Optical Microscopy (SNOM). Microcantilever per l’indagine di strutture di biomolecole. Tecniche di Nanoindentazione e Tecniche di caratterizzazione meccanica alla nanoscala.

Lucidi delle lezioni e dispense fornite dal docente e disponibili sul portale

Testi di Riferimento
C. Di Bello "Biomateriali-Introduzione allo Studio" Patron
R.M. Silverstein; F. X. Webster; D. J. Kiemle "Spectrometric Identification of Organic Compounds" Wiley.
J. M. Berg, J. L. Tymoczko, L Stryer Biochimica V ed. Zanichelli

Testi di approfondimento
M. L. Yarmush, M. Toner, R. Plonsey, J. D. Bronzino "Biotechnology for Biomedical Engineers" CRC Press;
"Biomedicine Miniaturization 2005": Bionanotechnology: The Use of Nanotechnology for Biomedical Applications Course Notes" Cd. ASME
"DNA Technology and Biotechnology" CD Neo/Sci.
C. S. S. R. Kumar, J. Hormes, C. Leuschner "Nanofabrication towards Biomedical Applications" Wiley-VCH
J. E. Ellingsen, S. P. Lyngstadaas "Bio-Implant Interface" CRC Press
Articoli Scientifici indicati dal docente

L’esame viene svolto con 10 domande (in parte generali/aperte, in parte con risposte a scelta multipla, in parte con esercizi) alle quali lo studente risponde per iscritto. Segue una discussione dell’elaborato al termine della quale viene espressa la valutazione finale. Ogni domanda a cui si è risposto correttamente viene valutata con 3 punti per arrivare ad una valutazione complessiva fino a 30/30. La lode viene riconosciuta per svolgimenti particolarmente efficaci di una o più delle domande aperte.