L’insegnamento ha il fine di fornire allo studente gli elementi conoscitivi di base delle nanotecnologie e delle loro applicazioni nel campo della genomica e proteomica, medicina rigenerativa, terapia genica, rilascio di farmaci, diagnostica molecolare.

Conoscenza e capacità di comprensione
Conoscenza dei materiali di elezione nell’implementazione delle bionanotecnologie
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 applicazioni delle nanotecnologie nei sistemi di diagnostici in biomedicina
Conoscenza delle interazioni a livello molecolare fra cellule e fra cellula e matrice extracellulare
Comprensione dell’uso delle bionanotecnologie nell’ottimizzare e verificare le interazioni fra materiale/superficie/dispositivo e l’ambiente vivente.
Comprensione dei concetti base di micro e nanofabbricazione di interfacce biomimetiche
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
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 la nanomedicina

Conoscenze di chimica generale, chimica organica, biochimica, reazioni di polimerizzazione
Conoscenze di base della scienza dei materiali inorganici, organici 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.

Nanotecnologie: definizioni, approcci top-down e bottom-up. Nanotecnologie in campo biomedicale (3 h)
2. 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). Esempi Applicativi (9 h)
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 (12 h)
4. Metodi di funzionalizzazione alla nanoscala (monostrati autoassemblanti -SAM-, film di Langmuir-Blodgett -LB- e layer-by-layer (6 h)
5. Nanomedicina: cenni di biotecnologie, nanoparticelle terapeutiche, diagnostiche, teranostiche, terapia genica, stimolazione wireless, optogenetica. Esempi applicativi in nanomedicina (22.5 h)
6. Definizione, sintesi e caratterizzazione e processamento alla nanoscala di materiali polimerici, con esercitazione (6 h)
7. Cenni di tecniche microscopiche (SEM, EDXA) e spettroscopiche (infrarosso, elettronica) (1.5)

Le esercitazioni saranno svolte in aula, approfondendo alcuni dei temi trattati con la presentazione di casi di studio con riferimento ad attività di ricerca di punta nel settore e di particolare interesse industriale, servendosi di seminari specifici. Particolare attenzione viene dedicata a temi sviluppati dai gruppi di ricerca dei docenti, avvalendosi della eventuale collaborazione di dottorandi compresenti alla lezione che presentino argomenti, pertinenti al corso, che svolgono nel loro lavoro di dottorato.

Lucidi delle lezioni e dispense fornite dai docenti 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

L’esame è scritto 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. Ogni domanda a cui si è risposto correttamente viene valutata con 3 punti per arrivare ad una valutazione massima di 30/30. Segue una discussione dell’elaborato al termine della quale viene espressa la valutazione finale. Gli studenti devono effettuare una autovalutazione del compito in seguito alla correzione/soluzione del compito che viene pubblicata sul portale. Da quel momento hanno 24 h di tempo per rinunciare alla correzione. Se non lo fanno e conseguono al termine della correzione/discussione una votazione sufficiente non sarà più possibile rinunciare al voto.