Il corso di Bioreattori è finalizzato a fornire agli studenti elementi conoscitivi sulle strategie di Medicina Rigenerativa, quali la progettazione di materiali biocompatibili, scaffold biomimetici e sistemi per il rilascio di farmaco, tecniche di coltura cellulare statiche e dinamiche (bioreattori), e strategie di terapia cellulare. In particolare, all’interno del modulo di Bioreattori saranno presentati gli strumenti più avanzati di progettazione di sistemi di coltura cellulare finalizzati alla rigenerazione/maturazione di vari tessuti. Saranno inoltre presentate le più recenti applicazioni di sistemi di coltura dinamica nell’ambito della ingegneria tessutale e della medicina rigenerativa. Verranno inoltre introdotti i rudimenti per la progettazione di sistemi di monitoraggio delle grandezze fisico-chimiche che descrivono lo stato di una coltura cellulare.

Conoscenza e capacità di comprensione (Bioreattori):
Conoscenza delle soluzioni più innovative applicate in fase di ricerca per espansione cellulare, produzione di tessuti ingegnerizzati, studi di comportamento cellulare, studi di sviluppo tissutale, analisi di farmaci (drug screening) e modellazione in vitro di patologie (in vitro disease modeling)
Conoscenza dei vantaggi dell’uso di un bioreattore rispetto alle tecniche di coltura tradizionali
Conoscenza dei requisiti di progetto di un bioreattore conforme alla buona pratica di laboratorio
Conoscenza dei sottosistemi costituenti un bioreattore (stimolazione fisica, perfusione, monitoraggio e controllo)
Conoscenza dei fenomeni di trasporto e consumo in bioreattore
Conoscenza delle metodologie di progettazione e relativi software
Conoscenza delle tecniche di fabbricazione
Capacità di progettare un bioreattore mediante la combinazione critica degli strumenti teorici, numerici e sperimentali forniti durante il corso.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione (Bioreattori):
L'insegnamento contribuisce a sviluppare l’analisi critica, l'autonomia di giudizio e la capacità di proporre soluzioni innovative da parte degli studenti mediante una frequente attività di laboratorio orientata alla applicazione pratica delle nozioni introdotte a lezione

Conoscenze di bioingegneria cellulare
Conoscenza di bioingegneria meccanica
Conoscenza di meccanica dei fluidi

Il modulo ha il fine di fornire agli studenti competenze nel campo della progettazione e realizzazione di dispositivi automatizzati di coltura cellulare dinamica (bioreattori) per applicazioni nell’ambito della medicina rigenerativa. Verranno presentate le soluzioni tecnologiche più avanzate in funzione dei diversi utilizzi (espansione cellulare, produzione di tessuti ingegnerizzati, sistemi modello) e dei diversi tessuti biologici coltivati (es. tessuto osseo/cartilagineo, nervoso, vascolare, cardiaco/muscolare). Saranno analizzati in dettaglio i sottosistemi, e relativi materiali e componenti, costituenti il sistema bioreattore.
Verranno inoltre illustrate le diverse fasi di progettazione e di realizzazione di un bioreattore, con particolare attenzione rivolta alla identificazione dei requisiti di progetto, alle metodologie adottate a supporto della progettazione e alle tecniche di fabbricazione. Saranno infine analizzati i fenomeni di trasporto e consumo che si sviluppano all’interno di un bioreattore.
Nel corso delle esercitazioni, saranno presentati alcuni software commerciali di progettazione (CAD, modellazione multifisica, controllo/analisi/misura), strumenti con i quali gli studenti potranno fare pratica per eventualmente sviluppare soluzioni dedicate in funzione di esempi forniti a lezione. Visite guidate in laboratorio consentiranno agli studenti di osservare gli aspetti pratici del processo di progettazione e ottimizzazione.

Lezioni in aula con proiezione di slides
Esercitazioni in aula a gruppi con software commerciali di progettazione (frequenza obbligatoria)
Visite guidate in laboratorio

Slide/dispense presentate a lezione/esercitazione e successivamente caricate sul portale
Articoli scientifici di approfondimento caricati sul portale

L'esame è scritto e prevede da 3 a 5 domande aperte.