L'insegnamento è composto da due moduli. Bioingegneria chimica L’insegnamento, obbligatorio per tutti gli studenti, si colloca al terzo anno con il fine di fornire le necessarie conoscenze di principi chimico-fisici alla base dei sistemi biologici con particolare riferimento al disegno molecolare della vita, la traduzione e conservazione dell’energia, la sintesi delle biomolecole e alle recenti applicazioni in analisi clinica e diagnostica. Il corso fornisce anche utili fondamenti per la progettazione di materiali e dispositivi per utilizzo in campo biomedicale alla nano, micro e macroscala. Bioingegneria meccanica. L'insegnamento, obbligatorio per tutti gli studenti, si colloca al terzo anno con il fine di fornire agli allievi una panoramica dei settori applicativi della biomeccanica e le conoscenze di base per la progettazione e costruzione di sistemi biomeccanici. Lo studente, al termine dell'insegnamento, dovrà possedere competenze e abilità che gli consentano di operare nell'ambito di strutture sanitarie, relativamente alla scelta e all'utilizzo in particolare di protesi articolari e di mezzi di sintesi per fratture, e industrie biomediche coinvolte nella progettazione meccanica e costruzione di protesi ed ausili.

Bioingegneria chimica Conoscenza e capacità di comprensione In generale: basi conoscitive relative ai principali fenomeni che sono alla base del “funzionamento” dei sistemi viventi, in modo da padroneggiare le basi molecolari che ad essi sottintendono, raggiungendo solide basi chimico-fisiche e biochimiche necessarie per la comprensione della scienza e tecnologia dei biomateriali, le bio-nanoscienze e le bio-nanotecnologie. In particolare: Conoscenze relative alla struttura e funzione dei composti chimici organici (classificati secondo la loro reattività e gruppi funzionali)e biochimici (acidi nucleici, proteine, oligo e polisaccaridi, lipidi) Conoscenze relative ai meccanismi molecolari alla base dei processi evolutivi, della genetica, biotecnologici Comprensione dei processi metabolici (catabolismo ed anabolismo) e dei loro meccanismi di controllo Comprensione del funzionamento delle macchine biomolecolari. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Acquisizione dei fondamenti di funzionamento dei sistemi biologici per la progettazione di soluzioni tecnologiche con applicazione nei dispositivi biomedici per la riparazione di tessuti o organi e cura di patologie. Bioingegneria meccanica. Conoscenze relative alla specificità delle caratteristiche meccaniche dei materiali biologici, in particolare dell'osso. Conoscenze relative all'evoluzione progettuale delle protesi articolari e delle protesi di arto superiore ed inferiore. Conoscenze relative ai principali settori applicativi della biomeccanica. Capacità di affrontare un problema di carattere meccanico riguardante un sistema biologico integrando le conoscenze acquisite in ambito ingegneristico con quelle acquisite in ambito biologico. Questo insegnamento contribuisce a sviluppare l'autonomia di giudizio relativamente alla scelta e all'utilizzo in particolare di protesi articolari, dispositivi per la traumatologia e protesi per amputati. Questo insegnamento contribuisce a migliorare le abilità comunicative attraverso la redazione di relazioni tecniche relative ai laboratori proposti. Questo insegnamento contribuisce a fornire allo studente gli strumenti per un aggiornamento continuo sia in ambito scientifico sia in ambito commerciale relativamente ai dispositivi protesici e ortesici in ambito biomeccanico.

Bioingegneria chimica Conoscenze di base di chimica generale ed inorganica (legame chimico, sistema periodico, proprietà metalliche e non metalliche) degli equilibri chimici (concetti di entalpia, entropia, energia libera di reazione, costanti di equilibrio, costanti di dissociazione, equilibri acido-base, potenziale chimico, attività), della cinetica chimica (velocità e ordine di reazione, catalisi chimica). Bioingegneria meccanica Conoscenze di base di anatomia e fisiologia del sistema muscolo-scheletrico e del comportamento meccanico dei materiali.

Bioingegneria chimica - Introduzione: la biochimica e la rivoluzione della genetica, l’evoluzione biochimica. - I composti organici e i loro gruppi funzionali: Alcani, alcheni, alchini. Alcoli, Alogenuri alchilici, eteri ed epossidi. Composti Aromatici. Aldeidi e Chetoni. Acidi carbossilici e loro derivati funzionali. Enolati ed enammine. - Reazioni in chimica organica Reazioni di sostituzione, di addizione, di eliminazione. - Caratteristiche generali dei polimeri: definizione, polimeri termoplastici e termoindurenti, peso molecolare, proprietà termiche (polimeri amorfi e semicristallini) -Struttura e funzione delle proteine: Ruolo funzionale nell’uomo. Composizione, proprietà chimiche e cariche elettriche. Struttura primaria, Livelli di organizzazione superiore. Il folding e la stabilità di proteine. L’esplorazione delle proteine. Proteine strutturali e fibrose. Relazione struttura /funzione. Enzimi. (Le strategie catalitiche e di regolazione). - Struttura e funzione delle altre biomolecole Carboidrati, Lipidi - Canali e pompe di membrana - La sintesi delle molecole della vita: DNA: componenti strutturali degli acidi nucleici. Struttura del DNA. Sequenza del DNA. RNA: composizione e struttura DNA: replicazione, ricombinazione, riparazione. RNA: meccanismo di trascrizione. La sintesi proteica. - Sistemi che producono e/o utilizzano energia: Metabolismo: concetti, scopi, vie di traduzione del segnale. Glicolisi e Gluconeogenesi. Il Glicogeno. Il ciclo dell’acido citrico, Fosforilazione ossidativa. - La risposta ai cambiamenti ambientali Sistemi sensoriali Il sistema immunitario (anticorpi, antigeni, risposta immunitaria) Basi chimiche dei motori molecolari (Miosina, actina e movimento, chinesina e dineina, movimento di batteri). - Analisi di letteratura specializzata ed approfondimenti Bioingegneria meccanica Caratteristiche meccaniche di materiali biologici: tessuto osseo, cartilagine, tessuto muscolare. Biomeccanica delle articolazioni e loro sostituzione protesica: anca, ginocchio, caviglia, spalla, gomito. Biomeccanica della colonna vertebrale e protesizzazione del disco intervertebrale. Corsetti ortopedici. Protesi per amputati di arto inferiore e superiore. Biomeccanica in ambito urologico: interventi sulla vescica, protesi peniene. Protesi ed impianti dentari. Biomeccanica dei traumi da urto, caratteristiche dei manichini utilizzati nelle prove di crash automobilistici. Elementi di ergonomia.

Bioingegneria chimica Le esercitazioni saranno svolte in aula, in parte risolvendo esercizi numerici relativi ai temi trattati, in parte approfondendo alcuni argomenti con la presentazione di casi di studio con riferimento a casi clinici di interesse. Non sono previste esercitazioni in laboratorio. Bioingegneria meccanica Sono previste esercitazioni di laboratorio a squadre, in parte su banchi didattici sperimentali e una esercitazione presso un LAIB riguardante un approfondimento bibliografico, con un impegno complessivo di circa 12 ore per ogni studente. Di tali esercitazioni è richiesta la redazione di una relazione.

Bioingegneria chimica Testi utilizzati per l’insegnamento: J. M. Berg, J. L. Tymoczko, L Stryer Biochimica V ed. Zanichelli; D.L. Nelson, M.M. Cox, Introduzione alla Biochimica di Lehninger III ed. Zanichelli; D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt, Fondamenti di Biochimica, Zanichelli Lucidi delle lezioni e dispense fornite dal docente e disponibili sul portale Testi e materialie di approfondimento: “DNA Technology and Biotechnology” CD Neo/Sci. Articoli Scientifici indicati dal docente Bioingegneria meccanica Appunti forniti dal docente. Copia delle slide proiettate durante le lezioni.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... Bioingegneria chimica 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. In genere si prevede un quesito aggiuntivo per la valutazione con lode Bioingegneria meccanica Prova scritta della durata di due ore con sei domande aperte. La valutazione finale tiene conto anche della partecipazione alle esercitazioni ed è subordinata alla consegna della relazione relativa alle esercitazioni svolte.

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.