Il corso si compone di due moduli: Ingegneria per la Medicina Rigenerativa e Bioreattori Il modulo 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 • scaffold biomimetici rispetto alla matrice extracellulare del tessuto da rigenerare • sistemi per il rilascio di farmaci/fattori bioattivi • strategie per la terapia cellulare. 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 e gli scaffold e gli idrogeli iniettabili per la rigenerazione del miocardio. Saranno inoltre illustrate le norme per la certificazione dei prodotti biomedicali oggetto di studio durante il corso. Sono anche previste 9 ore di attività di laboratorio (previa suddivisione degli studenti del corso in 4 squadre) sulla preparazione di scaffold e la loro caratterizzazione meccanica e morfologica. Il modulo di BIOREATTORI tratta la progettazione di dispositivi per la coltura dinamica di cellule/tessuti (bioreattori) e le tecniche di coltura cellulare statiche e dinamiche (bioreattori). Durante il corso, saranno presentate le soluzioni più recenti di ingegneria tissutale, finalizzate alla rigenerazione di vari tessuti (nervo, miocardio, vasi, pelle, osso, etc.).

INGEGNERIA PER LA MEDICINA RIGENERATIVA 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) Conoscenze sui metodi per la funzionalizzazione chimica e la progettazione meccanica e strutturale degli scaffold. Conoscenze di terapia cellulare con cellule staminali Conoscenza sulle principali soluzioni applicate clinicamente e in fase di ricerca per la rigenerazione di alcuni tessuti, con particolare riferimento al miocardio. Conoscenza sulle norme da seguire per la validazione preclinica e clinica delle soluzioni di Medicina Rigenerativa 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. Capacità di comprensione di lavori di letteratura scientifica. 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. BIOREATTORI Conoscenza e capacità di comprensione: 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 Conoscenza delle soluzioni tecnologiche 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) Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di pianificare l’attività di progettazione di un bioreattore Capacità di stabilire le esigenze di progettazione e i requisiti di progetto di un bioreattore in base al tessuto biologico sotto studio Capacità di progettare un bioreattore mediante la combinazione critica degli strumenti teorici, numerici e sperimentali forniti durante il corso 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 e di discussione in aula orientata alla applicazione pratica delle nozioni introdotte a lezione.

INGEGNERIA PER LA MEDICINA RIGENERATIVA 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. BIOREATTORI Conoscenze di bioingegneria cellulare Conoscenze di bioingegneria meccanica Conoscenze di disegno tecnico Conoscenze di meccanica dei fluidi

INGEGNERIA PER LA MEDICINA RIGENERATIVA Il modulo di Ingegneria per la medicina rigenerativa 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: funzionalizzazione chimica con molecole bioattive, progettazione meccanica e strutturale. Verranno successivamente presentate le principali linee di ricerca dell’ingegneria tissutale per la rigenerazione di diversi tessuti biologici. Saranno descritte le caratteristiche e le potenzialità delle cellule staminali con riferimento ad alcune delle attuali strategie di medicina rigenerativa che le utilizzano, tra le quali verrà analizzata in maggiore dettaglio la terapia cellulare del miocardio. Parte del corso sarà dedicata alle strategie per il trattamento delle patologie cardiovascolari (stent cardiovascolari; scaffold/idrogeli per il trattamento del miocardio infartuato) che rappresentano la principale causa di morte nei paesi industrializzati. Infine, verranno illustrate le norme per la validazione preclinica e clinica dei dispositivi biomedicali. Saranno inoltre illustrati alcuni progetti di ricerca di Medicina Rigenerativa attualmente in corso presso il Politecnico di Torino. BIOREATTORI Il corso ha il fine di fornire agli studenti competenze nel campo della progettazione e realizzazione di dispositivi per coltura dinamica di cellule/tessuti (bioreattori) per applicazioni nell’ambito della medicina rigenerativa. In dettaglio, durante le lezioni in aula con proiezione di slide, verranno presentate e analizzate le soluzioni tecnologiche più avanzate in funzione dei diversi utilizzi (espansione cellulare, produzione di tessuti ingegnerizzati, sistemi modello per studio di farmaci o malattie) e dei diversi tessuti biologici coltivati (es. tessuto osseo/cartilagineo, vascolare, cardiaco). Saranno analizzati in dettaglio i sottosistemi, e relativi materiali e componenti, costituenti il sistema bioreattore. Verranno 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 in laboratorio, saranno presentati e utilizzati due software commerciali di progettazione (CAD e modellazione multifisica). Gli studenti, organizzati in gruppi e supportati da una continua interazione con il docente durante le esercitazioni in aula, utilizzeranno tali software per sviluppare una soluzione progettuale di bioreattore (progetto). Visite guidate in laboratorio consentiranno agli studenti di osservare gli aspetti pratici del processo di progettazione e ottimizzazione.

INGEGNERIA PER LA MEDICINA RIGENERATIVA Lezioni in aula con proiezione di slides Esercitazioni in aula Visite guidate in laboratorio Esercitazioni in laboratorio suddivisi in 4 squadre: preparazione di scaffold e loro caratterizzazione BIOREATTORI Lezioni in aula con proiezione di slide Esercitazioni in laboratorio a gruppi con software commerciali di progettazione (frequenza obbligatoria) Esercitazioni in aula a gruppi per discussione progetto Visite guidate in laboratorio

INGEGNERIA PER LA MEDICINA RIGENERATIVA Slides presentate a lezione Articoli scientifici di approfondimento forniti dal docente BIOREATTORI Slide/dispense presentate a lezione/esercitazione e successivamente caricate sul portale Articoli scientifici di approfondimento caricati sul portale

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... INGEGNERIA PER LA MEDICINA RIGENERATIVA L'esame è scritto e prevede 8 domande da 4 punti ciascuna (in parte chiuse e in parte aperte) 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 quattro domande verificano le conoscenze acquisite dagli studenti. Non è possibile consultare nessun testo in fase d’esame. 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. BIOREATTORI L’esame mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze e delle capacità obiettivo dell'insegnamento e sarà costituito da: 1. Progetto (max 15 punti). Il progetto è svolto in gruppi di max 4 studenti e riguarda lo sviluppo di una soluzione progettuale di bioreattore in funzione del tessuto biologico indicato all’inizio del corso. Il progetto deve contenere una introduzione alla motivazione clinica, i requisiti di progetto del bioreattore, i disegni tecnici del bioreattore e i risultati della modellazione multifisica. Il progetto deve essere presentato oralmente da ogni gruppo tramite la discussione di 10 slide. 2. Prova scritta (max 17 punti). La prova verte su tutto il programma del corso (lezioni ed esercitazioni), dura 2 ore ed è composta da 3/4 domande (aperte e a risposta multipla). Durante lo svolgimento dell'esame non è consentito consultare materiale didattico o altri testi e non è ammesso portare in aula dispositivi multimediali. La valutazione del progetto viene fatta considerando la capacità di applicare le conoscenze acquisite nel corso delle lezioni, la fattibilità, la funzionalità e l'originalità della soluzione proposta, e la capacità di utilizzo dei software. La valutazione della prova scritta viene fatta considerando la correttezza delle risposte, la pertinenza delle informazioni fornite, la capacità di rispondere in modo chiaro, preciso e razionale, con proprietà di linguaggio e motivando adeguatamente le argomentazioni prodotte. La valutazione finale è data dalla somma dei punteggi ottenuti con il progetto e con la prova scritta, l’esame è superato se tale somma è pari ad almeno 18/30. I risultati dell’esame vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono visionare il compito e chiedere chiarimenti.

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.