L’insegnamento illustra le tecniche di ingegneria tissutale finalizzate ad ingegnerizzare tessuti biologici tramite approcci ingegneristici. Data la valenza generale del corso, verranno richiamati alcuni principi fondamentali di bioingegneria cellulare e tissutale. In particolare verranno trattati i componenti cellulari che svolgono un ruolo chiave nel comportamento biomeccanico della cellula, verrà descritta la matrice extracellulare e analizzata in dettaglio l’interazione tra le cellule e il loro microambiente (adesione e migrazione). Verranno descritti i dispositivi per stimolazione meccanica in vitro e verranno illustrati le fonti cellulari e i metodi di coltura cellulare in laboratorio. Saranno inoltre descritti i principi base delle tecniche di microscopia ottica, microscopia a scansione di sonda e nanoindentazione. Verranno descritti gli "scaffold", matrici tridimensionali per la coltura cellulare e lo sviluppo di tessuti: le loro proprietà, i materiali e le principali tecniche per la loro fabbricazione, con esempi applicativi in particolare relativi a scaffold per la rigenerazione del tessuto osteocondrale e del nervo periferico, tramite l’analisi di articoli scientifici. Verranno inoltre introdotte le nanotecnologie applicate in ambito biologico, in particolare per applicazioni legate all’ingegneria dei tessuti.

Conoscenze e capacità di comprensione: Lo studente al termine dell'insegnamento dovrà possedere competenze e abilità che gli consentano di comprendere le basi dell’ingegneria tissutale e delle nuove terapie rigenerative e di comprendere gli articoli scientifici di riferimento. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Conoscenze di bioingegneria chimica da applicare all’ingegneria dei tessuti Conoscenze generali sugli scaffold e nozioni di progettazione degli stessi Conoscenze generali sull’interazione cellula-substrato/cellula Conoscenze generali di coltura cellulare in laboratorio Conoscenze generali sulle nanotecnologie e sulla nanotossicologia Conoscenze sui principali dispositivi per rilasciare farmaci Capacità di comprensione di testi scientifici specialistici (articoli scientifici)

È richiesta una conoscenza base di chimica organica e inorganica e biologia, e dei principi fondamentali della meccanica delle strutture. Alcuni concetti verranno peraltro richiamati per consentire la comprensione a tutti gli studenti. Verrà caricata sul portale una dispensa sulle basi di biochimica (proteine, polisaccaridi, lipidi).

Verranno illustrati i componenti cellulari che svolgono un ruolo chiave nel comportamento biomeccanico della cellula. Verrà descritta la matrice extracellulare e analizzata in dettaglio l’interazione tra le cellule e il loro microambiente (adesione e migrazione) oltre che le diverse tecniche per riconoscere e quantificare tali interazioni, come la microscopia ottica ed elettronica e a scansione di sonda, oltre che le tecniche di caratterizzazione meccanica alla nanoscala. Verranno illustrati i dispositivi per stimolazione meccanica in vitro con breve accenno ai bioreattori. Verranno inoltre trattati le fonti cellulari e i metodi di coltura cellulare in laboratorio. Saranno illustrati gli aspetti generali degli "scaffold", le principali tecniche e i principali materiali per produrli e per funzionalizzarli. Verranno anche esaminati due esempi di scaffold tramite l’analisi di articoli scientifici. Verranno anche illustrate le nanotecnologie con particolare riferimento ai nanomateriali con finalità terapeutiche. Verranno esaminati in aula alcuni articoli scientifici selezionati, al fine di educare lo studente alla comprensione degli strumenti della comunità scientifica. Di seguito il programma dettagliato: - Componenti e organelli cellulari - Matrice extracellulare - Adesione cellulare - Migrazione cellulare - Meccanosensing e meccanotrasduzione; - Dispositivi per stimolazione meccanica in vitro/Bioreattori - Fonti cellulari e loro applicazioni - Metodi di coltura in laboratorio - Caratteristiche generali degli scaffold - Materiali principali per la loro produzione - Principali tecniche di produzione e funzionalizzazione - Interazione cellula-scaffold - Esempi applicativi - Microscopia ottica ed elettronica - Microscopia a scansione di sonda e nanoindentazione; - Caratterizzazione meccanica delle forze cellulari; - Introduzione alle nanobiotecnologie - Valutazione dell’impatto dei nanomateriali a livello genico - Interazioni cellula/nanomateriali - Basi di nanotossicologia

Lezioni in aula con proiezione di slide (scritte in italiano e/o in inglese). Esercitazioni in aula. Visita/e in laboratorio

Slide presentate a lezione Articoli scientifici di approfondimento forniti dal docente

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... L'esame è scritto, con 8 domande da 4 punti ciascuna (sia aperte sia chiuse). La valutazione 30L viene data a chi totalizza una valutazione di almeno 30.5 punti. Il tempo di svolgimento dell’esame è un’ora e mezzo. Non è consentita la consultazione di materiale didattico durante la prova. Occorre munirsi di righello e calcolatrice per lo svolgimento di alcuni esercizi. Una volta consegnato il compito, è possibile ritirarsi dall’esame entro 24 h, previa autovalutazione tramite visione delle soluzioni pubblicate sul portale. Successivamente, non sarà possibile ritirarsi. Le domande riguarderanno tutto il programma per verificare che i principali concetti del corso siano stati appresi. A tal proposito, verranno proposti alcuni esercizi di verifica. L’obiettivo dell’esame è quello di valutare il livello di conoscenze delle studente e anche la capacità di rielaborare i concetti attraverso gli esercizi di verifica proposti.

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.