L’insegnamento, obbligatorio per tutti gli studenti, si colloca al primo anno della laurea magistrale con il fine di fornire allo studente gli elementi conoscitivi di base delle nanotecnologie e delle loro applicazioni nel campo della genomica e proteomica, nella medicina rigenerativa, nella terapia genica, nel rilascio di farmaci e nella diagnostica molecolare.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito le basi conoscitive relative alle nanotecnologie ed alle loro applicazioni in svariati settori, quali la genomica e la proteomica, l’ingegneria tissutale e la medicina rigenerativa, la terapia genica, il rilascio di farmaci/biomolecole e la diagnostica molecolare. Nel dettaglio, lo studente avrà acquisito: 1) 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 e capacità di comprensione 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 tra cellule e tra la singola cellula e la matrice extracellulare - Capacità di comprensione dell’uso delle bionanotecnologie nell’ottimizzare e verificare le interazioni fra materiale/superficie/dispositivo e l’ambiente vivente. - Capacità di comprensione dei concetti base di micro e nanofabbricazione di interfacce biomimetiche 2) CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: - Capacità di progettazione di materiali e dispositivi alla nanoscala per applicazioni biomedicali - Capacità di progettazione di materiali e dispositivi biomimetici o bioispirati - Capacità di applicare i concetti acquisiti nella progettazione di soluzioni per la nanomedicina

- Conoscenze di chimica generale, chimica organica, biochimica. - Conoscenze di base della scienza dei materiali inorganici, organici e polimerici - Capacità di utilizzare metodi di caratterizzazione dei materiali - Conoscenza dei metodi di determinazione delle proprietà massive e di superficie dei materiali - Conoscenze di base di biologia cellulare e di fisiologia.

1. Nanotecnologie: definizioni, approcci top-down e bottom-up. Applicazione delle nanotecnologie in campo biomedicale 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 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 4. Metodi di funzionalizzazione alla nanoscala (monostrati autoassemblanti -SAM-, film di Langmuir-Blodgett -LB- e layer-by-layer) 5. Nanomedicina: cenni di biotecnologie, nanoparticelle terapeutiche, diagnostiche e teranostiche, terapia genica, stimolazione wireless, optogenetica. Esempi applicativi in nanomedicina 6. Definizione, sintesi, caratterizzazione e processamento alla nanoscala di materiali polimerici 7. Cenni di tecniche microscopiche (SEM, EDXA) e spettroscopiche (spettroscopia infrarossa, elettronica)

L’insegnamento è articolato in lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Durante le esercitazioni verranno approfonditi alcuni dei temi trattati durante le lezioni frontali con la presentazione di casi di studio con riferimento ad attività di ricerca di punta nel settore e di particolare interesse industriale (ad esempio, verrà progettato e caratterizzato partendo da dati realmente ottenuti da ricercatori e dottorandi del Politecnico di Torino un dispositivo per applicazioni nell’ingegneria tissutale o per il rilascio localizzato di farmaci). Le lezioni frontali costituiscono circa l’80% del corso, le esercitazioni in aula il restante 20%. Non sono previste esercitazioni in laboratorio.

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

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... L’esame si compone di una prova scritta costituita da 9 domande relative alle lezioni frontali (in parte generali/aperte, in parte con risposte a scelta multipla, in parte con esercizi), il punteggio massimo totalizzabile è 27 (ad ogni domanda viene attribuito un punteggio e accanto ad ogni domanda è riportato il punteggio max. totalizzabile suddiviso equamente nelle sottodomande, se non diversamente indicato). Sono, inoltre, previste 2 domande relative alle esercitazioni in aula (per un punteggio totale pari a 6) . La somma dei punteggi ottenuti viene approssimata all’intero più vicino per la definizione della valutazione finale. Se il voto così determinato è maggiore di 30,5 allo studente viene assegnata la lode. L’esame intende verificare il grado di comprensione acquisito dallo studente relativamente a: - Adesione cellulare - Micro/Nano-fabbricazione - Nanoparticelle, nanoparticelle magnetiche - Nanoparticelle per Terapia, metodi e materiali - BioMems e BioNems - Funzionalizzazioni superficiali, nano strutture e strutture polimeriche nanometriche - Polimeri e reazioni di polimerizzazione - Stimolazione "wireless" - Laboratorio La durata dell’esame è di 90’. Non è permesso l’uso di materiale a supporto (appunti personali, libri) né in formato cartaceo né elettronico. È consentito il solo uso della calcolatrice scientifica per lo svolgimento di eventuali esercizi. Al termine dell’esame, viene caricata sul portale della didattica la soluzione dello scritto per consentire agli studenti di autovalutarsi. L’esame scritto con valutazione sufficiente non può essere rifiutato. Si può rinunciare alla correzione di un compito consegnato entro 24 h dalla pubblicazione della soluzione. NON è previsto alcun orale integrativo. Per coloro che riscontrassero evidenti discrepanze tra l'autovalutazione ed il voto conseguito, sarà possibile visionare il compito in una data che verrà comunicata sul portale.

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.