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, analizzata in dettaglio l’interazione tra le cellule e il loro microambiente (adesione e migrazione) e descritti i processi di angiogenesi e vascolarizzazione. Verranno descritti i dispositivi per la stimolazione fisica 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 presentati i principali metodi di analisi di biologia molecolare e verranno 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 sui principali saggi per la valutazione del comportamento cellulare Conoscenze generali sulle nanotecnologie e sulla nanotossicologia Conoscenze generali sui dispositivi per stimolazione fisica in vitro 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) e descritti i processi di angiogenesi e vascolarizzazione. Inoltre verranno descritte 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 fisica in vitro con accenni 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 per la rigenerazione del tessuo osteocondrale e del nervo periferico. Verranno analizzate le principali tecniche e i saggi per valutare il comportamento cellulare in vitro. Verranno illustrate le nanotecnologie con particolare riferimento ai nanomateriali con finalità terapeutiche. Di seguito il programma dettagliato: - Componenti e organelli cellulari - Matrice extracellulare - Adesione cellulare - Migrazione cellulare - Angiogenesi e vascolarizzazione - Dispositivi per stimolazione fisica 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; - Saggi per la valutazione del comportamento cellulare - Introduzione alle nanobiotecnologie - Basi di nanotossicologia - Interazioni cellula/nanomateriali - Valutazione dell’impatto dei nanomateriali a livello genico

Le slide sono generalmente in inglese per permettere: - agli studenti internazionali una migliore comprensione degli argomenti - a tutti gli studenti, di imparare la specifica terminologia tecnica in lingua inglese del settore dell'ingegneria delle cellule e dei tessuti

Lezioni con proiezione di slide (scritte in italiano e/o in inglese). Le lezioni sono tenute in italiano da 3 insegnanti diversi. Il corso prevede 54 ore di lezioni e 6 ore di esercitazione. Le esercitazioni sono interattive. Visita finale virtuale in laboratorio con descrizione delle principali attività di ricerca.

Slide presentate a lezione . Articoli scientifici di approfondimento forniti dal docente. Possibili testi consigliati per concetti base di Ingegneria dei Tessuti: 1) Mantero S, Remuzzi A, Raimondi MT, Ahluwalia A, Fondamenti di ingegneria dei tessuti per la medicina rigenerativa, Editore: Patron, Bologna, Anno edizione: 2009, ISBN: 9788855530392 2) Tanzi M.C., Bianchi A., Farè S., Mantero S., Raimondi M.T., Visai L, Approccio Integrato per la medicina rigenerativa, Editore: Patron, Bologna, Anno edizione: 2013, ISBN: 9788855532419 I libri suggeriti non raccolgono tutto il materiale fatto a lezione ma consentono di integrarlo per una migliore comprensione.

Modalità di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L'esame è scritto, con 8 domande (sia aperte sia chiuse) mediamente da 4 punti massimi ciascuna (in modo da raggiungere un punteggio massimo di 32) e viene svolto tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus). L'esame viene valutato positivamente se si raggiunge un punteggio di 18 punti. La valutazione 30L viene data a chi totalizza una valutazione di almeno 30.5 punti. Il tempo di svolgimento dell’esame è di un’ora e mezzo. Non è consentita la consultazione di materiale didattico durante la prova. Viene abilitata la calcolatrice della piattaforma utilizzata per l'esame. Viene abilitata anche la Virtual Class Room di supporto attraverso la quale gli studenti possono richiedere chiarimenti inerenti al testo dell'esame, tramite chat privata con il docente. Una volta terminato il compito, è possibile ritirarsi dall’esame entro 24 h, previa autovalutazione tramite visione delle soluzioni pubblicate sul portale dal docente titolare. Per farlo, è sufficiente una mail al docente, come verrà indicato in un avviso a seguito della pubblicazione delle soluzioni. Successivamente, non sarà più possibile ritirarsi e le valutazioni uguali o maggiori di 18 saranno registrate. 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.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L'esame è scritto, con 8 domande (sia aperte sia chiuse) generalmente da 4 punti massimi ciascuna (in modo da raggiungere un punteggio massimo di 32) e viene svolto: 1) tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di Proctoring (Respondus), nel caso di esame da remoto. Viene abilitata anche la Virtual Class Room di supporto attraverso la quale gli studenti possono richiedere chiarimenti inerenti al testo dell'esame, tramite chat privata con il docente. Viene abilitata la calcolatrice della piattaforma utilizzata per l'esame. 2) in aula con prova scritta tradizionale e sorveglianza dei docenti, nel caso di esame in presenza. Per lo svolgimento dell'esame occorre munirsi solo di penna e calcolatrice, mentre i fogli personali non sono ammessi. Sarà possibile consultare i docenti che faranno sorveglianza all'esame, solo per richiedere chiarimenti che riguardano il testo dell'esame. In entrambi i tipi di esame, non è consentita la consultazione di materiale didattico durante la prova. Lo studente può lasciare la classe o l'aula virtuale non prima di 1 ora dall'inizio dell'esame. Il tempo di svolgimento dell’esame è di un’ora e mezzo. 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 dello studente e anche la capacità di rielaborare i concetti attraverso gli esercizi di verifica proposti. Nel caso in cui lo studente desideri ritirarsi dall'esame durante la sua esecuzione, deve informare l'insegnante direttamente (per l'esame in presenza) o tramite chat privata attraverso la piattaforma dell'esame (per l'esame remoto). Una volta terminato il compito, lo studente potrà effettuare un'autovalutazione dello stesso sulla base delle soluzioni dell'esame, pubblicate sul portale dal docente titolare. In base a questa autovalutazione, lo studente potrà decidere di ritirarsi dall'esame, entro 24 ore dalla pubblicazione delle soluzioni. Per ritirarsi, è sufficiente inviare una mail al docente titolare. Una valutazione è sufficiente, se ha un punteggio maggiore o uguale a 18. Il voto 30L viene dato a chi totalizza un punteggio di almeno 30.5 punti.