Sulla base dei crescenti progressi nelle tecniche di fabbricazione e monitoraggio dei dispositivi biomedici, grande attenzione viene data all’applicazione e allo studio di materiali innovativi in grado di adattarsi e interagire efficacemente con lo specifico ambiente biologico. In questo scenario, i materiali intelligenti sensibili a vari stimoli, come temperatura, pH, radiazioni luminose, campi magnetici ed elettrici, possono fornire piattaforme versatili e responsive per l'indagine e la manipolazione di diverse attività biologiche minimizzando gli approcci invasivi [1, 2]. Inoltre, la combinazione dell'uso di materiali strutturati e reattivi avanzati con le tecnologie di manifattura additiva offre l'opportunità di progettare prodotti multifunzionali e ad alte prestazioni. Questo nuovo approccio mira a superare i tradizionali processi di progettazione e produzione verso la stampa 4D e la creazione di strutture dinamiche, come i materiali a memoria di forma, con funzionalità integrate [3]. Il corso si propone quindi di fornire conoscenze sui materiali intelligenti adatti alla progettazione di scaffold 3D, sistemi di rilascio di farmaci e sensori per applicazioni biomedicali, con particolare attenzione ai dispositivi creati mediante tecnologie di additive manufacturing. [1] Genchi, Giada Graziana, et al. "Smart materials meet multifunctional biomedical devices: current and prospective implications for nanomedicine." Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 5 (2017) [2] Yang, Yao, et al. "Smart materials for drug delivery and cancer therapy." View 2.2 (2021) [3] Gardan, Julien. "Smart materials in additive manufacturing: state of the art and trends." Virtual and Physical Prototyping 14.1 (2019)

Conoscenze base di scienza dei materiali e chimica

• Introduzione all'uso di materiali intelligenti per applicazioni biomediche Recenti progressi nella progettazione di scaffold 3D per l'ingegneria tissutale, piattaforme di somministrazione di farmaci e sensori, con particolare attenzione all'uso di materiali intelligenti e biomimetici combinati con tecnologie di additive manufacturing. • Materiali intelligenti e meccanismi d'azione Presentazione di nuovi materiali intelligenti multifunzionali o biomimetici per applicazioni biomediche. Descrizione dei meccanismi d'azione specifici considerando stimoli endogeni come pH, ipossia ed enzimi, o stimoli esogeni come temperatura, radiazioni luminose , ultrasuoni, radiazioni e campi magnetici. Particolare attenzione sarà dedicata ai biomateriali intelligenti adatti alla progettazione di costrutti biomimetici. • Caratterizzazione di materiali e dispositivi I principali metodi di analisi utilizzati per esplorare le proprietà dei materiali prima e dopo il processo di fabbricazione: 1) studi reologici volti a indagare le proprietà visco-elastiche dei materiali e in grado di supportare l'ottimizzazione del processo di fabbricazione; 2) tecnica di nano-indentazione per esplorare le caratteristiche meccaniche e la stabilità di materiali e dispositivi; 3) tomografia micro-computerizzata per identificare le proprietà strutturali e composizionali dei costrutti finali. • Esempi di applicazioni Applicazioni attuali, limiti e prospettive future dei materiali intelligenti per la progettazione di scaffold e sensori. Presentazione di diversi casi di studio per comprendere meglio l'approccio usato con questo tipo di materiali.

In presenza

Presentazione orale

P.D.2-2 - Marzo