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 laboratori. 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 (es. 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 trattate 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 e suddivise in 3 blocchi successivi. Il corso prevede 54 ore di lezioni e 6 ore di esercitazione. Queste ultime permettono di ripassare i concetti principali delle lezioni attraverso esercizi di verifica, in preparazione all'esame.

Slide presentate a lezione. Articoli scientifici di approfondimento forniti dal docente. Possibili testi per i 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.

Slides;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... L'esame è scritto, con domande di punteggio variabile (sia aperte sia chiuse), in modo da raggiungere il punteggio massimo di 32 punti. L'esame ha una durata di 75 minuti. Non è possibile consultare nessun tipo di materiale di supporto durante la prova. 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. Sono previste penalità per risposte errate nei quiz a risposta multipla (dal 15 al 50 % del punteggio della domanda e indicate nel testo della domanda). Le risposte lasciate in bianco valgono zero punti. Occorre munirsi di penna, righello e calcolatrice per lo svolgimento di alcuni esercizi, mentre non è ammesso l'utilizzo di fogli personali. Qualora venissero riscontrati comportamenti non consoni alle regole d'esame, il compito d'esame verrà ritirato e lo studente non potrà portare a termine la prova. Lo studente può consegnare il compito d'esame o decidere di ritirarsi dall'esame a partire da 50 minuti dall'inizio dello stesso. Inoltre, una volta terminato l'esame e consegnato il compito, gli studenti possono ancora ritirarsi dalla correzione, inviando una mail alla docente entro le 24 ore dalla consegna. 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.

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.