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, 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, 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 diagnostica 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 e di caratterizzazione di materiali e dispositivi biomimetici o bioispirati - Capacità di applicare i concetti acquisiti nella progettazione di soluzioni per la nanomedicine

- 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, concetti di base dei fenomeni alla nanoscala, approcci top-down e bottom-up. Applicazione delle nanotecnologie in campo biomedicale. (3 ore) 2. Materiali Polimerici: Caratteristiche generali dei polimeri, Reazioni di polimerizzazione, Valutazione delle caratteristiche chimico-fisiche e superficiali dei polimeri, fotopolimeri. (12 ore) 4. Tecniche di micro e nanofabbricazione top down e bottom up. Electrospinning e Electrospraying di soluzioni polimeriche. . Nanomateriali a base di carbonio: nanotubi, grafene. (10.5 ore) 5. Meccanismi di adesione cellulare e superfici/Nanotecnologie per interfacce biomimetiche. (1.5 ore) 6. Sistemi biologici micro-elettromeccanici: Dispositivi (lab-on-chip, cell on a chip, microarrays), tecniche (PCR, LCR, rilevazione ottica, elettrica, meccanica, southern blotting, western blotting). Esempi Applicativi. (7.5 ore) 7. Nanomedicina: nanoparticelle inorganiche (quantum dots, nanoparticelle d’oro e nanoparticelle magnetiche) (6 ore) 8. Nanoparticelle polimeriche e nanoparticelle intelligenti. (6 ore) 9. Barriere biologiche e esempi applicativi (3 ore) 10. Esercitazioni su sintesi e caratterizzazione di biomateriali, tecniche di modifica superficiale, fabbricazione e caratterizzazione di particelle polimeriche per il rilascio di farmaci (10.5 ore)

L’insegnamento è articolato in lezioni frontali ed esercitazioni che si tengono in aula o nella virtual classroom. 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, verranno progettati e caratterizzati partendo da dati realmente ottenuti da ricercatori e dottorandi del Politecnico di Torino nuovi biomateriali e dispositivi 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 Ulteriore testo di approfondimento: “Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology” Volume I, II, III, Marc J. Madou, CRC Press Taylor and Francis Group.

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

Exam: Computer-based written test in class using POLITO platform;

... L’esame intende verificare il grado di comprensione acquisito dallo studente relativamente a: - Principi delle Nanotecnologie - Adesione cellulare - Micro/Nano-fabbricazione - Nanomedicina - Nanoparticelle polimeriche - Nanoparticelle inorganiche - Nanoparticelle intelligenti - Barriere biologiche - Proprietà dei Nanomateriali a base di Carbonio - BioMems e BioNems e tecnologie correlate inclusi gli esempi applicativi - Modifiche superficiali alla nanoscala - Nanostrutture e strutture polimeriche nanometriche - Polimeri, reazioni di polimerizzazione e tecniche di caratterizzazione - Esercitazioni in aula L'esame consta di domande a risposta chiusa, relative alle lezioni frontali e alle esercitazioni, per 21 punti complessivi e domande a risposta aperta per ulteriori 11 punti relative alle lezioni frontali e alle esercitazioni (massimo punteggio ottenibile 32 punti). Le domande a risposta chiusa comportano 0,6 punti se la risposta è CORRETTA, 0 punti nel caso di risposta non data e -0,15 punti se la risposta è ERRATA. Il compito sarà corretto interamente solo nel caso in cui il punteggio parziale conseguito per le domande a risposta chiusa sia uguale o maggiore a 15 PUNTI. Lo studente che avrà ottenuto un punteggio uguale o maggiore a 15 PUNTI per le domande a risposta chiusa, avrà 24h di tempo per comunicare l’intenzione di procedere con la correzione delle domande aperte o di ritirarsi. Il punteggio totale sarà dato dalla somma del punteggio parziale conseguito per le domande a risposta chiusa e il punteggio conseguito per le domande a risposta aperta. 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. La durata dell’esame è di 90 minuti. 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 e di un supporto cartaceo da utilizzare per eventuali calcoli. Tale supporto cartaceo deve essere un foglio bianco, il quale sarà controllato prima dell'inizio della prova.

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.