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Engineered Personalized Medicine: From Biomimetic 3D Environments Design to XAI-Based Therapies
01WDWRR
A.A. 2025/26
Course Language
Inglese
Degree programme(s)
Doctorate Research in Bioingegneria E Scienze Medico-Chirurgiche - Torino
Course structure
| Teaching | Hours |
|---|---|
| Lezioni | 20 |
Lecturers
| Teacher | Status | SSD | h.Les | h.Ex | h.Lab | h.Tut | Years teaching |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Laurano Rossella | Ricercatore a tempo det. L.240/10 art.24-B | IBIO-01/A | 6 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Co-lectures
Context
| SSD | CFU | Activities | Area context | *** N/A *** | 4 |
|---|
La medicina personalizzata rappresenta una promettente opportunità per lo sviluppo di sistemi sanitari più efficaci ed economicamente sostenibili, grazie alla sua capacità di rispondere alle specifiche esigenze cliniche di ciascun paziente. Consentendo la somministrazione di terapie più mirate ed efficaci, essa contribuisce al miglioramento degli esiti clinici, riducendo al contempo gli effetti collaterali sui tessuti non bersaglio. In questo contesto, i progressi nella progettazione e ingegnerizzazione di biomateriali multifunzionali e ambienti biomimetici 3D, l’attuale evoluzione delle tecnologie di processo e l’integrazione di strumenti basati sull’intelligenza artificiale (AI) e sulla realtà estesa (XR) svolgono un ruolo cruciale nello sviluppo di approcci terapeutici specifici per il paziente. Tuttavia, l’implementazione di terapie personalizzate pone un'ulteriore sfida: l’identificazione di metodologie e condizioni di test adeguate per dimostrarne la sicurezza e la superiore efficacia rispetto ai trattamenti convenzionali.
In risposta a queste sfide, il corso è progettato per fornire agli studenti di dottorato le competenze necessarie a promuovere la transizione da un approccio "one-size-fits-all" alla medicina di precisione. In particolare, il corso si concentrerà su: (i) la progettazione di biomateriali multifunzionali e biomimetici ad alte prestazioni; (ii) l’applicazione di strumenti di intelligenza artificiale per supportare l’ingegnerizzazione di terapie e dispositivi medici personalizzati; (iii) l’utilizzo di piattaforme XR per offrire ai clinici ambienti immersivi e interattivi per la formazione sicura all’applicazione di dispositivi medici e alla somministrazione di terapie; e (iv) l’ingegnerizzazione di piattaforme avanzate di test preclinici personalizzati sotto forma di modelli tissutali 3D e sistemi organ-on-chip. Infine, il corso includerà anche casi studio di medicina di precisione tratti dalla clinica.
Personalized medicine holds significant promise for the development of economically sustainable and more effective healthcare systems, owing to its capacity to address the specific clinical needs of individual patients. By enabling the administration of more targeted and efficacious therapies, it contributes to improved patient outcomes while minimizing adverse effects on not-target tissues. In this context, the advancements in the design and engineering of multi-functional biomaterials and 3D biomimetic milieus, the current evolution of processing technologies, and the integration of artificial intelligence (AI) and extended reality (XR) tools play a pivotal role in the engineering of patient-specific therapeutic approaches. However, the implementation of personalized therapies opens a critical challenge, namely the identification of appropriate methodologies and testing conditions to demonstrate their safety and superior effectiveness compared to conventional treatments.
In response to these challenges, this course is designed to provide Ph.D. students with the skills necessary to promote the transition from a one-size-fits-all approach to precision medicine. The course will specifically focus on: (i) the design of high performance multifunctional, biomimetic biomaterials; (ii) the application of AI tools to support the engineering of personalized therapies and medical devices; (iii) the use of XR platforms to provide clinicians with immersive, interactive environments for safe training in medical device application and therapy administration; and (iv) the engineering on advanced, patient-specific pre-clinical testing platforms in the form of 3D tissue models and organ-on-chip. Lastly, the course will also include case studies of precision medicine from the clinic.
Conoscenza di base sul design di biomateriali e loro lavorazione tramite tecniche di fabbricazione convenzionali e non convenzionali
Basic knowledge in biomaterial design and processing through conventional and not-conventional techniques
- Definizione di medicina personalizzata, design di biomateriali intelligenti, tecniche di fabbricazione che consentono la personalizzazione di dispositivi medici
- XAI come strumento per guidare la personalizzazione di dispositivi medici e terapie paziente-specifiche
- Ingegnerizzazione di modelli patologici in vitro 3D come piattaforme di testing di dispositivi/trattamenti personalizzati
- Ingegnerizzazione di organ-on-chip come piattaforme di testing di dispositivi/trattamenti personalizzati
- XR come strumento di training e simulazione in modalità interattiva delle procedure richieste per l’applicazione di dispostivi/trattamenti di medicina personalizzate
- Caso di studio clinico dell'utilizzo della medicina di precisione
- Definition of personalized medicine, design of smart biomaterials, and fabrication techniques enabling the customization of medical devices
- XAI as a tool to guide the personalization of medical devices and patient-specific therapies
- Engineering of 3D in vitro pathological models as testing platforms for personalized devices/treatments
- Engineering of organ-on-chip systems as testing platforms for personalized devices/treatments
- XR as a training and simulation tool for interactive practice of procedures required for the application of personalized medicine devices/treatments
- Clinical case study on the application of precision medicine
Modalità mista
Mixed mode
Presentazione orale - Test a risposta multipla
Oral presentation - Multiple choice test
P.D.2-2 - Giugno
P.D.2-2 - June