Ingegneria Biomedica

1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica. Struttura fisica: materiali nanostrutturati e colloidali. Materiali intelligenti e self-healing. Superfici patternate. Analisi di stabilità chimica, analisi di citotossicità. 3. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili. 4. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, vetri biologici o biovetri. 5. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. Problemi di citotossicità, caratterizzazione tossicologica. 6. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici. 7. Applicazioni di materiali non metallici in ambito biomedico: materiali per protesi cardiovascolari e ortopediche, idrogeli per lenti a contatto/intraoculari e rilascio controllato di farmaci, materiali bioattivi per dispositivi diagnostici e biosensori, materiali biocompatibili per ingegneria tissutale. Sono parte del corso dimostrazioni di laboratorio sotto la guida del docente. Le dimostrazioni di laboratorio riguarderanno la sintesi e la caratterizzazione di materiali polimerici e compositi ad uso biomedico (analisi termica mediante calorimetro a scansione differenziale, analisi di biocompatibilità mediante misure di angolo di contatto ed energia superficiale, preparazione di idrogeli e materiali soffici biocompatibili).

non sono richiesti prerequisiti

- Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom) - Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013 - Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

non obbligatoria

La prova orale consiste nella verifica dell'apprendimento e della capacità di analisi critica degli argomenti svolti durante le lezioni. La valutazione sarà effettuata per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (26-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30).

Lezioni in aula

1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica. Struttura fisica: materiali nanostrutturati e colloidali. Materiali intelligenti e self-healing. Superfici patternate. Analisi di stabilità chimica, analisi di citotossicità. 3. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili. 4. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, vetri biologici o biovetri. 5. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. Problemi di citotossicità, caratterizzazione tossicologica. 6. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici. 7. Applicazioni di materiali non metallici in ambito biomedico: materiali per protesi cardiovascolari e ortopediche, idrogeli per lenti a contatto/intraoculari e rilascio controllato di farmaci, materiali bioattivi per dispositivi diagnostici e biosensori, materiali biocompatibili per ingegneria tissutale. Sono parte del corso dimostrazioni di laboratorio sotto la guida del docente. Le dimostrazioni di laboratorio riguarderanno la sintesi e la caratterizzazione di materiali polimerici e compositi ad uso biomedico (analisi termica mediante calorimetro a scansione differenziale, analisi di biocompatibilità mediante misure di angolo di contatto ed energia superficiale, preparazione di idrogeli e materiali soffici biocompatibili).

non sono richiesti prerequisiti

- Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom) - Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013 - Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

non obbligatoria

La prova orale consiste nella verifica dell'apprendimento e della capacità di analisi critica degli argomenti svolti durante le lezioni. La valutazione sarà effettuata per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (26-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30).

Lezioni in aula