Chimica Industriale | Course catalogue

BIOPOLIMERI E BIOMATERIALI

Obiettivi formativi

Lo studente sarà guidato a comprendere quali sono le molecole, i polimeri, i materiali più importanti nel settore biomedico. Dovrà saper mettere in relazione le principali proprietà chimico-fisiche e strutturali dei biomateriali con le funzioni svolte nell’organismo in relazione ai meccanismi di interazione con l’organismo stesso. Acquisirà approfondite conoscenze sui più importanti metalli, ceramiche e biopolimeri, in particolare polipeptidi e polisaccaridi, di interesse biomedico. Per una specifica problematica biomedica, dovrà essere in grado di individuare la combinazione di biomateriali più idonea alla soluzione del problema. Lo studente svilupperà capacità critiche e di giudizio attraverso la discussione in aula degli argomenti trattati nel corso delle lezioni frontali. Tali obiettivi saranno raggiunti per mezzo di lezioni frontali in aula adiuvate dalla visione di video esplicativi e dalla lettura di materiale bibliografico avanzato (review, esempi di brevetti, ecc). Alla fine del corso, con le conoscenze acquisite lo studente, di concerto con altre figure professionali quali medici, biologi ed ingegneri, sarà in grado di proporre e sviluppare idee per la progettazione di un dispositivo biomedico. La capacità di comunicare quanto appreso in modo chiaro, motivando pienamente ed in modo razionale quanto riportato, verrà valutata attraverso un esame orale. Alla fine del corso e dopo aver sostenuto l’esame lo studente avrà acquisito la capacità di proseguire lo studio in modo fortemente autonomo su qualunque argomento, anche avanzato, che riguardi la i biomateriali ed i biopolimeri.

Canale 1

GIANCARLO MASCI Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma

1 CFU Biomateriali: definizione. Proprietà principali: biocompatibilità, biodegradabilità, proprietà meccaniche. Interazione con l’organismo: opsonizzazione, infiammazione acuta e cronica, foreign body giant cells, capsula fibrosa. 1 CFU Interazione nanoparticelle-organismo: RES, endocitosi, ruolo di milza, fegato e reni. Principali biomateriali: metalli, ceramiche, polimeri, compositi. Metalli e leghe: proprietà meccaniche, termiche, corrosione. Principali metalli e leghe in biomedicina: acciao, leghe Co-Cr, Ti e leghe, Platino, leghe del Nichel (SMA). Ceramiche: proprietà principali, inerzia, bioassorbibilità, settori applicativi biomedici. Allumina, zirconio, carbonio, fosfati di calcio ed idrossiapatite, biovetri 1 CFU Polimeri: polietilene, poliuretani, Poliesteri (PLA, PGA, PLGA, PCL, PHV, PHB), PEG. 0.5 CFU Classi di biopolimeri e loro ruolo in Natura. Polipeptidi: collagene/gelatina, seta, elastina. 1.5CFU Nanoparticelle in biomedicina. Nanoparticelle metalliche: nanoparticelle d’oro, sintesi, proprietà chimico fisiche, applicazioni commerciali. Liposomi. Struttura, fosfolipidi, preparazione, esempi applicativi commerciali. Nanoparticelle polimeriche. Requisiti di controllo dei polimeri componenti: architettura polimerica, pesi molecolari e polidispersioni. Polimerizzazioni viventi. 1 CFU Carboidrati semplici e complessi, Struttura dei carboidrati, principali gruppi funzionali. Polisaccaridi. Principi di base sulle dimensioni e conformazioni delle catene polisaccaridiche e relazione con le proprietà viscosimetriche e reologiche di interesse per applicazioni industriali. Amido, Cellulosa, gomme polisaccaridiche, Pectine, Alginati, Carragenani, Agar, Glicosamminoglicani (acido ialuronico, eparina), Chitina e Chitosano, Polisaccaridi microbici: pullulano, destrano, gellano, xantano, succinoglucano, scleroglucano.

Prerequisiti

Chimica organica, chimica fisica, chimica delle macromolecole

Testi di riferimento

-Biomaterials Science - An Introduction to Materials in Medicine (Third Edition) Ed. B. D. Ratner, A. S. Hoffman, F. J. Schoen, J. E. Lemons, Academic Press 2013 . -Biopolymers, Volumes 5 and 6 (Polysaccharides I and II). Wiley VCH -Appunti delle lezioni e copie di articoli/reviews fornite dal docente.

Modalità insegnamento

Il corso consiste in 48 ore di lezioni in aula sugli argomenti riportati nel programma.

Frequenza

Frequenza delle lezioni facoltativa.

Modalità di esame

Esame orale

Bibliografia

-Handbook of hydrocolloids, Ed. G. O. Phillips and P. A. Williams, CRC Press.

Modalità di erogazione

Lezione in aula