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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2014/2015
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 085833 - INGEGNERIA TESSUTALE E BIOMIMETICA [C.I.]
Docente Raimondi Manuela Teresa , Tanzi Maria Cristina
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Corso Integrato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (401) INGEGNERIA BIOMEDICA* AZZZZ085833 - INGEGNERIA TESSUTALE E BIOMIMETICA [C.I.]
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (471) BIOMEDICAL ENGINEERING - INGEGNERIA BIOMEDICA* AZZZZ085833 - INGEGNERIA TESSUTALE E BIOMIMETICA [C.I.]

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi 

Il corso integrato di Ingegneria Tessutale e Biomimetica ha come obiettivi quello di approfondire le tipologie e le problematiche relative all’applicazione di strutture appositamente progettate per la sostituzione o la ricostruzione di tessuti e parti del corpo umano (Ingegneria Tessutale e Biomimetica [1]) ) e quello di fornire strumenti di progettazione per la generazione di tessuti bioartificiali, nel contesto della medicina rigenerativa (Ingegneria Tessutale e Biomimetica [2])

  

 

Ing Tessutale e Biomimetica [1]

 

Programma delle lezioni e delle esercitazioni

Superfici, biomimetismo e bioriconoscimento. Proprietà di superficie e metodi di modifica delle superfici a scopo biomimetico e/o biointegrativo. Applicazioni del plasma gassoso per l'innesto o deposizione di gruppi chimici e di molecole. Superfici non-fouling. Strategie di ricopertura con polimeri naturali e innesto di biomolecole. Micro e nanostrutturazione superficiale. Esempi applicativi. Superfici emocompatibili e strategie di innesto dell’eparina.

Metodi di analisi di superficie: descrizione schematica dei principali metodi per la caratterizzazione delle superfici, tra cui angolo di contatto e tensione critica superficiale, rugosimetria laser, elissometria, tecniche spettroscopiche, analisi di massa TOF, OWLS, ATR-FT IR, microscopia elettronica a scansione, scanning tunneling microscopy, microscopia a forza atomica.

I polimeri naturali e loro impiego come biomateriali. Utilizzo della fibroina della seta. Come progettare e realizzare materiali biodegradabili custom-made: esempio di PGA e PLA. Come progettare e realizzare copolimeri innovativi e bioattivi. Copolimeri a blocchi: esempio dei copolimeri poliuretanici. Idrogeli e idrogeli “smart”.

Veicolazione di farmaci, biomolecole e cellule. Sistemi iniettabili, micro e nanosfere, Cell Sheet Engineering, Self Assembly, Molecular Imprinting.

Ruolo dello scaffold nell’ Ingegneria dei tessuti. Tecniche di fabbricazione degli scaffold di tipo tradizionale e di tipo avanzato (solid free form fabrication), elettrospinning. Esempi applicativi dell’uso di scaffold nell’ingegneria dei tessuti.

 

 Le esercitazioni vertono sull’approfondimento di argomenti trattati a lezione, anche tramite filmati.

  

Attività di laboratorio
Le ore di laboratorio sono dedicate a una dimostrazione pratica di una tecnica analitica e/o preparativa in cui lo studente può esercitarsi individualmente o in gruppo. Nel laboratorio informatico gli studenti sono stimolati a effettuare una ricerca tramite internet riguardante approfondimenti degli argomenti svolti a lezione.

 

Ing Tessutale e Biomimetica [2]

Obiettivi.
- Permettere di conoscere i tessuti ingegnerizzati, gia’ esistenti e in via di sviluppo, e possibili sviluppi futuri della medicina rigenerativa;
- approfondire gli aspetti quantitativi della generazione in vitro di tessuti biologici, valutare i problemi di interazione cellula-struttura, fenomeni di trasporto, sollecitazioni, valutazione morfo-funzionale;
- conoscere il contesto clinico (patologia, limite della terapia, impiego clinico) in cui i tessuti ingegnerizzati sono sviluppati, utilizzati e valutati.

Programma delle lezioni e delle esercitazioni.
Introduzione all'ingegneria dei tessuti biologici ed esempi di terapie in uso clinico. Organizzazione del tessuto biologico. Sistemi di isolamento e coltura di cellule e tessuti. Caratterizzazione delle proprietà di cellule e tessuti. Metodi ingegneristici nella progettazione di tessuti ingegnerizzati: calcolo del trasporto di massa diffusivo e convettivo nei sistemi di coltura statica e nei bioreattori, calcolo della sollecitazione idrodinamica agente sui costrutti cellulari, calcolo progettuale di sistemi per la semina, la coltura e il trasporto di organoidi ingegnerizzati. 

Meccanismi di sviluppo, di rigenerazione e di riparo del danno tessutale. Problematiche generali relative all'implementazione clinica di prodotti ingegnerizzati. Produzione e trapianto di cute ingegnerizzata. Ingegneria della cartilagine. Ingegneria del tessuto osseo. Sviluppo del pancreas bioartificiale. Il rene bioartificiale. Il fegato bioartificiale. Applicazioni vascolari dell'ingegneria dei tessuti.

PROGRAMMI BREVI

085833 - INGEGNERIA TESSUTALE E BIOMIMETICA [C.I.]

Nel corso integrato di Ingegneria Tessutale e Biomimetica la parte di ingegneria biomimetica, ovvero il modulo [1] riguarda le tipologie e le problematiche relative all'applicazione di strutture appositamente progettate per la sostituzione o la ricostruzione di tessuti e parti del corpo umano, intendendo per biomimetico ciò che imita aspetto e funzioni delle strutture viventi. Argomenti trattati: Tipologie e metodi di ottenimento di strutture bioartificiali e biomimetiche:. Materiali biointegrabili e biodegradabili: tipologie e strategie di utilizzo. Matrici bi e tridimensionali: principali metodi di preparazione. Supporti di sintesi e supporti ibridi per l'ingegneria dei tessuti. Metodologie di caratterizzazione e studio in vitro. Risposta dell'organismo umano all'impianto di strutture bioartificiali e biomimetiche. Sistemi a rilascio controllato di farmaci e biomolecole. 

La parte di ingegneria tessutale, modulo [2] ha l’obiettivo di fornire strumenti di progettazione per la generazione di tessuti bioartificiali, nel contesto della medicina rigenerativa. Vengono approfonditi alcuni aspetti quantitativi della generazione in vitro di tessuti biologici, relativamente alla fonte cellulare e ai fenomeni di fluidodinamica e di trasporto di massa. Viene inoltre approfondito il contesto clinico (patologia, limite della terapia convenzionale, impiego clinico, aspetti etici e normativi) in cui i tessuti ingegnerizzati sono sviluppati, utilizzati e valutati.

085833 - BIOMIMETICS AND TISSUE ENGINEERING  CI

The biomimetics module, module [1], concerns the application of advanced structures, purposely designed, to substitute or recreate tissues or parts of the human body. “Biomimetic” structures are intended those that imitate aspects and functions of living structures. Topics: types and preparation of bioartificial and biomimetic structures. Biointegrable and biodegradable materials: types and strategies for application. 2D and 3D matrices: main preparation methods. Synthetic and hybrid scaffolds for tissue engineering. Methods of characterization and in vitro evaluation. Response of the human body to the implantation of bioartificial and biomimetic structures. Systems for controlled release of drugs and biomolecules.

The tissue engineering module, module [2],  provides design criteria for the generation of bioartificial tissue, within the context of regenerative medicine. Specific quantitative aspects related to the in vitro generation of tissue will be afforded, concerning cell origin,  fluid dynamics and mass transport. The clinical context (pathology, limits of the conventional therapy, clinical application, ethical and regulatory aspects) in which engineered tissue is developed, used and evaluated will be also treated in details.


Note Sulla Modalità di valutazione

L'esame del modulo [1] consiste in una prova scritta in italiano e nella valutazione delle relazioni (anche in lingua inglese) sull'attività svolta in aula informatizzata. The exam consists of a written test and on the evaluation of reports on the activity performed in the automated laboratories

L'esame del modulo [2] consiste in una prova scritta in lingua italiana.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaS. Mantero, A. Remuzzi, M.T. Raimondi, A. Alhluwalia, Fondamenti di Ingegneria dei Tessuti per la Medicina Rigenerativa, Editore: Patron Ed, Padova, Anno edizione: 2009, ISBN: 978-88-555-3039-2
Risorsa bibliografica obbligatoriaM.C. Tanzi, A. Bianchi, S. Farè, S. Mantero, M.T. Raimondi, L.Visai, Approccio Integrato per la medicina rigenerativa, Editore: Patron, Granarolo dell'Emilia (BO), Anno edizione: 2013, ISBN: 9788855532419
Risorsa bibliografica facoltativaDispense del corso
Risorsa bibliografica obbligatoriaslides delle lezioni https://beep.metid.polimi.it

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
60.0
esercitazione
34.0
laboratorio informatico
6.0
laboratorio sperimentale
2.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
11/08/2020