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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 083047 - BIOMATERIALI [C.I.]
Docente Fare' Silvia , Petrini Paola
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Corso Integrato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (363) INGEGNERIA BIOMEDICA*AZZZZ083047 - BIOMATERIALI [C.I.]
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (471) BIOMEDICAL ENGINEERING - INGEGNERIA BIOMEDICA*AZZZZ083047 - BIOMATERIALI [C.I.]
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (476) ELECTRONICS ENGINEERING - INGEGNERIA ELETTRONICA*AZZZZ083047 - BIOMATERIALI [C.I.]
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (491) MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY - INGEGNERIA DEI MATERIALI E DELLE NANOTECNOLOGIE*AZZZZ083047 - BIOMATERIALI [C.I.]

Obiettivi dell'insegnamento

L’insegnamento, composto da due moduli integrati, intende permettere agli studenti di acquisire conoscenze specifiche sulle soluzioni innovative riguardo ai biomateriali utilizzati nel settore ortopedico, maxillofacciale e dentale (modulo di Biomateriali [1]) e in applicazioni a contatto con i tessuti molli (modulo Biomateriali [2]).

Obiettivo del modulo Biomateriali [1] è guidare gli studenti nell’acquisizione di una visione critica e approfondita dello stato dell’arte e delle prospettive riguardo ai materiali impiegati per la realizzazione di dispositivi impiantabili e protesi nei settori ortopedico, dentale e maxillofacciale tramite la partecipazione attiva degli studenti durante le ore d’aula.

L’insegnamento del modulo Biomateriali [2] si propone di fornire allo studente gli strumenti necessari per approfondire le conoscenze per comprendere le tipologie e le problematiche relative a biomateriali innovativi per la realizzazione dispositivi per la sostituzione di tessuti molli del corpo umano nell'ambito della medicina riparativa. Obiettivo ultimo dell’insegnamento Biomateriali [2] è quello di guidare lo studente ad acquisire una visione critica ed approfondita degli argomenti affrontati, anche attraverso la partecipazione attiva durante le ora di aula.


Risultati di apprendimento attesi

A seguito del superamento dell'esame, lo studente:

• conoscere la situazione applicativa e le caratteristiche chiave dei dispositivi in ambito ortopedico, maxillofacciale e dentale (DD1); 

• conoscere i più recenti sviluppi dei biomateriali per l'impiego nella realizzazione di dispositivi impiantabili e protesi nei settori ortopedico, dentale e maxillofacciale (DD1);

• conoscere le principali tecniche di caratterizzazione meccanica specifiche di ciascuna classe di biomateriali (DD1);

• conoscere i materiali, con particolare riguardo a quelli innovativi, che vengono impiegati in ambito della medicina riparativa; in particolare, apprenderà le caratteristiche che li rendono adeguati per applicazioni in questo ambito (DD1);

• conoscere le principali caratteristiche dei compositi a matrice polimerica con i quali ottenere strutture adeguate per applicazioni nell’ambito della medicina riparativa (DD1);

• essere in grado di applicare le conoscenze acquisite per la selezione di nuovi materiali per la realizzazione di dispositivi (DD2);

• essere in grado di applicare tutte le informazioni acquisite per la risoluzione di problematiche nell’ambito della medicina riparativa nell’ambito cardio-vascolare, chirurgia plastica ricostruttiva, oftalmologico e nella chirurgia mini-invasiva (DD2);

• essere in grado di affrontare ulteriori approfondimenti (ad es. in altri insegnamenti o corsi) nel campo della medicina riparativa (DD2,DD3);

• essere in grado di applicare le conoscenze acquisite alla risoluzione di problemi nell’ambito della medicina riparativa nei settori considerati in questo insegnamento (DD2);

• essere in grado di sviluppare e proporre alcune soluzioni motivate a problematiche reali ancora aperte nel settore dei biomateriali (DD2,DD3).


Argomenti trattati

Materiali per impianti articolari ortopedici. Metodi per la fissazione di impianti ortopedici. Cementi ossei, loro caratteristiche e proprietà. Impianti osteointegrati e trattamenti di superficie per l'osteointegrazione. Trattamenti innovativi e sperimentali per l'osteointegrazione. Materiali e trattamenti di superficie per l'osteosintesi e la fissazione esterna. Materiali per la ricostruzione del tessuto osseo. Tribologia delle articolazioni artificiali d'anca e di ginocchio. Materiali e trattamenti per le articolazioni artificiali. Articolazioni metallo-polietilene, ceramica-ceramica, metallo-metallo e metallo-ceramica. Tecnologie innovative per la trasformazione e lavorazione dei materiali per la fabbricazione di dispositivi medici impiantabili. Materiali per applicazioni dentali e per la chirurgia maxillofacciale. Impianti e sistemi protesici dentali. Trattamenti di superficie per l'osteointegrazione degli impianti dentali. Strategie per il controllo dell'adesione e proliferazione batterica. Leghe a memoria di forma.

Studio delle proprietà meccaniche e dinamico-meccaniche per biomateriali polimerici. Polimeri biodegradabili di sintesi: metodi di lavorazione, sterilizzazione e problemi di degradazione. Copolimeri a blocchi e poliuretani a segmenti: metodi di sintesi in laboratorio ed a livello industriale. Elastomeri termoplastici: copolimeri SIBS. Tecnopolimeri. Proprietà e applicazioni del PEEK. Materiali polimerici avanzati: polimeri a memoria di forma e materiali stimuli-responsive. Problematiche relative ad infezioni batteriche. Strategie antibatteriche. Biomateriali in applicazioni cardiovascolari. Tipologie e problematiche connesse con protesi vascolari, valvolari cardiache e stent. Biomateriali in oftalmologia: cheratoprotesi, lenti a contatto e lenti intraoculari. Biomateriali in chirurgia plastica ricostruttiva. Tipologie e problematiche connesse con le protesi mammarie. Biomateriali e cura delle ferite.

Partendo da casi studio e da esempi applicativi, saranno descritte le attuali strategie e possibilità di sviluppo nella ricerca e nella realizzazione di nuovi materiali e dispositivi.

Sono previsti seminari di esperti per approfondire alcune tematiche affrontate dal docente durante le lezioni.

Le esercitazioni, svolte in gruppo, verteranno sull’applicazione delle conoscenze chiave dell’insegnamento, verranno svolte durante tutta la durata del corso e saranno oggetto di valutazione.

Le attività progettuali, che vengono proposte, prevedono il raggiungimento di un obiettivo assegnato dal docente e prevede, in parte, lo sviluppo autonomo degli studenti organizzati in gruppi.

Le attività svolte durante le esercitazioni e le attività progettuali sono valutate e contribuiscono alla valutazione complessiva.


Prerequisiti

Bioingegneria Chimica, Corso erogato nell’ambito della Laurea in Ingegneria Biomedica. In alternativa, un corso di base di scienza dei materiali e conoscenze base di biocompatibilità.


Modalità di valutazione

L’esame consiste in una prova scritta, della durata di un’ora, sull'intero programma dell’insegnamento, nella quale viene chiesto allo studente di rispondere a domande a risposta aperta su concetti fondamentali trattati durante il corso, utilizzando il formalismo e la terminologia appropriati. Non è prevista alcuna prova orale.

Per il superamento dell’esame, lo studente deve dimostrare di:

• conoscere le tipologie e le caratteristiche di biomateriali impiegati in ambito ortopedico, maxillofacciale, dentale, cardio-vascolare, ricostruttivo;

• saper affrontare, sviluppare e proporre una soluzione ad una problematica selezionata, caratteristica del settore ortopedico, maxillofacciale, dentale, cardio-vascolare, ricostruttivo;

• conoscere la struttura e le proprietà dei biomateriali innovativi;

• aver acquisito concetti riguardanti le tecniche di caratterizzazione meccanica specifiche per i biomateriali;

• conoscere le tipologie di materiali utilizzabili in ambito della medicina ricostruttiva;

• conoscere i meccanismi di interazione biomateriale-sistema vivente, con particolare riguardo ai fenomeni di adesione batterica;

• applicare le conoscenze acquisite per valutare le possibili applicazioni dei biomateriali in ambito della medicina ricostruttiva;

• saper sviluppare, proporre e discutere le possibili applicazioni dei biomateriali in ambito biomedico;

• saper gestire risorse e tempi per il completamento delle attività assegnate.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaDispense del corso https://beep.metid.polimi.it
Risorsa bibliografica facoltativaMaria Cristina Tanzi, Silvia Farè, Gabriele Candiani, Foundations of Biomaterials Engineering - 1st Edition, Editore: Academic Press, Anno edizione: 2019, ISBN: 9780081010341
Risorsa bibliografica facoltativaBD Ratner, AS Hoffman, FJ Schoen, JE Lemons Eds, Biomaterials Science: An introduction to Materials in Medicine, Editore: Elsevier Academic press, Anno edizione: 2004

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
60:00
100:00
Esercitazione
20:00
20:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
10:00
40:00
Totale 90:00 160:00

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
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.4 / 1.6.4
Area Servizi ICT
10/07/2020