Didattica - Università degli Studi di Padova

Syllabus

Prerequisiti:	Elementi di chimica, chimica organica, biochimica e biomateriali.
Conoscenze e abilita' da acquisire:	E' previsto che gli studenti acquisiscano conoscenze in relazione a: 1) processi che regolano le interazioni tra la superficie di un dispositivo impiantare e l’ambiente biologico circostante; 2) metodi per favorire/migliorare dette interazioni; 3) recenti applicazioni della medicina rigenerativa nella sostituzione di tessuti/organi. E' previsto che gli studenti siano in grado di esprimere una valutazione documentata e circostanziata circa i materiali da utilizzare per la realizzazione di dispositivi protesici, ottenuti anche con le tecniche di ingegneria tessutale.
Modalita' di esame:	2 accertamenti in itinere (scritti), prova orale negli appelli ufficiali
Criteri di valutazione:	La preparazione degli studenti sarà verificata sulla base della capacità di discutere con spirito critico gli argomenti svolti durante le lezioni.
Contenuti:	Introduzione ai contenuti del corso. Il moderno approccio allo studio dei biomateriali. La medicina rigenerativa. I materiali metallici, polimerici, ceramici e compositi: aspetti generali ed applicazioni. Interazione tra proteine e superfici. Adsorbimento. Fattori cinetici e di trasporto di massa. Interazioni tra biomateriali e sangue. Origine e ruolo delle cellule del sangue. Il processo di coagulazione: ruolo delle piastrine. Via intrinseca ed estrinseca. Gli anticoagulanti. La progettazione di biomateriali e dispositivi biomedici in funzione dell'interazione con il sangue: innesti vascolari, ossigenatori, dispositivi di assistenza ventricolare e valvole cardiache. Il processo di infiammazione. Ruolo dei leucociti non-linfatici. Macrofagi tessutali, neutrofili e monociti-macrofagi. Chemotassi. Fagocitosi. Opsonizzazione. Diapedesi. Infezione: immediata e ritardata. Infiammazione acuta e infiammazione cronica. Modello cinetico per l'adesione piastrinica. Sistema immunitario. Immunità: innata ed acquisita. Immunità umorale e mediata da cellule. Ruolo dei linfociti B e linfociti T. Immunogeni, antigeni e anticorpi. Il sistema del complemento. Guarigione di una ferita. Tessuti e matrice extra-cellulare. Emostasi ed infiammazione. Fase proliferativa. Outside-in e inside-out signalling. Angiogenesi. Tessuto granulare e tessuto cicatriziale. Rimodellamento. Ferite croniche. Utilizzo di acido ialuronico esterificato nella guarigione di ulcere. Guarigione attorno ad un dispositivo implantare. Fagocitosi frustrata. Formazione della capsula fibrotica in relazione alle proprietà del dispositivo. Complicazioni. Citotossicità e immunotossicità . Carcinogenesi da corpo estraneo. Ancora sull'interazione tra biomateriali e tessuti: il caso particolare del tessuto osseo. La funzionalizzazione biochimica: adsorbimento di biomolecole, legame covalente e rilascio da carrier. Descrizione dell’attività sperimentale per la determinazione dell’adesione di osteoblasti in vitro e in vivo. Biomolecole di interesse applicativo, peptide mimicry. L’adesione cellulare: adesione cellula-cellula, adesione cellula-ECM. Funzioni della membrana cellulare. Proteine della membrana cellulare. Funzioni e composizione della ECM. Proteine della ECM. Fattori di crescita: casi di studio. La valutazione di biocompatibilità. Le tecniche dell’ingegneria tessutale applicate alla ricostruzione di valvole cardiache. Fenomeni di trasporto di massa nei sistemi biologici. Consumo e trasporto di ossigeno nei sistemi biologici. Equazione di Michaelis-Menten. Legge di Henry. Equazione di bilancio. Legge di Stokes-Einstein. Prima e seconda legge di Fick. Modulo di Thiele. Dimensionamento di costrutti bio-artificiali extra-vascolari impiantabili. Processi diffusivo-convettivi. Il modello di Krogh.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento:	Il programma sarà svolto attraverso lezioni frontali tradizionali ed alcune attività seminariali. Gli obiettivi di apprendimento saranno raggiunti attraverso l'esposizione e la discussione in classe degli argomenti previsti a programma.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:	Oltre agli appunti dalle lezioni (a cura degli studenti), eventuale materiale didattico integrativo verrà fornito agli studenti attraverso Moodle.
Testi di riferimento:	Carlo Di Bello e Andrea Bagno, Biomateriali (seconda edizione). Bologna: Patron Editore, 2016. Carlo Di Bello e Andrea Bagno, Interazioni tra biomateriali e tessuti. Bologna: Patron Editore, 2009. Riccardo Pietrabissa, Biomateriali per protesi e organi artificiali. Bologna: Patron Editore, 1996. James F. Shackelford, Scienza e ingegneria dei materiali. --: Pearson Prentice Hall, 2009. Leone Corradi dall’Acqua, Meccanica delle strutture (volume 1). --: McGraw-Hill, 1992.