Medicina e chirurgia HT (abilitante all'esercizio della professione di Medico Chirurgo)

● Tissue Engineering and Regenerative Medicine (TERM): Introduzione al programma, metodo di esame, frequenza corsi e disponibilità di materiale didattico e presentazioni. Lezione introduttiva su concetti fondamentali della medicina rigenerativa e dell’ingegneria tissutale. Razionale dell’ingegneria per la medicina rigenerativa per la modellizzazione di malattie e il test di farmaci, o per la rigenerazione dei tessuti danneggiati/malati. Presentazione di organismi animali in grado di operare rigenerazione tissutale a diversi livelli. Presentazione degli argomenti di interesse di studio del laboratorio di biostampa 3D. ● Cell sources, stem cells and cell culture principles: Informazioni su cellule staminali, differenze con cellule adulte e principali caratteristiche e utilizzi in ambito medico e per l'ingegneria per la medicina rigenerativa. Illustrazione della nicchia staminale e principali caratteristiche. Informazioni dettagliate su nicchie staminali (ematopoietica, neurale, stromale del midollo osseo) e cellule adulte, con il loro particolare utilizzo in medicina rigenerativa. Principi di rigetto di cellule (staminali) e tessuti da donatori umani e animali. Illustrazione dei principi biologici e biomeccanici della iniziazione e trasduzione dei segnali intracellulari e la loro relativa importanza per l’ingegneria per la medicina rigenerativa. Differenza tra cellule staminali embrionali, adulte e pluripotenti indotte, con relativi benefici e problematiche. Introduzione del concetto di “immortalità” cellulare e senescenza. Metodi di isolamento e selezione delle cellule staminali. Principi per il differenziamento cellulare e modalità di crescita cellulare in laboratorio. Cenni di trasporto di massa utili per l’ingegneria per la medicina rigenerativa. ● Extracellular matrix (ECM) and biomaterials: Concetti base e introduzione della matrice extracellulare, composizione principale e disponibilità fisiologiche e patologiche. Introduzione a materiali biomimetici e principali caratteristiche meccaniche, fisiche e chimiche della matrice. Fondamenti di rimodellamento della matrice extracellulare e relative implicazioni biomeccaniche e funzionali. Sintesi e uso di biomateriali nativi – a base di matrice extracellulare. Decellularizzazione di organi o tessuti per l’utilizzo di scaffolding o come piattaforma di sintesi di hydrogels. Principi di incapsulamento cellulare e particolare enfasi relativa a biomateriali a base acquosa (hydrogels) in suo all’ingegneria tissutale e per la medicina rigenerativa. ● Scaffold design, fabrication and degradation + drug release: Principali metodi di design di costrutti (scaffolds) funzionali e introduzione a metodi di dimensionamento delle proprietà chimico-fisiche per modulare la degradazione dei biomateriali costituenti gli scaffolds e dei relativi biomateriali costituenti. Principali meccanismi di degradazione ed erosione (bulk vs surface). Definizioni ed esempi di biocompatibilità, bioinattività e bioattività. Menzioni di approcci di copertura superficiale di materiali biocompatibili. Principi di aumento di volume, metodi di misurazione/quantificazione e utilità in ingegneria per la medicina rigenerativa. Informazioni e nozioni sull’impatto dell’architettura di strutture scaffold sul comportamento cellulare. Conoscenza dell’influenza della porosità di scaffold su funzionalità tissutale. Principali tecniche di fabbricazione di scaffold. Electrospinning e melt-electrowriting. Cenni di rilascio funzionale di farmaci. Nozioni sul design di approcci utili all’ingegneria per la medicina rigenerativa per il rilascio controllato di farmaci e molecole bioattive. Modalità di caricamento di farmaci in strutture bioingegnerizzate. Nozioni di rilascio controllato di farmaco e relative implicazioni fisiologiche. Modalità di uptake di farmaci per l’internalizzazione cellulare. Informazioni sulle caratteristiche funzionali di nanoparticelle a base di lipidi, polimeri o inorganiche. ● 3D Bioprinting: Introduzione alle principali tecniche di stampa 3D. Informazioni dettagliate su modalità e parametri di stampa. Storia degli approcci utili alla biostampa cellulare. Modalità di fabbricazione funzionale di costrutti cellularizzati tramite approccio di biostampa 3D. Come ottenere costrutti biostampati in 3D da immagini diagnostiche. La biostampa 3D al servizio dell’ingegneria per la medicine rigenerativa. 4D bioprinting. Printabilità di cellule vive con relativi approcci tecnico-scientifici per migliorarne la vitalità post-stampa. Illustrazione della principali tecniche di biostampa 3D (laser, estrusion, inkjet). Esempi pratici e pubblicati di approcci di biostampa 3D. Ulteriori informazioni fornite su tecniche non-convenzionali di biostampa 3D di cellule ● Microfluidic and bioreactors: Teoria del dimensionamento di un chip microfluidico. Cenni di meccanica dei fluidi in chip microfluidici. Assunzioni di base ed equazioni di Navie-Stokes. Dimostrazione semplificata dell’estrapolazione del numero di Reynolds, ed eventuali implicazioni per lo studio microfluidico per la bioingegneria tissutale. Menzioni a relativi esempi di fabbricazione e compartimentalizzazione di materiale biologico e bioattivo tramite generazione di microdroplets o spinning di fibre. Cenni di utilizzo e dimensionamento dei principali bioreattori per espansione cellulare e cultura a lungo termine di costrutti biofabbricati per la rigenerazione tissutale. Cenni di stimoli fisici per la guida alla maturazione dei tessuti. Tipi di bioreattori (mixing, perfusion) con relativi vantaggi. Calcolo del consumo di ossigeno in un singolo compartimento, trasporto di massa, diffusione-reazione e diffusione molecolare tra interfaccia aria-liquido. Informazioni di scale-up/scale-down per il dimensionamento di bioreattori ad uso bioingegneristico. ● Elastic tissues (cancer and skin): Informazioni di biomeccanica dei tessuti umani, e nozioni di patofisiologia umana del tessuto tumorale con inquadramento della proprietà biomeccaniche. Condizioni di metastatizzazione e crescita tumorale. Influenza del milieu extra-tumorale sulla crescita metastatica e aberrante del tessuto malato. Cenni di impiego di studio della condizione patologica e test di farmaci anti-tumorali e chemioterapici. Cenni di anatomia e fisiologia della pelle umana. Danni causati dalla distruzione del tessuto epiteliale. Casi clinici di danneggiamento del tessuto epiteliale. Approcci bioingegneristici per la rigenerazione del tessuto epiteliale. Cenni di biofabbricazione di sistemi per la rigenerazione del tessuto follicolare umano. Esempi di ingegneria per la medicina rigenerativa recentemente pubblicati su riviste di fama internazionale. ● Bone and Cartilage: Cenni di anatomia e fisiologia del sistema scheletrico umano. Danni causati dalla distruzione del tessuto scheletrico. Casi clinici di danneggiamento del tessuto cartilagineo e osseo. Approcci bioingegneristici per la rigenerazione del tessuto scheletrico, con particolare riferimento al tessuto cartilagineo ed osseo. Esempi di ingegneria per la medicina rigenerativa recentemente pubblicati su riviste di fama internazionale. ● Muscle, Liver and Pancreas: Cenni di anatomia e fisiologia del tessuto muscolare umano. Danni causati dalla distruzione del tessuto muscolare. Casi clinici di danneggiamento del tessuto muscolare. Approcci bioingegneristici per la rigenerazione e modellizzazione del tessuto muscolare umano. Esempi di ingegneria per la medicina rigenerativa recentemente pubblicati su riviste di fama internazionale. Cenni di anatomia e fisiologia del fegato e pancreas umano. Danni causati dalla distruzione del tessuto epatico e pancreatico. Casi clinici di danneggiamento del tessuto epatico e pancreatico. Approcci bioingegneristici per la rigenerazione del fegato e pancreas. Esempi di ingegneria per la medicina rigenerativa recentemente pubblicati su riviste di fama internazionale. ● Cardiovascular system: Cenni di anatomia e fisiologia del tessuto muscolare cardiaco umano. Danni causati dalla distruzione del tessuto muscolare. Casi clinici di danneggiamento del tessuto muscolare. Approcci bioingegneristici per la rigenerazione e modellizzazione del tessuto muscolare umano. Esempi di ingegneria per la medicina rigenerativa recentemente pubblicati su riviste di fama internazionale. Cenni di anatomia e fisiologia del sistema vascolare umano. Danni causati dalla distruzione del tessuto vascolare e mancanza di vascolarizazione. Casi clinici di danneggiamento del tessuto vascolare. Approcci bioingegneristici per la rigenerazione e modellizzazione del sistema vascolare umano. Esempi di ingegneria per la medicina rigenerativa recentemente pubblicati su riviste di fama internazionale. ● Central and peripheral nervous system: Cenni di anatomia e fisiologia del sistema nervoso centrale e periferico. Danni causati dalla distruzione del tessuto nervoso. Casi clinici di danneggiamento del tessuto nervoso centrale e periferico. Approcci bioingegneristici per la rigenerazione del tessuto nervoso centrale e periferico. Esempi di ingegneria per la medicina rigenerativa recentemente pubblicati su riviste di fama internazionale. ● Satellite lectures: Gli argomenti trattati comprendono: o Introduzione al metodo scientifico e relative indicazioni per la sua attuazione. o Come leggere e scrivere un’articolo su riviste scientifiche accademiche o Rerenze e citazioni.

Materiale didattico fornito dal docente: presentazioni (slides) in formato PDF caricate periodicamente sul sito e-learning del corso, articoli scientifici rilevanti e citati a lezione. Il programma del corso e un prospetto con le istruzioni utili alla scrittura del grant proposal sono disponibili presso il sito del corso. Le dispense del corso sono a disposizione degli studenti presso il sito e-learning del corso.