Catalogo dei Corsi di studio

L’obiettivo del corso è di coinvolgere lo studente di ingegneria biomedica in particolari esperienze di laboratorio con tessuti biologici che si attuano alla frontiera dei principi dell’ingegneria biomeccanica e della biologia sperimentale. Lo scopo è di far comprendere in laboratorio, per mezzo di esperimenti didattici, come queste due discipline possano intersecarsi e rafforzarsi vicendevolmente, per indirizzarsi verso applicazioni utili a migliorare la salute dell’uomo.

Al termine del corso, lo studente dovrebbe aver acquisito la capacità di progettare un protocollo sperimentale volto alla misura delle proprietà biomeccaniche di un tessuto biologico.

Programma

l programma sintetico del corso si articola sulle seguenti 5 tematiche:
1. Richiami sulle “qualità metrologiche” e sui sistemi di misura digitali per le misure di grandezze biomediche.
2. Le equazioni costitutive dei tessuti biologici, applicazioni al tessuto connettivo: tendini e legamenti, pelle, metodi di misura della visco-elasticità nei tessuti, il creep e la stress-relaxation.
3. La caratterizzazione del tessuto osseo, isotropia e anisotropia delle ossa, prove di trazione/compressione, prove di flessione, test passo. Meccanotrasduzione del tessuto osseo.
4. La caratterizzazione del tessuto muscolare, tecniche di misura in vivo e in vitro, la stimolazione elettrica diretta (attraverso la membrana cellulare) e indiretta (attraverso il motoneurone). Prove isometriche e isotoniche. Prove di fatica.
5. Cenni di ingegneria tissutale: strumentazione fondamentale del laboratorio di ingegneria tissutale. Il tessuto muscolare coltivato in laboratorio: l' X-MET. Misura della contrazione muscolare in vitro senza contatto: la DIC. Il Bio-printing, stampa 3D del tessuto muscolare.

Ciascuna delle 5 tematiche è completata da una esercitazione sperimentale in laboratorio, in cui vengono sviluppati mediante la pratica sperimentale i concetti teorici impartiti in aula.

Testi adottati

- Doebelin Ernest O. – Measurement systems, application and design – McGraw Hill (Edizione 2004 tradotta in italiano - Strumenti e metodi di misura -)
- Y.C. Fung - Biomechanics (Mechanical properties of living tissues) - 2nd edition, SPRINGER, 1993
- Robert Lanza, Robert Langer, Joseph Vacanti – Principles of Tissue Engineering – 4th edition, Academic Press, 2013
- Dispense a cura del docente

Prerequisiti

Buona conoscenza dell'Analisi Matematica, della Geometria e della Fisica. Sono utili le conoscenze della Meccanica dei Solidi e dei Fluidi. E' importante aver acquisito le competenze di base delle tecniche di misura analogiche e digitali e la capacità di applicare tali competenze nel settore della ingegneria biomedica.

Modalità di svolgimento

Le lezioni teoriche sono svolte in aula e sono propedeutiche alle esperienze sperimentali, svolte in laboratorio alla presenza di piccoli gruppi di studenti.

Modalità di frequenza

non obbligatoria ma fortemente consigliata

Modalità di valutazione

L'esame consiste in una valutazione in itinere dei Report Tecnici, redatti in gruppi di 5-6 studenti, che hanno per argomento lo svolgimento e l'elaborazione dei dati acquisiti durante le esercitazioni di laboratorio (una a settimana), più una prova orale individuale da sostenere nei normali appelli d'esame.