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Oggetto:
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Interazioni tra materiali inorganici e materia vivente - DM 270

Oggetto:

INORGANIC MATERIALS AND LIVING MATTER INTERACTIONS

Oggetto:

Anno accademico 2020/2021

Codice dell'attività didattica
MFN1364
Docente
Prof. Ivana Fenoglio (Titolare del corso)
Corso di studi
LM in Biotecnologie Industriali
Anno
1° anno
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
5
SSD dell'attività didattica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti

Principi di base della Chimica Generale, di Fisiologia e Biochimica.


Basic principles of General Chemistry, Physiology and Biochemistry.
Oggetto:

Sommario del corso

Oggetto:

Obiettivi formativi

In linea con gli obiettivi generali del corso di laurea magistrale, che prevedono per il primo anno una serie di insegnamenti riferiti ad aspetti scientifici fondanti del contesto caratteristico delle biotecnologie industriali quali, ad esempio, quelli propri dell'interazione tra sistemi biologici e materiali sintetici, il corso  si prefigge i seguenti obiettivi formativi:

1. Conoscenza dei principali materiali utilizzati in campo biomedicale e delle loro proprietà.

2. Padronanza nella conoscenza dei processi che avvengono all'interfaccia materiali biofluidi che regolano le interazioni tra organismi viventi e materiali.

3. Capacità nell'interpretazione critica delle informazioni, tenuto conto dello stato dell'arte della conoscenza del settore.

4. Dimestichezza nelle pratiche di laboratorio, nell'uso della strumentazione scientifica e dei software per l'elaborazione dei dati.

5. Capacità di redigere una relazione di laboratorio con il sufficiente grado di dettaglio sperimentale.

6. Capacità nell'interpretazione critica  dei dati sperimentali.

 

In agreement with the general aim of the master course,  that in the first year focuses on providing the scientific bases (and applicative cases examples) of disciplines which are relevant for industrial biotechnology, like e.g. those referred to the interaction between biological systems and synthetic materials, the course is intended to provide:

1. Knowledge of the main kind of materials used in the biomedical field, and of their properties

2.  Knowledge of the processes occurring at the interface between  biofluids and inorganic materials that regulate the interaction with living systems.

3. Critical interpretation of information, considering the state-of-the-art of the scientific area.

4. Familiarity with laboratory practice, use of scientific instrumentation and of the softwares for data elaboration.

5. Ability to write a laboratory report with sufficient   experimental details

6.  Critical evaluation of the experimental data.  

 

 

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Coerentemente con le conoscenze e competenze richieste per definire il profilo professionale caratteristico di un biotecnologo industriale, lo studente dovrà essere in grado di:

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

Gli studenti dovranno dimostrare di possedere una buona padronanza di tutti gli argomenti trattati nel corso e la capacità di utilizzare i concetti acquisiti per l'interpretazione e la comprensione di articoli scientifici del settore.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Gli studenti dovranno dimostrare di saper valutare criticamente le informazioni che si ricavano dalla letteratura, in relazione al contesto internazionale. Dovranno inoltre saper valutare  in maniera critica i risultati ottenuti durante le esercitazioni. 

ABILITÀ COMUNICATIVE

Gli studenti dovranno dimostrare di saper presentare in modo sintetico e chiaro i contenuti del corso, di un articolo scientifico, e i risultati delle esperienze di laboratorio.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO

Gli studenti dovranno dimostrare di saper integrare le informazioni ottenute da diverse fonti bibliografiche e di saperle elaborare in maniera critica.

 

In accordance with the general aim of the master course and the professional profile of an industrial biotechnologist, students must acquire the followings:

KNOWLEGDE AND LEARNING ABILITIES:

Students need to demonstrate to have a good knowledge of the topics discussed during the course and to use the concepts to interpret and understand scientific papers.

AUTONOMY OF JUDGEMENT

Students need to demonstrate to be able to  critically evaluate information  found in the literature within the international contest.  They need also to  critically evaluate the results obtained during laboratory training.

COMMUNICATION SKILLS

Students need to demonstrate capability in presenting in a synthetic and clear form the main contents of the course, of a scientific article and the results obtained in laboratory.

LEARNING SKILLS

Students need to demonstrate to be able to integrate information obtained by different sources and to alaborate them.

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Modalità di insegnamento

L'insegnamento consiste di 32 ore di attività in aula in cui vengono fornite le nozioni teoriche della materia  e 16 di esercitazioni. Le lezioni sono facoltative mentre le esercitazioni sono obbligatorie.

Sono previsti dei seminari monotematici da parte di docenti dell'ateneo o esterni.

 

The course consists in 32 hours of  theoretical lessons and 16 of training in laboratory. Lecture attendance is optional, while training in laboratory  is compulsory.

Monothematic seminars by external professors or  professors  of this University will be planned. 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame si articola in tre parti:

  1. redazione della relazione di laboratorio: la relazione è finalizzata all’addestramento alla compilazione del registro di laboratorio. Riguarderà un'esperienza a scelta tra quelle effettuate durante le esercitazioni e dovrà essere corredata dell'elaborazione dei dati ottenuti durante l’esercitazione.
  2. commento di un articolo da letteratura: l'articolo, di natura sperimentale, dovrà riguardare uno degli argomenti del corso, e dovrà essere scelto attraverso una ricerca tramite parole chiave sulle banche dati a disposizione dell'ateneo (Scopus o Web of Science), uno ogni 5 studenti. Articolo e relazione dovranno essere consegnato almeno 10 giorni prima dell'esame. L’articolo verrà commentato durante il colloquio.
  3. colloquio orale sugli argomenti del corso.

Il voto finale sarà calcolato sulla base della media ponderata dei voti ottenuti nelle singole prove, secondo un peso 1:2:5.

Per accedere all'esame è necessario iscriversi attraverso la piattaforma MYUNITO. In caso di problemi è necessario contattare il docente con sufficiente anticipo.

Gli studenti con parziale esonero che devono sostenere  prove di  integrazione devono segnalarlo con il dovuto anticipo.

Gli studenti che intendano avvalersi di prove speciali (DSA, disabilità) devono segnalarlo al docente secondo le modalità indicate all'indirizzo http://www.unito.it/servizi/lo-studio.

 

The exam consists  in three parts:

  1. Laboratory report: the report is finalized to train the student to fill the laboratory book. It will describe one of the laboratory activity. The elaboration of the data obtained  during the activity needs to be attached.
  2. Comment of one scientific paper. The paper, experimental, must focus on one of the  topics of the course and have to be chosen one each 5 students by consulting the databanks available from the University (Scopus or Web of Science). Report and paper have to be submitted almost 10 days before the examination.  The paper will be commented during the oral examination.  
  3. oral examination concerning the syllabus.

The final score will be the weighted mean of the score obtained in the three parts following the proportion 1:2:5.  

To attend the test the students need to be registered on the MYUNITO platform.   In case of failure of the system  the students have to contact the professor.  At the same time the students need to contact the professor for integrative examinations.  Students asking for special examinations (disabilities) need to follow the indication found at  http://www.unito.it/servizi/lo-studio

 

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Programma

PROPRIETÀ DEI MATERIALI INORGANICI

Classificazione delle sostanze inorganiche; tipologie di materiali inorganici; materiali massivi e materiali in forma di polvere; proprietà dei materiali; proprietà delle superfici; principali metodi per la caratterizzazione delle polveri e delle superfici. Colloidi e proprietà

I PROCESSI DI INTERFACCIA

L’interazione delle proteine con le superfici. Adsorbimento reversibile e irreversibile; processi di unfolding; cinetiche di adsorbimento; adsorbimento competitivo; metodi per la valutazione dell’interazione proteine/superfici

Interazione dei materiali con le membrane cellulari.

Dissoluzione e precipitazione dei materiali nei sistemi biologici.

Reattività dei materiali. Attività redox.

Radicali e specie reattive dell’ossigeno. Le specie reattive dell’ossigeno dal punto di vista chimico; Ruolo delle specie reattive dell’ossigeno nella risposta dei sistemi biologici ai materiali;

MICORGANISMI E MATERIALI INORGANICI

Tipi di interazione materiali-organismi viventi; I biofilms;

Breve introduzione al rischio chimico.

LE POLVERI COME AGENTI TOSSICI

L’interazione degli animali superiori con materiali costituiti da particelle.

Particolato urbano; silice cristallina; asbesti; altre polveri industriali (metalli duri, fibre di vetro, lana di roccia, polveri metalliche).

I NANOMATERIALI E LA NANOTOSSICOLOGIA

La nanotecnologia; definizione di nanomateriale; tipi e proprietà dei nanomateriali; Penetrazione e biodistribuzione delle nanoparticelle; tossicità dei nanomateriali e proprietà chimico fisiche; normativa e azioni europee sulla nanotossicologia

I BIOMATERIALI

Definizione di biomateriale e dispositivo medico. Tipi di biomateriali; biomateriali per applicazioni ortopediche e odontoiatriche. Modificazioni di superficie per migliorare la biocompatibilità; corrosione dei biomateriali e debris.

I NANOMATERIALI IN MEDICINA

La nanomedicina. Tipi di nanomateriali; i nanomateriali inorganici: proprietà e applicazioni; proprietà che influiscono sulla biodistribuzione e sulla biocompatibilità delle nanoparticelle, la veicolazione delle nanoparticelle.

METODI PER L’IDENTIFICAZIONE DELLE SPECIE REATTIVE DELL’OSSIGENO

Metodi per la determinazione delle specie ossigenate reattive; la spettroscopia di Risonanza Paramagnetica Elettronica (EPR, ESR)

METODI PER LA CARATTERIZZAZIONE DEI COLLOIDI

Metodi per la caratterizzazione dei colloidi, Electrophoretic Light Scattering (ELS); Dynamic Light Scattering (DLS)

ESERCITAZIONI. Le esercitazioni saranno effettuate in piccoli gruppi e saranno e saranno costituite da tre esperienze riguardanti l'interazione materiali-proteine, l'identificazione di radicali liberi, la sintesi e caratterizzazione di nanoparticelle.

 

 

PROPERTIES OF INORGANIC MATERIALS

Classification of inorganic substances; inorganic materials, bulk materials and powders, properties of materials, properties of the surfaces; main methods for the characterization of the powders and of surfaces. Colloids and properties.

INTERFACE PROCESSES

The interaction of proteins with the surfaces. Reversible and irreversible adsorption; unfolding; kinetics of adsorption; competitive adsorption. Methods for the evaluation of proteins/surfaces interactions.

Interaction of materials with cellular membranes.

Dissolution, leaching and precipitation of materials in biological system.

Reactivity of materials. Redox activity.

Free radicals and reactive oxygen species. Chemical properties and biological roles of reactive oxygen species in the response to materials.

LIVING SYSTEMS AND INORGANIC MATERIALS

Kind of interactions materials-living organisms; biofilms;

A brief introduction to chemical risk.

POWDERS AS TOXICANTS

Interaction of higher animals with powders.

Urban particulate matter; crystalline silica; asbestos; other industrial powders (hard metals, glass and rock fibres; metallic powders)

NANOMATERIALS AND NANOTOXICOLOGY

Nanotechnology; nanomaterials definitions; kind and properties of nanomaterials; penetration and biodistribution of nanoparticles; toxicity of nanomaterials and physico-chemical properties; regulation and European actions concerning nanotoxicology.

NANOMATERIALS IN MEDICINE

Nanomedicine. Kind of nanomaterials; inorganic nanomaterials in medicine: properties and applications; properties that modulate biodistribution and  biocompatibility, targeting.

BIOMATERIALS

Definition of biomaterials and medical devices; kind of biomaterials; biomaterials for orthopaedic and dental applications surface modification to improve biocompatibility;  corrosion of biomaterials and debris.

METHODS FOR THE INDENTIFICATION OF REACTIVE OXYGEN SPECIES

Methods for the identification of reactive oxygen species; the paramagnetic electronic resonance spectroscopy (EPR,ESR)

METHODS FOR THE CHARACTERIZATION OF COLLOIDS

Methods for the characterization of colloids. Electrophoretic Light Scattering (ELS); Dynamic Light Scattering (DLS)

LABORATORY PRACTICE

The laboratory practices are done in small groups and consist of three experiences concerning the interaction of proteins with materials, the identification of free radicals, the synthesis and characterization of nanoparticles.

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Testi consigliati e bibliografia

Testi consigliati e bibliografia

I lucidi proiettati durante le lezioni saranno scaricabili dalla piattaforma e. learning. 

The slides presented during the course may be downloaded  by the e. learning  platform. 

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Note

Emergenza COVID-19

In caso di emergenza le lezioni verranno svolte in modalità telematica. In ogni caso, saranno disponibili lelezioni registrate e caricate sulla piattaforma e. learning. 

 

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Ultimo aggiornamento: 29/06/2020 12:17
Location: https://biotecnologieindustriali.campusnet.unito.it/robots.html
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