Obiettivi Formativi

Fornire conoscenze sulle più importanti classi di biomateriali (metalli, polimeri, ceramici, compositi) dando informazioni sulla sintesi, sulle proprietà fisiche, chimiche e meccaniche, sulla biocompatibilità e sulle possibili applicazioni biomediche. In particolare, gli argomenti fondamentali sono i seguenti: classificazione dei biomateriali in base alla loro natura chimica e agli effetti prodotti reciprocamente tra il biomateriale e l’ambiente biologico; proprietà di bulk e di superficie dei biomateriali e relative tecniche di analisi; il ruolo dell’acqua nei biomateriali; corrosione, biocompatibilità e usura; biomateriali innovativi.

Learning Goals

Provide knowledge on the most important biomaterial classes (metals, polymers, ceramics, composites) providing information on synthesis, physical, chemical and mechanical properties, biocompatibility and possible biomedical applications. In particular, the following topics are of fundamental importance: classification of biomaterials based on their chemical nature and on the effects mutually produced between the biomaterial and the biological environment; bulk and surface properties of biomaterials and related analysis techniques; the role of water in biomaterials; corrosion, biocompatibility and aging; innovative biomaterials.

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni frontali in aula

Teaching Methods

Frontal lectures and exercises in lecture-hall

Prerequisiti

Conoscenze dei concetti di base della fisica, chimica e matematica

Prerequisites

Basic knowledge of physics, chemistry and mathematics.

Verifiche dell'apprendimento

L’esame consiste in una prova orale sull’intero programma. Ogni studente verrà esaminato da almeno 2 componenti della Commissione e sarà tenuto a rispondere ad almeno 3 domande inerenti gli argomenti illustrati nel programma. Per il superamento dell’esame lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente su ciascuno degli argomenti trattati. La valutazione finale terrà conto del livello di conoscenza dei contenuti, delle capacità espositive e di ragionamento dimostrate nella discussione condotta sugli argomenti richiesti.

Assessment

The exam consists in an oral test about the whole program. Each student will be examined at least by two members of the Commission and will be asked to answer at least 3 questions relative to the program subjects. To pass the exam, the student must show that he has acquired a sufficient knowledge about each discussed subject. The final valuation will take into account the level of knowledge of the contents, the expositive and reasoning skills that the student will show in the discussion of the requested subjects.

Programma del Corso

Il corso tratterà le più importanti classi di biomateriali fornendo informazioni sulle proprietà di bulk e di superficie e sui possibili test, sulla biocompatibiltà, sulle possibili applicazioni biomediche. La classificazione dei biomateriali si baserà sia sulla loro natura chimica che sugli effetti prodotti reciprocamente tra il biomateriale e l’ambiente biologico. Il ruolo dell’acqua , la corrosione e l ‘usura saranno anche argomenti del corso che fornirà anche informazioni su biomateriali innovativi, quali vetri bioattivi, biomateriali compositi, bionanomateriali PROGRAMMA: Introduzione al corso e obiettivi. I materiali : definizione e differenza tra materiali biologici e materiali sintetici I biomateriali: definizione , cenni storici, utilità e loro interazione con l’ambiente biologico Classificazione dei biomateriali in base alla loro natura chimica, agli effetti prodotti sul biomateriale dall’ambiente biologico e dal materiale sull’ambiente biologico Proprietà di bulk dei biomateriali: tipi di legami e microstruttura Lo stato solido e le sue diverse tipologie Strutture cristalline difettive, polimorfismo, allotropia ed isomorfismo Alcuni aspetti di biochimica, di biologia cellulare e cenni sui tessuti biologici fondamentali Proprietà meccaniche dei biomateriali e relative tecniche di indagine Proprietà superficiali dei biomateriali e tecniche di analisi di superficie I biomateriali metallici e loro possibili applicazioni biomediche I biomateriali ceramici e loro possibili applicazioni biomediche I biomateriali polimerici e loro possibili applicazioni biomediche I vetri bioattivi e loro possibili applicazioni biomediche I biomateriali compositi e di derivazione biologica e loro possibili applicazioni biomediche I bionanomateriali e loro possibili applicazioni biomediche Ruolo dell’acqua mei biomateriali La corrosione, la biocompatibilità e l’usura Alcuni di questi argomenti saranno supportati da esercitazioni in aula o in laboratorio

Course Syllabus

The course will deal with the most important biomaterial classes providing information on the bulk and surface properties and on the possible tests, on the biocompatibility, on the possible biomedical applications. The classification of biomaterials will be based both on their chemical nature and on the effects produced mutually between the biomaterial and the biological environment. The role of water, the corrosion and the wear will also be topics of the course which will also provide information about innovative biomaterials, such as bioactive glasses, composite biomaterials, bionanomaterials PROGRAM: Introduction to the course and objectives. Materials: definition and difference between biological and synthetic materials. Biomaterials: definition, history, utility and their interaction with the biological environment. Classification of biomaterials based on their chemical nature, on the effects produced on the biomaterial by the biological environment and by the biomaterial on the biological environment. Biomaterials bulk properties: types of bonds and microstructure The solid state and its different types. Defective crystal structures, polymorphism, allotropy and isomorphism. Some aspects of biochemistry, of cell biology and notes on the fundamental biological tissues. Mechanical properties of biomaterials and related analysis techniques. Biomaterials surface properties and surface analysis techniques. Metallic biomaterials and their possible biomedical applications. Ceramic biomaterials and their possible biomedical applications. Polymeric biomaterials and their possible biomedical applications. Bioactive glasses and their possible biomedical applications. Composite and biologically derived biomaterials and their possible biomedical applications Bionanomaterials and their possible biomedical applications. The role of water in biomaterials. Corrosion, biocompatibility and wear Some of these topics will be supported by classroom or laboratory exercises