Insegnamento MATERIALI BIOCOMPATIBILI, BIOMASSE E SOSTENIBILITA'
| Nome del corso di laurea | Biotecnologie molecolari e industriali |
|---|---|
| Codice insegnamento | A003501 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Assunta Marrocchi |
| CFU | 12 |
| Regolamento | Coorte 2026 |
| Erogato | Erogato nel 2026/27 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 1 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
MATERIALI BIOCOMPATIBILI PER APPLICAZIONI BIOTECNOLOGICHE
| Codice | A003502 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Assunta Marrocchi |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Discipline chimiche e chimico-industriali |
| Settore | CHEM-05/A |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Il corso introduce i fondamenti della progettazione dei biomateriali, con particolare attenzione al concetto di biocompatibilità e alla relazione tra struttura, proprietà e applicazioni. Saranno trattate le principali classi di biomateriali (polimerici, metallici, ceramici e compositi) e alcune tecnologie consolidate basate sul loro impiego. Il corso approfondirà inoltre l’interazione tra materiali e ambiente biologico, il ruolo delle superfici e dei fenomeni all’interfaccia, nonché le principali strategie di modifica superficiale. Saranno infine discussi esempi di tecnologie avanzate basate su biomateriali, inclusi dispositivi biointegrati come la e-skin, e saranno forniti cenni alla normativa di riferimento. |
| Testi di riferimento | Materiale didattico disponibile sulla piattaforma UniStudium: https://www.unistudium.unipg.it/unistudium/login/index.php Testo di riferimento consigliato: L. Stanciu, S. Diaz-Amaya, Introductory Biomaterials: An Overview of Key Concepts, 1st ed., Academic Press, 2021. Il testo è accessibile attraverso le risorse elettroniche di Ateneo, previo accesso con credenziali istituzionali, tramite ProQuest: https://www.proquest.com/ |
| Obiettivi formativi | L’obiettivo principale del corso è fornire agli studenti le conoscenze fondamentali sulla progettazione, sulle proprietà e sulle applicazioni dei biomateriali, con particolare attenzione al concetto di biocompatibilità e alle interazioni tra materiali e ambiente biologico. Il corso intende inoltre fornire gli strumenti per comprendere le relazioni tra composizione, struttura, proprietà e comportamento dei biomateriali, e per valutare il ruolo delle superfici, delle strategie di modifica superficiale e delle tecnologie avanzate basate su materiali biocompatibili. Le principali conoscenze acquisite riguarderanno: il concetto di biomateriale e di biocompatibilità; i principali tipi di legame nei materiali e gli elementi di base della struttura dei solidi; le proprietà fondamentali dei materiali, incluse proprietà meccaniche, termiche, chimico-fisiche, elettriche e superficiali; le relazioni tra composizione, struttura, proprietà e applicazioni dei biomateriali; le principali classi di biomateriali: polimerici, metallici, ceramici e compositi; le tecnologie consolidate basate sull’impiego delle diverse classi di biomateriali; le interazioni tra materiali e ambiente biologico, con particolare riferimento al ruolo delle superfici e ai fenomeni all’interfaccia; i principali metodi di modifica superficiale dei biomateriali; esempi di tecnologie avanzate basate su biomateriali, inclusi dispositivi biointegrati e sensori; cenni alla normativa di riferimento. Le principali abilità sviluppate saranno: saper collegare composizione, struttura, proprietà e applicazioni dei biomateriali; saper elaborare criteri di scelta per la selezione di materiali biocompatibili in funzione dell’applicazione; saper riconoscere il ruolo delle superfici e delle interazioni all’interfaccia nel comportamento dei biomateriali in ambiente biologico; saper individuare strategie di modifica superficiale per modulare la risposta dei biomateriali; saper discutere esempi di tecnologie basate su biomateriali e dispositivi biointegrati, valutandone potenzialità e limiti applicativi. |
| Prerequisiti | - |
| Metodi didattici | Lezioni frontali dedicate agli argomenti del corso. Sono inoltre previste attività in modalità flipped classroom, basate sulla lettura e discussione guidata in aula di articoli scientifici selezionati e casi studio applicativi. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La valutazione consiste in una prova orale, della durata indicativa di circa 30 minuti, volta ad accertare la conoscenza dei contenuti del corso e la capacità di collegare struttura, proprietà, biocompatibilità, applicazioni e interazioni dei biomateriali con l’ambiente biologico. |
| Programma esteso | Definizione di biomateriale e concetto di biocompatibilità. Richiamo ai principali tipi di legame nei materiali. Struttura dei solidi: materiali cristallini e amorfi, difetti nei solidi. Proprietà fondamentali dei materiali: proprietà meccaniche, elettriche, superficiali; relazione tra composizione, struttura, proprietà e applicazioni. Principali classi di biomateriali: polimerici, metallici, ceramici e compositi. Tecnologie consolidate basate sulle diverse classi di biomateriali. Interazione tra materiali e ambiente biologico: ruolo delle superfici e fenomeni all’interfaccia. Principali metodi di modifica delle superfici dei biomateriali. Tecnologie avanzate basate su biomateriali. E-skin come caso studio di dispositivo biointegrato. Cenni alla normativa di riferimento. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | 3,9,12 |
PROCESSI SOSTENIBILI DI TRASFORMAZIONE DELLE BIOMASSE
| Codice | A003503 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Assunta Marrocchi |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Discipline chimiche e chimico-industriali |
| Settore | CHEM-05/A |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | italiano |
| Contenuti | Il corso introduce il ruolo delle biomasse e delle biomasse di scarto nella transizione energetica e nella bioeconomia, con attenzione ai principi della chimica verde e sostenibile. Saranno trattate composizione, pretrattamento e principali processi di conversione della biomassa per la produzione di bioenergia, molecole piattaforma, prodotti chimici e materiali bio-based. Saranno inoltre discussi il concetto di bioraffineria, le applicazioni industriali e casi studio di valorizzazione sostenibile dei residui agro-industriali. |
| Testi di riferimento | Il materiale didattico sarà reso disponibile sulla piattaforma UniStudium. Si consiglia inoltre la consultazione di testi e risorse bibliografiche disponibili attraverso le risorse elettroniche di Ateneo, previo accesso con credenziali istituzionali, tramite la piattaforma ProQuest: https://www.proquest.com/. |
| Obiettivi formativi | L’obiettivo principale del corso è fornire agli studenti le conoscenze fondamentali sui processi sostenibili di trasformazione delle biomasse e delle biomasse di scarto, con particolare attenzione al loro ruolo nella transizione energetica, nella bioeconomia e nella produzione di bioenergia, chemicals e materiali bio-based. Il corso intende inoltre fornire gli strumenti per comprendere le relazioni tra composizione della biomassa, tecnologie di pretrattamento, processi di conversione e strategie di valorizzazione in ottica di bioraffineria. Le principali conoscenze acquisite riguarderanno: il concetto di biomassa e biomassa di scarto come risorsa rinnovabile; la composizione delle principali biomasse vegetali e lignocellulosiche; i principi della chimica verde e della chimica sostenibile applicati alla valorizzazione delle biomasse; le principali tecnologie di pretrattamento della biomassa; i principali processi di conversione biochimici, chimici e termochimici; il concetto di bioraffineria e di integrazione tra diversi processi di valorizzazione; le principali molecole piattaforma derivate dalla biomassa e il loro impiego nella produzione di biocarburanti, prodotti chimici e materiali bio-based; esempi di applicazioni industriali e casi studio nel settore della bioeconomia. Le principali abilità sviluppate saranno: riconoscere le diverse tipologie di biomassa e valutarne il potenziale impiego in processi di valorizzazione; collegare la composizione della biomassa alle strategie di pretrattamento e conversione più appropriate; confrontare diversi processi di trasformazione della biomassa in termini di sostenibilità, efficienza e possibili applicazioni; applicare i principi della chimica sostenibile all’analisi di processi di conversione della biomassa; discutere esempi di bioraffineria e applicazioni industriali, individuandone potenzialità e limiti. |
| Prerequisiti | - |
| Metodi didattici | Lezioni frontali dedicate agli argomenti del corso. Sono inoltre previste attività in modalità flipped classroom, basate sulla lettura e discussione guidata in aula di articoli scientifici selezionati e casi studio applicativi relativi alla valorizzazione sostenibile delle biomasse. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La valutazione consiste in una prova orale, della durata indicativa di circa 30 minuti, volta ad accertare la conoscenza dei contenuti del corso e la capacità di collegare composizione della biomassa, tecnologie di pretrattamento, processi di conversione, strategie di bioraffineria e aspetti di sostenibilità. |
| Programma esteso | Biomasse e biomasse di scarto come risorse rinnovabili nella transizione energetica e nella bioeconomia. Composizione delle principali biomasse vegetali e lignocellulosiche. Principi di chimica verde e chimica sostenibile applicati alla trasformazione delle biomasse. Tecnologie di pretrattamento della biomassa e dei residui agro-industriali. Processi biochimici, chimici e termochimici per la conversione della biomassa. Strategie di valorizzazione della biomassa per la produzione di bioenergia, biocarburanti, chemicals e materiali bio-based. Concetto di bioraffineria e integrazione tra diversi processi di conversione e valorizzazione. Principali molecole piattaforma derivate dalla biomassa e loro trasformazione in bioprodotti. Confronto tra diverse strategie di valorizzazione in termini di efficienza, sostenibilità, consumo energetico e generazione di scarti. Casi studio di ricerca e sviluppo e applicazioni industriali per la valorizzazione sostenibile di biomasse e residui agro-industriali. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | 7,9,12 |