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
  • Assunta Marrocchi
  • Daniela Lanari (Codocenza)
Ore
  • 30 Ore - Assunta Marrocchi
  • 12 Ore (Codocenza) - Daniela Lanari
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
  • Assunta Marrocchi
Ore
  • 42 Ore - Assunta Marrocchi
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