Insegnamento MATERIALI BIOCOMPATIBILI, BIOMASSE E SOSTENIBILITA'

Nome del corso Biotecnologie molecolari e industriali
Codice insegnamento A003501
Curriculum Comune a tutti i curricula
CFU 12
Regolamento Coorte 2025
Erogato Erogato nel 2025/26
Erogato altro regolamento
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
Ore
  • 42 ore - Assunta Marrocchi
Attività Caratterizzante
Ambito Discipline chimiche e chimico-industriali
Settore CHIM/06
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti Definizione di biomateriale e biocompatibilità. Biomateriali polimerici, ceramici/vetro ceramici, metallici. Compositi. Metodi di analisi delle superfici dei biomateriali. Principali metodi di modifica delle superfici dei biomateriali. Tecnologie consolidate basate su biomateriali. La bioelettronica.
Testi di riferimento Il materiale didattico sarà fornito dal docente. Ulteriori testi di riferimento e letture di approfondimento saranno suggeriti durante il corso e saranno disponibili tramite il portale ProQuest, accessibile agli studenti dell’Ateneo.
Obiettivi formativi L'obiettivo principale del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze fondamentali sugli aspetti chimico-fisici e sullo sviluppo dei materiali biocompatibili, utili ad elaborare razionalmente dei criteri di scelta per la progettazione di strutture tridimensionali da impiegare negli ambiti discussi a lezione.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
- conoscenza di (i) definizione di biomateriale e di biocompatibilità (ii) definizione di stato solido, principali reticoli cristallini e loro principali difetti; -Conoscenza di base delle proprietà ottiche, elettriche e termiche dei materiali solidi; -Conoscenza dei concetti fondamentali di sforzo, deformazione, rigidità, resistenza e tenacità dei materiali biocompatibili;
-Conoscenza delle principali classi di materiali biocompatibili: Polimeri (classificazione secondo le proprietà chimico- fisiche e meccaniche, polimerizzazione, principali classi d'interesse); Materiali ceramici e vetro-ceramici (materiali tradizionali e avanzati); Metalli e leghe; Compositi.
-Conoscenza di base delle tecnologie di produzione degli stessi e la loro influenza sul comportamento in esercizio.
-Conoscenza dei fenomeni di corrosione dei materiali biocompatibili in ambiente biologico e delle relative problematiche
-Conoscenza di base delle principali tecniche strumentali di indagine per lo studio della superficie dei biomateriali al fine di valutarne la biocompatibilità
-Conoscenza delle principali tecniche per la modifica della superficie dei biomateriali, al fine di correggerne la biocompatibilità.
-Conoscenza di base di alcuni tipi di sensori basati su materiali biocompatibili per applicazioni in ambito medico-biologico.
Le principali abilità acquisite saranno:
-Capacità di elaborare criteri di scelta per la progettazione e sintesi di strutture tridimensionali da impiegare negli ambiti discussi a lezione. -Capacità di identificare le tecniche strumentali più idonee per la caratterizzazione funzionale delle superfici dei materiali biocompatibili, al fine di valutarne la biocompatibilità
-Capacità di individuare le tecniche più idonee di modifica delle superfici dei biomateriali al fine di migliorarne la biocompatibilità.
Prerequisiti nessuno
Metodi didattici Lezioni frontali su tutti gli argomenti del corso.
Durante il corso potranno essere organizzati seminari con esperti esterni in grado di portare esperienze pratiche dell'impiego di tecniche strumentali avanzate di indagine per lo studio della superficie dei biomateriali
Altre informazioni
Modalità di verifica dell'apprendimento L'insegnamento costituisce un modulo del corso integrato "MATERIALI BIOCOMPATIBILI, BIOMASSE E SOSTENIBILITA'". Si segnala, quindi che che la prova di verifica finale dell’apprendimento resta unica per tutti i due moduli di cui si compone l’insegnamento integrato, pur essendo possibili prove parziali. Nel caso specifico del presente modulo, la prova parziale consiste in un esame orale. Tale prova consiste in una discussione della durata di circa 30 minuti avente lo scopo di verificare il livello di competenza e conoscenza raggiunte dallo studente relativamente ai contenuti del programma. Inoltre, attraverso la prova orale, verrà valutata la capacità di elaborazione degli stessi contenuti, sia in termini di proprietà di linguaggio che di organizzazione dell'esposizione. Sia le conoscenze e le competenze acquisite che la capacità di elaborazione dei contenuti discussi a lezione sono infatti ritenute essenziali al fine della formazione professionale degli studenti.
Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa)
Programma esteso Definizione di biomateriale e biocompatibilità. Richiamo ai principali tipi di legame chimico. Lo stato solido. Proprietà dei materiali solidi (meccaniche, termiche, elettriche, ottiche). Biomateriali polimerici, ceramici/vetro ceramici, metallici, (nano)compositi: classificazione, sintesi, tecniche di produzione, principali classi di interesse). Tecnologie consolidate basate sulle diverse classi di biomateriali. Principali metodi di analisi delle superfici dei biomateriali. Principali metodi di modifica delle superfici dei biomateriali. Materiali biocompatibili per bioelettronica. Altre tecnologie emergenti e future basate su biomateriali. Cenni sulla normativa di riferimento.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile 3, 9

PROCESSI SOSTENIBILI DI TRASFORMAZIONE DELLE BIOMASSE

Codice A003503
CFU 6
Docente responsabile Luca Sancineto
Docenti
  • Assunta Marrocchi (Codocenza)
Ore
  • 42 ore (Codocenza) - Assunta Marrocchi
Attività Caratterizzante
Ambito Discipline chimiche e chimico-industriali
Settore CHIM/06
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti Materie prime rinnovabili nei processi per la produzione di energia, di prodotti chimici e di materiali plastici: Biomassa. Tipologie di biomasse. Il concetto di Bioraffineria. Processi per la conversione di biomasse vegetali in bioenergia, bio-chemicals, bioplastiche. Chimica verde e bioraffinerie. Solventi alternativi ai solventi organici tradizionali. Catalizzatori eterogeneizzati ed eterogenei. Le microonde come fonte di riscaldamento alternativa. Le realtà industriali impegnate nella valorizzazione delle biomasse: alcuni esempi.
Testi di riferimento Il materiale didattico sarà fornito dal docente. Ulteriori testi di riferimento e letture di approfondimento saranno suggeriti durante il corso e saranno disponibili tramite il portale ProQuest, accessibile agli studenti dell’Ateneo.
Obiettivi formativi Al termine del corso lo studente avrà acquisito le conoscenze e le competenze necessarie per comprendere e analizzare i processi chimici di valorizzazione delle biomasse nel contesto delle bioraffinerie, con particolare riferimento alla produzione di energia, prodotti chimici e bioplastiche a partire da molecole piattaforma.
Lo studente sarà inoltre in grado di applicare i principi della chimica verde alla progettazione concettuale di processi di trasformazione delle biomasse, valutando strategie eco-compatibili in termini di scelta di solventi, catalizzatori, fonti di energia e metriche di sostenibilità.
Il corso fornisce gli strumenti per sviluppare una capacità critica nella valutazione delle diverse opzioni di processo chimico per la conversione delle biomasse, considerando aspetti di efficienza, sostenibilità e potenziale trasferimento industriale, senza entrare nel dettaglio impiantistico o biotecnologico.
Attraverso l’analisi di esempi industriali, lo studente sarà infine in grado di interpretare casi studio di valorizzazione delle biomasse al fine di comprendere le scelte chimiche e di processo alla base delle tecnologie adottate
Prerequisiti Il corso è progettato per essere pienamente fruibile indipendentemente dalla frequenza di insegnamenti opzionali affini
Metodi didattici Lezioni frontali su tutti gli argomenti del corso.
Altre informazioni
Modalità di verifica dell'apprendimento L'insegnamento costituisce un modulo del corso integrato "MATERIALI BIOCOMPATIBILI, BIOMASSE E SOSTENIBILITA'". Si segnala, quindi che che la prova di verifica finale dell’apprendimento resta unica per tutti i due moduli di cui si compone l’insegnamento integrato, pur essendo possibili prove parziali. Nel caso specifico del presente modulo, la prova parziale consiste in un esame orale. Tale prova consiste in una discussione della durata di circa 30 minuti avente lo scopo di verificare il livello di competenza e conoscenza raggiunte dallo studente relativamente ai contenuti del programma. Inoltre, attraverso la prova orale, verrà valutata la capacità di elaborazione degli stessi contenuti, sia in termini di proprietà di linguaggio che di organizzazione dell'esposizione. Sia le conoscenze e le competenze acquisite che la capacità di elaborazione dei contenuti discussi a lezione sono infatti ritenute essenziali al fine della formazione professionale degli studenti.
Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa)
Programma esteso Introduzione al corso. Materie prime rinnovabili nei processi per la produzione di energia e di prodotti chimici: Biomassa. Tipologie di biomasse. Principali componenti della biomassa vegetale. Il concetto di Bioraffineria. Processi chimici per la conversione di biomasse vegetali in bioenergia, bio-chemicals, bioplastiche via “molecole piattaforma”. Chimica verde e bioraffinerie. I principi della chimica verde. Le metriche. Strategie per la realizzazione di processi chimici eco-compatibili di trasformazione delle biomasse. Solventi alternativi ai solventi organici tradizionali: sistemi acquosi, solventi immobilizzati, liquidi ionici e miscele eutettiche, fluidi supercritici, solventi derivati da biomassa, assenza di solvente. Catalizzatori eterogeneizzati ed eterogenei. Le microonde come fonte di riscaldamento alternativa.Le realtà industriali impegnate nella valorizzazione delle biomasse: alcuni esempi.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile 7,9,12