ECTS - University of Pisa
Metodi bioingegneristici per la medicina regenerativa
Lo studente acquisirà conoscenze e strumenti per poter estrarre informazioni quantitative riguardanti organizzazione di organi e tessuti, partendo da principi base dell'ottica, geometrica e non, alla base del funzionamento della microscopia tradizionale e avanzata, fino ad arrivare a principi base per l'elaborazione delle immagini acquisite.
Inoltre, si approfondiranno tecniche analitiche e supporto software per la valutazione dell'apporto di nutrienti di tessuti in vivo e in vitro, basandosi su modelli matematici e computazionali per applicazione al campo della medicina rigenerativa.
Tecnologie per la Medicina Regenerativa
Questo corso guiderà gli studenti nella progettazione di sistemi basati su cellule e tessuti da applicare allo sviluppo di modelli in vitro, organi artificiali e sistemi di rilascio utilizzando la tecnologia basata su cellule staminali, organoidi, materiali intelligenti e fabbricazione intelligente. Partendo da una descrizione quantitativa dell'insieme di cellule, tessuti e organi e delle loro esigenze in termini di risorse, condizioni microambientali, cooperazione e competizione, il corso copre i principi fondamentali della progettazione. Fornisce inoltre una panoramica completa della tecnologia delle cellule staminali, degli organoidi e dei chip, nonché dei modelli matematici di autoassemblaggio, crescita e differenziazione. Il lavoro del progetto includerà la progettazione e la simulazione di modelli in vitro.
Methods for Regenerative Medicine
The student will acquire knowledge and tools to be able to extract quantitative information regarding the organization of organs and tissues, starting from the basic principles of optics, geometric and otherwise, at the basis of the functioning of traditional and advanced microscopy, up to the basic principles for processing of the captured images.
Furthermore, analytical techniques and software support for the evaluation of the nutrient supply of tissues in vivo and in vitro will be deepened, based on mathematical and computational models for application to the field of regenerative medicine.
Technologies for Regenerative Medicine
This course will guide students in the design of cell and tissue-based systems for application to the development of in vitro models, artificial organs and delivery systems using technology based on stem cells, organoids, smart materials and smart fabrication.
Starting from a quantitative description of cell, tissue and organ assembly, and of their requirements in terms of resources, microenvironmental conditions, cooperation and competition, the course covers fundamental design principles. It also provides a comprehensive overview of stem cell, organoid and on-chip technology as well as mathematical models of self-assembly, growth and differentiation. Project work will include design and simulation of in vitro models.
Metodi bioingegneristici per la medicina regenerativa
Lo studente sarà valutato in base alla capacità dimostrata di discutere i principali contenuti del corso (principi di ottica, funzionamenti di microscopi, modellizzazione FEM) utilizzando la terminologia appropriata. Verrà verificata la conoscenza della materia da parte dello studente, con particolare attenzione ai fondamenti teorici dell'ottica e ai suoi principi fisici, ai criteri di modellizzazione multifisicadi sistemi in vivo e in vitro utilizzando software FEM.
Tecnologie per la Medicina Regenerativa
Esame orale, con domande di calcolo e modellizzazione.
Methods for Regenerative Medicine
The student will be evaluated on the basis of the demonstrated ability to discuss the main contents of the course (principles of optics, microscope operations, FEM modeling) using the appropriate terminology. The student's knowledge of the subject will be verified, with particular attention to the theoretical foundations of optics and its physical principles, to the multiphysics modeling criteria of in vivo and in vitro systems using FEM software.
Technologies for Regenerative Medicine
Oral exam with questions that involve calculations and modelling.
Metodi bioingegneristici per la medicina regenerativa
Il corso si propone di dare agli studenti consapevolezze del funzionamento teorico/pratico dei microscopi comunemente utilizzati in ambito della bioingegneria, e della modellizzazione in silico utilizzando software per la simulazione multi-fisica di sistemi complessi.
Tecnologie per la Medicina Regenerativa
Gli studenti acquisiranno la conoscenza dei principi base di: i) biologia cellulare; ii) biologia delle cellule staminali; iii) organoidi; iv) interazioni cellula-matrice; v) interazione cellula-recettore; vi) metabolismo cellulare e tissutale, dal punto di vista ingegneristico.
Saranno in grado di stabilire criteri di progettazione per i tessuti ingegnerizzati e di utilizzarli per progettare semplici sistemi di coltura cellulare.
Methods for Regenerative Medicine
The course aims at giving students awareness of the theoretical/practical functioning of microscopes commonly used in the field of bioengineering, and of in silico modeling using software for the multi-physics simulation of complex systems.
Technologies for Regenerative Medicine
Students will gain an understanding of basic principles of: i) cell biology; ii) stem cell biology; iii) organoids; iv) cell-matrix interactions; v) cell-receptor interaction; vi) cell and tissue metabolism, from an engineering point of view.
They will be able to establish design criteria for engineered tissues and use them to design simple cell culture systems.
Metodi bioingegneristici per la medicina regenerativa
Sarà possibile verificare l'acquisizione delle competenze nel corso di lezioni frontali ed esercitazioni che riguarderanno in particolare applicazioni in microscopia e modellizzazione multifisica applicata alla medicina rigenerativa.
Le competenze verranno verificate durante la prova orale/scritta, in cui valuterà la capacità di utilizzare gli strumenti teorici e computazionali discussi durante il corso.
Tecnologie per la Medicina Regenerativa
La valutazione verrà effettuata attraverso compiti in aula ed esami
Methods for Regenerative Medicine
It will be possible to verify the acquisition of skills during lectures and exercises which will concern in particular applications in microscopy and multiphysics modeling applied to regenerative medicine. The skills will be verified during the oral/written exam, in which the ability to use the theoretical and computational tools discussed during the course will be assessed.
Technologies for Regenerative Medicine
Assessment will be performed through classwork and exams
Metodi bioingegneristici per la medicina regenerativa
I comportamenti che si ritiene lo studente possa acquisire sono:
Tecnologie per la Medicina Regenerativa
Gli studenti saranno in grado di eseguire semplici calcoli sul metabolismo cellulare e sull'interazione dei recettori. Saranno in grado di distinguere tra organoidi, sferoidi e costrutti tissutali basati su impalcature. Saranno in grado di generare semplici modelli 3D di flusso di reazione-diffusione
Methods for Regenerative Medicine
The behaviors that the student is believed to acquire are:
Technologies for Regenerative Medicine
Students will be able to perform simple calculations on cell metabolism and receptor interaction. They will be able to distinguish between organoids, spheroids and scaffold based tissue constructs. They will be able to generate simple 3D models of reaction-diffusion-flow
Metodi bioingegneristici per la medicina regenerativa
I comportamenti saranno verificati tramite:
Tecnologie per la Medicina Regenerativa
La valutazione verrà effettuata attraverso compiti in aula ed esami
Methods for Regenerative Medicine
The behaviors will be verified through:
Technologies for Regenerative Medicine
Classworks and exams.
Metodi bioingegneristici per la medicina regenerativa
Sono necessarie conoscenze consolidate di base di fisica e matematica e base di MATLAB. Sono inoltre necessarie conoscenze relative a meccanica, chimica e biochimica e i fenomeni di massa, di calore e di energia.
Tecnologie per la Medicina Regenerativa
Gli studenti dovranno conoscere le equazioni fondamentali dei trasporti, alcuni aspetti verranno brevemente ripresi all'inizio del corso
Methods for Regenerative Medicine
Strong knowledge of basic physics and mathematics and basic MATLAB are required. Knowledge of mechanics, chemistry and biochemistry and the phenomena of mass, heat and energy are also required.
Technologies for Regenerative Medicine
Students should have an appreciation of the basic equations of transport, some aspects will be briefly revised at the beginning of the course
Metodi bioingegneristici per la medicina regenerativa
Presenza consigliata
Tecnologie per la Medicina Regenerativa
A. Attività didattiche:
Metodi di insegnamento:
Presenza: consigliato
B.
Attività didattiche:
Metodi di insegnamento:
Presenza: consigliato
Methods for Regenerative Medicine
Lessons Activity Based Learning / Problem Based Learning / Inquiry Based Learning
Attendance recommended
Technologies for Regenerative Medicine
Lessons, case studies, reasing of literature, mathematical analysis, ose of computational tools
Metodi bioingegneristici per la medicina regenerativa
Principi fondamentali dei fenomeni di massa, energia e calore. Utilizzo di software per la modellizzazione multi fisica dei sistemi complessi, in particolare la risoluzione della simulazione, la visualizzazione dei risultati e l'elaborazione dei dati ottenuti.
Principi fondamentali di ottica geometrica. Funzionamento di microscopi ottici, a fluorescewnza, confocali, due fotoni, light-sheet. Principi di ottica ondulatoria. Funzionamento di microscopi a super-risoluzione. Principi base di elaborazione delle immagini.
Tecnologie per la Medicina Regenerativa
Principi fondamentali dei fenomeni di trasporto. Principi di base di biochimica e biologia cellulare. Modelli quantitativi di interazione cellula-materiale, assemblaggio cellulare e organizzazione 3D. Relazioni allometriche (legge di potenza) negli organismi. Criteri di progettazione per costrutti di tessuti 3D. Tecnologia delle cellule staminali, Effetti paracrini per indurre la rigenerazione dei tessuti, cellule staminali pluripotenti indotte, organoidi (intestino, fegato, cervello). Bioreattori fluidici e progettazione di organi e corpi su chip utilizzando metodi computazionali.
Methods for Regenerative Medicine
Teaching material. Material provided by the teacher, lesson slides, exercises
Technologies for Regenerative Medicine
Basic principles of transport phenomena. Basic principles of biochemistry and cell biology. Quantitative Models of cell-material interaction, cell assembly and 3D organisation. Allometric (power law) relationships in organisms. Design criteria for 3D tissue constructs. Stem cell technology, Paracrine effects to induce tissue regeneration, induced pluripotent stem cells, organoids (Intestine, liver, brain). Fluidic bioreactors and organ and body on a chip design using computational methods.
Metodi bioingegneristici per la medicina regenerativa
Dispensa e materiale didattico.
Materiale fornito sal docente,Slide delle lezioni, esercizi
Tecnologie per la Medicina Regenerativa
Appunti e diapositive.
Fare riferimento anche a: Fondamenti di ingegneria dei tessuti per la medicina rigenerativa Mantero Sara - Remuzzi Andrea - Raimondi Manuela Teresa - Ahluwalia Arti ISBN/EAN: 978885553039
Methods for Regenerative Medicine
Notes and slides. Materials provided by the teacher.
Technologies for Regenerative Medicine
Notes and slides.
Also refer to:
Fondamenti di ingegneria dei tessuti per la medicina rigenerativa Mantero Sara - Remuzzi Andrea - Raimondi Manuela Teresa - Ahluwalia Arti ISBN/EAN: 978885553039
Le lezioni verranno registrate se necessario.
Lessons will be recorded if necessary
Metodi bioingegneristici per la medicina regenerativa
Esame e lavoro in classe
Tecnologie per la Medicina Regenerativa
Esame e lavoro in classe
Methods for Regenerative Medicine
Oral exam with theory and calculations
Technologies for Regenerative Medicine
Exams and classworks
Tecnologie per la Medicina Regenerativa
http://www.centropiaggio.unipi.it/course/meccanobiologia.html
Methods for Regenerative Medicine
Info will be provided on MS Teams.
Technologies for Regenerative Medicine
Info will be provided on Teams and on my homepage (http://www.centropiaggio.unipi.it/~ahluwalia)
