ECTS - University of Pisa
Il corso si compone di due moduli distinti: “Principi di Biologia Cellulare” (3 CFU) e “Ingegneria Tissutale” (9 CFU). Lo studente che completa con successo il corso sarà in grado di dimostrare una conoscenza di base della biologia cellulare. Inoltre, lo studente acquisirà conoscenze relative a metodi avanzati di ingegneria tissutale, che utilizzano la modifica chimico-fisica di materiali per guidare la risposta cellulare e la rigenerazione dei tessuti. Verranno illustrate tecniche e attrezzature di laboratorio per colture cellulari, produzione di scaffold e loro funzionalizzazione. Verrà inoltre fornita una panoramica completa dell'attuale stato dell'arte nell'ingegneria dei tessuti umani. Verrà inoltre posto l'accento sullo sviluppo delle capacità di comunicazione scritta e orale, richieste a chi opera in questo ambito di ricerca.
The course is composed by two separate modules: “Principles of cellular biology” (3 CFU) and “Tissue Engineering” (9 CFU). The student who completes the course successfully will be able to demonstrate a basic knowledge of cellular biology. Moreover, student will have an understanding of advanced tissue engineering methods that apply physicochemical manipulation of materials in order to direct cell function and tissue regeneration. Techniques and equipment of bench research, related to cell culture, scaffold fabrication methods and scaffold functionalization strategies, will be illustrated. A complete overview of the current state of the art in the engineering of human tissues will be provided. Emphasis will be also placed on developing the written and oral communication skills required to a scientist.
Modulo “Principi di biologia cellulare”: prova scritta finale. Per il modulo “Ingegneria Tissutale”, l'esame comprenderà: - un seminario da presentare alla classe con slides su un argomento assegnato; - una prova scritta finale, nella quale lo studente dovrà dimostrare la conoscenza degli argomenti del corso, rispondendo a domande aperte. Lo studente dovrà rispondere a ciascuna domanda in modo ampio ed esaustivo, utilizzando la terminologia appropriata.
“Principles of cellular biology” module: final written test.
For the “Tissue engineering” module, the exam will comprise:
- a student assignment, consisting of an oral presentation to the class with slides about an assigned topic;
- a final written test, in which the student should demonstrate her/his knowledge of the course topics, by answering open questions. The student should answer each question in a broad and comprehensive way, using the appropriate terminology.
Per quanto riguarda il modulo “Ingegneria Tissutalei”, al termine del corso lo studente sarà in grado di:
- Conoscere gli elementi chiave dell'ingegneria dei tessuti: cellule, scaffold e segnali;
- Conoscere le tecniche e le attrezzature di base per la coltivazione cellulare in vitro;
- Comprendere i principi di base dei diversi approcci di ingegneria tissutale;
- Comprendere le strategie esistenti per progettare e fabbricare scaffold;
- Comprendere i metodi per sviluppare scaffold bioattivi e biomimetici;
- Conoscere l'attuale stato dell'arte nell'ingegneria dei diversi tessuti umani.
With regard to the “Tissue Engineering” module, at the end of the course the student will be able:
- To know the key elements of tissue engineering: cells, scaffolds and signals;
- To know the basic techniques and equipment for in vitro cell cultivation;
- To understand the basic principles of the different tissue engineering approaches;
- To understand the existing strategies to design and fabricate scaffolds;
- To understand the methods to develop bioactive and biomimetic scaffolds;
- To know the current state of the art in the engineering of different human tissues.
Modulo “Ingegneria Tissutale”: seminario: 50%, prova scritta finale: 50%
Il voto finale dell'esame “Principi di biologia cellulare e ingegneria tissutale” sarà la media pesata delle valutazioni ottenute nei due moduli.
“Tissue engineering” module: oral presentation of the assignment: 50%, final written test: 50%
The final grading of the “Principles of cellular biology and Tissue Engineering” exam will be the weighted average of the assessments obtained in the different modules.
Gli studenti potranno acquisire e sviluppare sensibilità verso problematiche sia biologiche che ingegneristiche relative alla rigenerazione dei tessuti.
Students can acquire and develop sensitivity to both biological and engineering issues of tissue regeneration.
Per entrambi i moduli, gli strumenti utilizzati per accertare l’acquisizione del comportamento atteso sono:
- Interazioni con il docente mediante ricevimenti;
- Domande rivolte agli studenti durante le lezioni frontali, per verificare l'acquisizione e il consolidamento di alcuni concetti.
For both modules, the tools used to ascertain the expected behavior acquisition are:
E' raccomandata una conoscenza di base di scienza dei materiali, chimica e biologia.
A basic knowledge of materials science, chemistry and biology is suggested.
Attività didattica in presenza
Attività formative: partecipazione alle lezioni; partecipazione ai seminari
Metodi didattici: lezioni frontali; seminari
Delivery: face to face
Learning activities: attending lecturers; participation in seminars
Teaching methods: lecturers; seminars
Gli argomenti principali del modulo “Principi di biologia cellulare” sono:
- Principi di base della teoria cellulare. Organizzazione della cellula procariotica ed eucariotica. Le principali molecole biologiche.
- Membrana plasmatica: generalità, composizione molecolare. Modelli di membrana, cenni storici. Motivo a mosaico fluido. Composizione molecolare dei lipidi di membrana e caratteristiche generali. Organizzazione a doppio livello. Struttura e classificazione dei fosfolipidi: fosfogliceridi e sfingolipidi. Altri lipidi di membrana: glicolipidi, colesterolo.
- Trasporto nella cellula dalla membrana plasmatica: Endocitosi
- Trasporto dal reticolo trans-Golgi all'esterno della cellula: Esocitosi
- Citoscheletro: generalità; classificazione dei filamenti citoscheletrici. Microtubuli: ultrastruttura e composizione molecolare.
- Giunzioni cellulari e matrice extracellulare; giunzioni cellula-cellula, giunzioni cellula-matrice
- Cenni sui meccanismi di trasduzione del segnale: recettori accoppiati a proteine G. Molecole segnale e recettori. Adenilato ciclasi e cAMP. Fosfolipasi C, IP3 e DAG.
- Omeostasi dei tessuti: proliferazione (cellule staminali), riparazione, morte cellulare. Principali tessuti e funzioni.
- Principali tecniche di studio cellulare: microscopia ottica, microscopia elettronica; fissazione, inclusione, colorazione. Tecniche di citoistochimica, immunoistochimica, immunofluorescenza, ibridazione in situ.
Gli argomenti principali del modulo “Ingegneria Tissutale” sono:
- Tecniche e procedure per la coltivazione cellulare in vitro
- Elementi chiave dell'ingegneria dei tessuti: cellule, scaffold, segnali
- Approcci di ingegneria tissutale
- Interazioni cellule-scaffold
- Biomateriali per l'ingegneria dei tessuti
- Tecniche tradizionali e avanzate di fabbricazione degli scaffold
- Strategie di funzionalizzazione per ottenere scaffold bioattivi
- Ambienti biomimetici per la coltura dei tessuti. Bioreattori e dispositivi microfluidici
- Stato dell'arte relativo all'ingegnerizzazione di tessuti umani, tra cui miocardio, vasi sanguigni, valvole cardiache, nervi...
- Aspetti etici e normativi dell'ingegneria tissutale
The main topics of the “Principles of cellular biology” module are:
- Basic principles of cell theory. Prokaryotic and eukaryotic cell organization. The main biological molecules.
- Plasma membrane: general information, molecular composition. Membrane models, historical notes. Fluid mosaic pattern. Molecular composition of membrane lipids and general characteristics. Double layer organization. Structure and classification of phospholipids: phosphoglycerides and sphingolipids. Other membrane lipids: glycolipids, cholesterol.
- Transport into the cell from the plasma membrane: Endocytosis
- Transport from the trans-Golgi reticulum outside the cell: Exocytosis
- Cytoskeleton: general information; classification of cytoskeletal filaments. Microtubules: ultrastructure and molecular composition.
- Cell junctions and extracellular matrix; cell-cell junctions, cell-matrix junctions
- Outline of signal transduction mechanisms: G protein-coupled receptors. Signal molecules and receptors. Adenylate cyclase and cAMP. Phospholipase C, IP3 and DAG.
- Tissue homeostasis: proliferation (stem cells), repair, cell death. Main fabrics and functions.
- Main cell study techniques: optical microscopy, electron microscopy; fixation, inclusion, staining. Cyto-histochemistry, immunohistochemistry, immunofluorescence, in situ hybridization techniques.
The main topics of the “Tissue Engineering” module are:
- Techniques and procedures for in vitro cell cultivation
- Key elements of tissue engineering: cells, scaffolds, signals
- Tissue engineering approaches
- Cell-scaffold interactions
- Biomaterials for tissue engineering
- Traditional and advanced scaffold fabrication techniques
- Functionalization strategies to obtain bioactive scaffolds
- Biomimetic environments for tissue culture. Bioreactors and microfluidic devices
- Current state of the art in the engineering of human tissues, including bone, cartilage, skin, myocardium, blood vessels, heart valves, nerves…
- Ethical and regulatory aspects of tissue engineering
Modulo “Ingegneria tissutale”: le diapositive delle lezioni e articoli selezionati dalla letteratura saranno forniti dai docenti agli studenti come materiale didattico.
“Tissue engineering” module: lecture slides and selected articles from current literature will be provided by the lecturers to students.
Contattare il docente per materiale didattico e informazioni sul corso.
Contact the teacher for didactic material and course information.
