1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica. Struttura fisica: materiali nanostrutturati e colloidali. Materiali intelligenti e self-healing. Superfici patternate. Analisi di stabilità chimica, analisi di citotossicità. 3. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili. 4. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, vetri biologici o biovetri. 5. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. Problemi di citotossicità, caratterizzazione tossicologica. 6. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici. 7. Trattamenti e modifiche superficiali di materiali in ambito biomedico. Rivestimenti organici e polimerici, strategie di bioconiugazione, chimiche ortogonali e selettive, rivestimenti polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali controllate, trattamenti al plasma. 8. Applicazioni di materiali non metallici e superfici in ambito biomedico: materiali per protesi cardiovascolari e ortopediche, idrogeli per lenti a contatto/intraoculari e rilascio controllato di farmaci, superfici bioattive per dispositivi diagnostici e biosensori, rivestimenti antibatterici (non-fouling), biomateriali per ingegneria tissutale. Sono parte del corso dimostrazioni di laboratorio sotto la guida del docente. Le dimostrazioni di laboratorio riguarderanno la progettazione e la caratterizzazione di materiali polimerici e compositi ad uso biomedico secondo tecniche di largo impiego (analisi di biocompatibilità mediante misure di angolo di contatto ed energia superficiale, analisi delle proprietà elettriche/elettrochimiche, analisi termica mediante calorimetro a scansione differenziale).

• Slides e dispense del docente • Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2012 • Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

1. Introduzione alla scienza e tecnologia dei materiali metallici 2. Struttura atomica e legami interatomici, solidi cristallini, imperfezioni (struttura atomica, legami atomici nei solidi, strutture cristalline, materiali cristallini e non cristallini, difetti di punto, di superficie e di volume) 3. La diffusione allo stato solido (prima e seconda legge di Fick) 4. Proprietà meccaniche dei metalli (prove meccaniche e tecnologiche: prova di trazione, durezza, resilienza, deformazione elastica, deformazione plastica, variabilità delle proprietà e dei fattori di progettazione e di sicurezza) 5. Dislocazioni e meccanismi per aumentare la resistenza (dislocazioni e deformazione plastica, meccanismi di rafforzamento nei metalli, recovery, ricristallizzazione e accrescimento del grano) 6. La rottura (frattura duttile e fragile, fatica, meccanica della frattura) 7. Diagrammi di fase e loro interpretazione 8. Materiali metallici di interesse ingegneristico: acciai, ghise, leghe di Al e di Cu 9. Trattamenti termici e lavorazioni meccaniche delle leghe metalliche 10. Leghe di interesse biomedico: acciai inossidabili, leghe a base Co, Ti, Ta 11. Interazione materiale/ambiente: corrosione, usura, biocompatibilità

- Struttura e proprietà dei materiali metallici, A. Cigada, T. Pastore. Mc Graw Hill, 2012 - Materiale integrativo a cura del docente