Obiettivi formativi
Il corso si propone di dare le conoscenze di base e gli aspetti più rilevanti dell'impiego di polimeri sintetici in biotecnologia.
Conoscenze e capacità di comprensione: nella prima parte del corso lo studente riceverà nozioni sul concetto di polimero, verranno illustrate le principali proprietà dei polimeri e verranno spiegate le tecniche più comuni per ottenere e caratterizzare i polimeri.
In particolare lo studente imparerà le definizioni di Temperatura di transizione vetrosa, temperatura di fusione, cristallinità, parte amorfa, peso molecolare medio ponderale e numerico, tecniche di carattrerizzazione più comuni (DSC, TGA)
Lo studente conoscerà le reazioni di polimerizzazione, cioè le poliaddizioni e le policondensazioni, e i principali materiali polimerici che si possono ottenere con l'una o l'altra tecnica. Imparerà la definizione di polimerizzazione a catena e a stadi e sarà in grado di applicarle ai tipi di polimeri studiati. Lo studente riceverà nozioni sulle principali tecniche di polimerizzazione, quali reazioni in massa, in soluzione, in amulsione, in sospensione. Inoltre le klezioni orali verranno coadiuvate dall'uso di video tutorial.
Verranno presentati i polimeri biodegradabili, e si studierà la loro sintesi, le proprietà e le loro applicazione nell'ambito delle biotecnologie.
La seconda parte del corso riguarderà la progettazione, la sintesi e l'utilizzo di polimeri nel campo delle biotecnologie. Verranno presentati i polimeri come scaffold per l'ingegneria tissutale, come vettori di farmarci e nella pratica clinica.
Conoscenza e comprensione applicate: un credito del corso è interamente dedicato ad esercitazioni pratiche di laboratorio, dove lo studente potrà sperimentare: (i) Sintesi del polistirene (esempio di poliaddizione radicalica) (ii) Sintesi del Nylon (esempio di poliondensazione); (iii) Sintesi poliuretano flessibile, rigido ed espanso; (iv) Sintesi acido polilattico (esempio di biopolimero); (v) Sintesi Resine Epossidiche; (vi) Sintesi silicone; (vii) Stampo poliuretano rigido. Inoltre durante l'anno verrà organizzata una visita didattica presso aziende chimiche di interesse e che producono o utilizzano polimeri o biopolimeri trattati nel corso. Queste attività consentiranno allo studente di poter applicare le conoscenze rinforzando e accelerando la loro acquisizione.
Autonomia di giudizio: lo studente dovrà acquisire una completa autonomia nel classificare i polimeri secondo le caratterisctiche e secondo le metodologie di polimerizzazione. Lo studente saprà valutare autonomamente il tipo di polimero più adatto e le principali caratteristiche necessarie adatte al suo utilizzo nelle biotecnologie.
Capacità comunicative e di apprendimento: lo studente dovrà saper comunicare utilizzando la terminologia scientifica e chimica appropriata. A tal scopo alla fine del corso durante l'esame lo studente dovrà presentare un articolo o una review inerente ai temi del corso che lo ha particolarmente interessato. Lo studente dovrà saper presentare in modo chiaro e saper discutere in maniera critica l’articolo/review scelto.
Prerequisiti
Per seguire proficuamente il corso e sostenere l'esame sono necessarie conoscenze di chimica organica di base.
Contenuti dell'insegnamento
Definizioni e nomenclatura dei polimeri; Principali classi di polimeri; proprietà dei polimeri; cristallinità, solubilità, Tm e Tg; calcolo del peso molecoalre e numerale medio; distribuzione dei pesi molecolari; struttura, conformazione e configurazione dei polimeri.
Proprietà meccaniche e reologiche dei polimeri.
Reazioni di polimerizzazione
Processi di polimerizzazione.
Cosa sono e come si ottengono i copolimeri
Classificazione dei polimeri
Polimeri da fonti rinnovabili e loro utilizzi
Polimeri in medicina
Polimeri per l’ingegneria tissutale
Polimeri nella composizione dei farmaci
Programma esteso
Concetti introduttivi. Definizione e nomenclatura dei polimeri; principali proprietà dei polimeri; classificazione delle principali classi dei polimeri; nozioni sulla cristallinità, come si impacchettano le catene polimeriche, come la cristallinità influenza le proprietà dei polimeri. Polimeri semicristallini; comportamento elastico e visco-elastico nei polimeri. Definizione del modulo di Young. Concetti di solubilità, temperatura di fusione e di transizione vetrosa dei polimeri; cos'è e come si determina la distribuzione dei pesi molecolari; struttura, conformazione e configurazione dei polimeri.
Proprietà meccaniche e reologiche dei polimeri.
Definizione di polimeri platici, fibre ed elastomeri
Principali reazioni di polimerizzazione: policondensazione e poliaddizione. Per la poliaddizione: reazioni radicaliche, reazioni ioniche; catalisi di Ziegler Natta. Definizione cinetica: reazioni a catena e a stadi. Principali tecniche di produzione dei polimeri: estrusione, iniezione e stampaggio; soffiaggio, filatura, produzione di film.
Cosa sono e come si ottengono i copolimeri
Polimeri da fonti rinnovabili e loro utilizzi. Definizione di biopolimeri, polimeri biodegradabili e compostabili
L’uso dei polimeri nella pratica galenica, nel drug delivery e nel gene delivery
Polimeri come scaffold per l’ingegneria tissutale
Bibliografia
Dispense delle lezioni e riferimenti citati
Metodi didattici
Le lezioni saranno in presenza, nel rispetto delle norme anti-COVID. Le esercitazioni di laboratorio previste si faranno in presenza nei laboratori didattici del plesso polifunzionale seguendo le misure anti-COVID. . Saranno messi a disposizione video utili all'apprendimento della materia.
Il corso si avvale anche di un seminario tenuto da esperti per approfondire eventuali argomenti e possibilmente di una visita didattica a stabilimenti chimici che operano nei settori trattati dal corso.
Modalità verifica apprendimento
Esame orale. Lo studente portare una presentazione riguardante un articolo/review su un argomento del corso che lo ha particolarmente interessato. Lo studente dovrà essere in grado di esporre la presentazione e rispondere alle domande con un linguaggio tecnico corretto ed in maniera critica. Contattare direttamente il docente via email per concordare la data dell'esame. L'appello su esse3 è solo verbalizzante.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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