Fisica (primo semestre)

Il corso affronta i principali principi e leggi della fisica attraverso lo studio delle loro applicazioni a sistemi e tecnologie di interesse biomedico. In particolare, alcuni dei temi fondamentali sviluppati durante il corso saranno approfonditi mediante lezioni e seminari dedicati alle applicazioni della fisica in ambito bioingegneristico e biomedico e della medicina di precisione

Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali dei principali fenomeni e principi fisici rilevanti per la comprensione e l’analisi di sistemi e tecnologie di interesse biomedico. Particolare attenzione sarà dedicata al collegamento tra i concetti e le leggi della fisica e le loro applicazioni nell’ambito della bioingegneria, delle biotecnologie e della diagnostica.

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di: (i) comprendere e descrivere i principali fenomeni e principi fisici affrontati durante il corso; (ii) applicare le leggi e i modelli fisici di base alla descrizione di sistemi e fenomeni di interesse biomedico; (iii) interpretare i fenomeni fisici alla base del funzionamento di dispositivi e tecniche per applicazioni biomediche; (iv) riconoscere il ruolo dei fenomeni di trasporto, dei fenomeni elettrici ed elettromagnetici, dell’ottica e delle interazioni tra radiazione e materia in sistemi e tecnologie biomediche; (v) comprendere i principi fisici alla base di tecnologie quali microfluidica e Lab-on-Chip, sistemi di drug e gene delivery, tecniche di imaging e microscopia e sistemi di sensing avanzato; (vi) acquisire la capacità di collegare i principi fisici fondamentali alle problematiche sperimentali e tecnologiche affrontate nella ricerca biomedica; (vii) sviluppare una capacità di lettura e interpretazione critica delle principali tecnologie biomediche a partire dai fenomeni fisici che ne determinano il funzionamento.

L’insegnamento è articolato in lezioni frontali finalizzate alla presentazione dei principali concetti, principi e leggi della fisica, integrate da lezioni dedicate all’approfondimento delle relative applicazioni in ambito biomedico. Sono inoltre previste esperienze didattiche e sperimentali presso il centro Tecnomed per le nanotecnologie applicate alla medicina di precisione, finalizzate a favorire l’applicazione pratica dei concetti e dei principi fisici affrontati durante il corso.

L’esame consiste in una prova orale, articolata nella presentazione mediante PowerPoint di un argomento scelto tra quelli trattati durante il corso e in una successiva discussione orale sugli argomenti complessivamente affrontati durante l’insegnamento. La prova è finalizzata a verificare la conoscenza e la comprensione dei principi e delle leggi fisiche trattati, nonché la capacità di applicarli e di collegarli alle relative applicazioni in ambito biomedico.

Dinamica dei fluidi: principi della meccanica dei fluidi e loro applicazione alla microfluidica, ai sistemi Lab-on-Chip e agli organ-on-chip;

Diffusione e trasporto di materia: fenomeni di trasporto e loro applicazione ai sistemi di drug delivery e gene delivery;

Fenomeni elettrici ed elettromagnetici: principi fisici alla base di sistemi di biosensing e di tecniche di sensing avanzato;

Ottica e interazione tra radiazione e materia: principi e applicazioni delle tecniche di imaging ottico;

Ottica ondulatoria, interferenza e diffrazione: applicazione dei fenomeni ondulatori alle tecniche di microscopia ottica, con particolare riferimento alla microscopia a contrasto di fase;

Interazioni tra superfici e materia: principi e applicazioni della microscopia a forza atomica (AFM) per la caratterizzazione di materiali e sistemi biologici;

Interazione radiazione-materia: principi fisici e applicazioni della microscopia elettronica per la caratterizzazione di materiali e strutture biologiche alla micro- e nanoscala.

dispense e materiale fornite dal docente