Irmi polito

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Irmi polito

  1. 1. Politecnico  di  Torino   Cris/na  Bignardi  4  luglio  2013   1 Politecnico  di  Torino   Nato nel 1859 come Scuola di Applicazione per gli Ingegneri, è diventato Regio Politecnico di Torino nel 1906. Formazione, ricerca, trasferimento tecnologico e servizi in tutti i settori dell'Architettura e dell'Ingegneria. Studenti circa 32.000 (a.a. 2012/13) 30% donne 42% residenti fuori Piemonte 16,5% iscritti stranieri Cris/na  Bignardi   Laureati 5.371 laureati 2012 Tasso di occupazione a 1 anno dalla laurea (Almalaurea - def. ISTAT - Forze di lavoro): 74,5% (media nazionale 60% circa) 42% ha un contratto stabile (media nazionale 34%) 4  luglio  2013   Offerta formativa 28 corsi di Laurea triennale (4 Arch., 24 Ing.) 32 corsi di Laurea magistrale (6 Arch., 26 Ing.) 18 corsi di laurea in inglese 6 master di I livello 27 master di II livello 24 dottorati di ricerca 6 corsi di perfezionamento 1 corso di specializzazione Docenti Professori: circa 500 Ricercatori: circa 350
  2. 2. Politecnico  di  Torino   Cris/na  Bignardi  4  luglio  2013   2 11 Dipartimenti Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale gestisce 5 Corsi di Laurea: Ingegneria Aerospaziale Ingegneria dell’Autoveicolo Ingegneria Biomedica Ingegneria Gestionale (Engineering and Management) Ingegneria Meccanica 91 professori e ricercatori 187 assegnisti, dottorandi 34 tecnici e amministrativi Biomateriali: materiali e tecnologie Caratterizzazione meccanica di tessuti e strutture biologiche Fenomeni di trasporto nei tessuti biologici Biomeccanica ortopedica ed odontostomatologica: progettazione di protesi, ortesi, dispositivi per la riabilitazione Biomeccanica cardiovascolare: progettazione di protesi e analisi fluidodinamica Bioreattori per l’ingegneria dei tessuti http://www.dimec.polito.it/it/la_ricerca/gruppi/bioingegneria_industriale/current_research_topics 3 professori, 2 ricercatori, 10 assegnisti, 8 dottorandi
  3. 3. Politecnico  di  Torino   Cris/na  Bignardi  4  luglio  2013   3 1. Fabbricazione di matrici tridimensionali (scaffold) biomimetiche per l’ingegneria dei tessuti; ottimizzazione delle caratteristiche morfologiche, chimico-fisiche, meccaniche e superficiali dello scaffold al fine di realizzare un substrato adatto alla proliferazione e al differenziamento delle cellule staminali. 2. Messa a punto di gel termosensibili e facilmente iniettabili a temperature ambiente ed in grado di formare un gel in condizioni fisiologiche (37°C), da utilizzare per la preparazione di paste osteoinduttive e per il mantenimento in coltura di cellule staminali. Obiettivi Realizzativi 3. Messa a punto e ottimizzazione dei processi di espansione cellulare mediante bioreattori in condizioni di null gravity. 4. Messa a punto e ottimizzazione dei processi di espansione cellulare/tessutale in bioreattori mediante ambiti funzionalizzanti . 5. Messa a punto e ottimizzazione dell’handling dei costrutti.
  4. 4. Politecnico  di  Torino   Cris/na  Bignardi  4  luglio  2013   4 Gli scaffold biomimetici hanno un ruolo fondamentale negli approcci di Ingegneria dei Tessuti. Lo scaffold deve replicare la micro e nano struttura della matrice extracellulare. Design di scaffold con morfologia “biomimetica” 10µm   10µm   SEM  della  matrice   extracellulare  naturale   Scaffold  da  elettrofilatura   Microstruttura  degli  scaffold   Scaffold  a  base  di   gelatina  reticolata   Cellule  coltivate  su  scaffold  per   la  rigenerazione  del  nervo                                                          periferico   10µm   Studi  in  vivo  su  ratto   50  µm   10  µm   Chiono  V.  et  al.  ,  International  Review  of  Neurobiology,  2009     Tonda-­‐Turo    C.  et  al.  ,  Materials  Science  and  Engineering  C  ,  2013   Cellule  gliali   (3  giorni)  
  5. 5. Politecnico  di  Torino   Cris/na  Bignardi  4  luglio  2013   5 200 μm200x 100 μm 100x 100 μm200x Scaffold a base di polimeri elastomerici (poliuretani) per la colonizzazione di cellule staminali cardiache per la rigenerazione del miocardio. Microstruttura  degli  scaffold   Cellule  staminali   mesenchimali                                       coltivate  su   scaffold   SEM  delle  fibre  del  muscolo   scheletrico  del  coniglio   Scaffold  da  inversione  di  fase  indotta  termicamente   Sartori  S.  et  al.,  Reactive  and  Functional  Polymers  Journal,  2013   Silvestri  A.  al.,    Macromolecular  Bioscience,  2013   Design di scaffold con morfologia “biomimetica”
  6. 6. Politecnico  di  Torino   Cris/na  Bignardi  4  luglio  2013   6 Sistemi iniettabili a base di poliuretani anfifilici gelificabili per variazione di temperatura 25°C    liquido   37°C    gel   Ciardelli  et  al.,  Domanda  di  Brevetto  TO2012A000669   •  solubili  in  acqua  e  soluzioni  fisiologiche   •  transizione  di  fase  a  37°C  per  formare  un  gel   •  incapsulano   biomolecole   (e.g.   fattori   di   crescita)  per  un  rilascio  controllato  e  localizzato   Gel  termosensibili  per  applicazioni  cardiache   Design di gel termosensibili Incapsulamento delle cellule staminali all’interno dei gel a base di poliuretani per l’ottenimenti di nicchie artificiali CP Cs   Micrografia  in  luce  visibile  e  a  fluorescenza  di  costrutti  cellularizzati   Chiono  V.,  STARIGEN  project  -­‐  Firb  2010  
  7. 7. Politecnico  di  Torino   Cris/na  Bignardi  4  luglio  2013   7 Bioreattori in Medicina Rigenerativa Bioreattore: dispositivo che fornisce il sistema di trasporto di sostanze nutritive alle cellule e consente la rimozione efficiente di prodotti tossici o inibitori del metabolismo cellulare. Temperatura, pH, Concentrazione di gas (CO2 e O2), Concentrazione di ioni organici (Na +, K+, Ca+, ...) ecc. sono monitorate, controllate e automatizzate. BIOREATTORE   Actuator systems per l’ingegnerizzazione di tessuti biologici in vitro (ingegneria dei tessuti della pelle, tendini, osso, cartilagine, vasi sanguigni, …) Model systems per supportare l’indagine delle funzioni cellulari, dello sviluppo di tessuti e dello screening di farmaci  Expansion systems per produzione di cellule su larga scala (stem cells) Decellularizzazione (Villegas Montoya, 2009; Price, 2010; Karim, 2006)
  8. 8. Politecnico  di  Torino   Cris/na  Bignardi  4  luglio  2013   8 Bioreattore per sospensione di cellule Bioreattori in Medicina Rigenerativa Bioreattore per tessuto cardiaco con stimoli meccanici ed elettrici Montevecchi  F.M.  et  al.,  International  Patent  Pending   Massai  D.,    et  al.,  Journal  of  Healthcare  Engineering,  2013     Cerino  G.,  et  al.,  Journal  of  Biomechanics,  2012   Massai  D.,  3rd  TERMIS  World  Congress,  Wien,  5-­‐8  September  2012  
  9. 9. Politecnico  di  Torino   Cris/na  Bignardi  4  luglio  2013   9 I bioreattori realizzano lo svolgimento di processi biologici e biochimici in condizioni ambientali e operative (pH, temperatura, pressione, apporto di nutrienti e rimozione di cataboliti, etc.) monitorate, controllate e automatizzate (Martin, 2004; Plunkett, 2011). Mediante sensori e sistemi di controllo della camera di coltura e dei sistemi di ricircolo e/o perfusione favoriscono il ricambio automatizzato del mezzo e la distribuzione spaziale di cellule e composti chimici nell’ambiente di coltura. I bioreattori consentono agli operatori di mantenere appropriate concentrazioni di gas e nutrienti all’interno del mezzo di coltura, di fornire in maniera controllata nutrienti (come glucosio e aminoacidi), fattori biochimici e ossigeno, e di rimuovere i prodotti di scarto. Bioreattori in Medicina Rigenerativa L’utilizzo dei bioreattori in processi industriali di Medicina Rigenerativa è sostenibile sia clinicamente sia economicamente (Archer, 2005; Pörtner, 2005; Martin, 2009; Olmer 2012). Un bioreattore permette di avere riproducibilità, tracciabilità, scalabilità e sicurezza (riducendo il rischio di contaminazione) rispetto ai processi di produzione svolti manualmente ed è più facilmente ottimizzabile in termini di conformità alle normative presenti e future (Ratcliffe, 2002; Sen, 2004).

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