Insegnamenti

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Docente
STEFANO LAI (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
INGLESE 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/83]  INGEGNERIA ELETTRONICA [83/25 - Ord. 2018]  ELECTRONIC TECHNOLOGIES FOR EMERGING APPLICATIONS 6 60

Obiettivi

Il corso si propone di fornire allo studente una panoramica sulle discipline della bioelettronica, approfondendo in particolare gli aspetti teorici e pratici relativi allo sviluppo di biosensori. Verranno discusse le caratteristiche chimiche, fisiche, biologiche ed elettriche delle biointerfacce come ambiente di interazione tra materiale biologico e i materiali inorganici utilizzati per lo sviluppo di dispositivi elettronici. Si approfondiranno le principali strategie di trasduzione di segnali biochimici e di biopotenziali, con particolare riferimento alle tecnologie a disposizione allo stato dellarte e ai più recenti sviluppi della ricerca, e le principali applicazioni delle diverse tipologie di biosensori.
-Conoscenza e comprensione: lo studente conseguirà conoscenze relative alle principali applicazioni della bioelettronica, alle tecnologie utilizzate e alle problematiche connesse alla sviluppo di applicazioni bioelettroniche;
-Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze sviluppate nellambito della bioelettronica, delle biointerfacce e dei dispositivi elettronici per lanalisi e la progettazione sistemi bioelettronici e biosensori.
-Autonomia di giudizio: lo studente sarà in grado di interpretare i diversi dati e grafici relativi alle applicazioni della bioelettronica, derivando informazioni relative alle caratteristiche delle biointerfacce, dei biosensori e dei biopotenziali, determinando le prestazioni e individuando, se necessario, strategie e azioni volte alla loro ottimizzazione.
-Abilità comunicative: lo studente sarà in grado di esporre i concetti appresi durante il corso con il più opportuno gergo tecnico e utilizzare le opportune metriche per descrivere le caratteristiche delle applicazioni considerate.
-Capacità di apprendere: integrare i concetti relativi a diverse discipline fisiche, chimiche, biologiche ed elettroniche al fine di analizzare e progettare sistemi bioelettronici; integrare i concetti base forniti durante il corso con i più innovativi risultati riportati in letteratura.

Prerequisiti

Sono prerequisiti fondamentali per il corso la conoscenza dei principali concetti di chimica generale, fisica generale, fisica dello stato solido e dispositivi elettronici. Sono preferenziali la conoscenza dei principali software per lelaborazione dati e di presentazione.

Contenuti

- Introduzione: cosè la bioelettronica, branche della bioelettronica.
- Concetti di base di chimica e biochimica: reazioni biochimiche e cinetica chimica; acidi, basi e pH; caratteristiche biochimiche ed elettriche delle principali biomolecole (enzimi, proteine, acidi nucleici); cellule, membrana cellulare e trasporto ionico attraverso le interfacce cellulari;
-Concetti di biofisica: interazioni elettrostatiche; osmosi; biopotenziali: potenziale dazione e sua propagazione, ECG, EMG e altri biopotenziali;
-Concetti di elettrochimica: celle elettrochimiche, interfaccia elettrodo/elettrolita e reazioni agli elettrodi, elettrodo di riferimento, tecniche di indagine elettrochimica;
-Biosensori: definizione di biosensore, classificazione di biosensori per principio di trasduzione; tecnologie per lo sviluppo di biosensori: Lab-on-Chip e microfluidiche, TFT, bioMEMs; funzionalizzazione delle interfacce; applicazioni dei biosensori: sensori enzimatici, sensori di proteine, sensori di affinità, sensori genetici.
-Acquisizione di segnali bioelettrici: la rilevazione del potenziale dazione cellulare: elettrodi e cellFETs; elettrodi per biopotenziali (superficiali e impiantabili), modellazione elettrica dellinterfaccia elettrodo-tessuto; strumentazione per lettura e amplificazione dei biopotenziali.

Metodi Didattici

L'esame sarà principalmente incentrato su lezioni frontali di teoria. Al termine dei principali macro-argomenti, verranno compiute delle esercitazioni in aula: agli studenti, organizzati in piccoli gruppi, verranno sottoposti dei problemi relativi agli argomenti teorici trattati, che svolgeranno sotto parziale supervisione e che completeranno in autonomia. Tali esercitazioni saranno obbligatorie, e dovranno essere consegnate in quanto parte della valutazione finale del corso.

Verifica dell'apprendimento

Scritto (domande a risposta multipla e risposta aperta), svolgimento di esercitazioni da consegnare per completare la valutazione. Gli studenti possono opzionalmente sostenere un esame orale a integrazione di un voto (sufficiente) nelle prove scritte.

Testi

- Florinel-Gabriel Banica, "Chemical Sensors and Biosensors - fundamentals and applications" - Wiley ED.
-Pethig, R. R., & Smith, S. (2012). Introductory Bioelectronics: For Engineers and Physical Scientists. John Wiley & Sons.

Altre Informazioni

Saranno forniti come sussidi all'apprendimento i lucidi delle lezioni. Le conoscenze di base verranno integrate tramite lutilizzo delle più recenti pubblicazioni scientifiche nel settore.

Questionario e social

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