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 dell'arte 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 nell'ambito della bioelettronica, delle biointerfacce e dei dispositivi elettronici per l'analisi 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: cos’è la bioelettronica, branche della bioelettronica.
- Richiamo di chimica: elementi chimici, reazioni chimiche e cinetica chimica; chimica dell’acqua, acidi, basi e pH;
-Concetti di base della biochimica: classificazione delle biomolecole (lipidi, carboidrati, peptidi, acidi nucleici) e loro caratteristiche biochimiche ed elettriche
- Elementi di biofisica: interazioni elettrostatiche nei liquidi, fisica delle membrane, elementi di spettroscopia.
- Cellule: organizzazione, membrana cellulare e trasporto ionico attraverso le interfacce cellulari; biopotenziali: potenziale d’azione e sua propagazione; dai potenziali d’azione ai biopotenziali (ECG, EMG, EEG, EOG).
-Concetti di elettrochimica: celle elettrochimiche, interfaccia elettrodo/elettrolita e reazioni agli elettrodi, elettrodo di riferimento, tecniche di indagine elettrochimica;
-Tecniche standard di indagine biochimica;
-Biosensori: definizione di biosensore, classificazione di biosensori per principio di trasduzione (ottici, gravimetrici, elettrochimici, elettronici) e loro applicazione nella rilevazione di biomolecole. Analisi delle principali tecnologie di fabbricazione relativamente alle applicazioni.
-Acquisizione di segnali bioelettrici: elettrodi per la registrazione di fenomeni bioelettrici; registrazione del potenziale d’azione e degli altri biopotenziali; elementi di circuiti di lettura e condizionamento 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.
Per soddisfare esigenze didattiche specifiche connesse alla situazione epidemiologica, è prevista la possibilità di lezioni in diretta streaming o registrazioni delle stesse disponibili on-line. Inoltre, le esercitazioni potranno essere svolte mediante forme di interazione a distanza con i
supporti informatici disponibili.

Verifica dell'apprendimento

Sono possibili due modalità d'esame:
- svolgimento di un progetto di gruppo da integrare con un orale su parte del programma (indicato dal docente);
- orale su tutto il programma.

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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