1. PolitecnicodiTorino Cris/naBignardi4luglio2013 1 PolitecnicodiTorino Nato nel 1859 come Scuola di Applicazione per gli Ingegneri, 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/naBignardi 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%) 4luglio2013 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. PolitecnicodiTorino Cris/naBignardi4luglio2013 2 11 Dipartimenti Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale gestisce 5 Corsi di Laurea: Ingegneria Aerospaziale Ingegneria dellAutoveicolo 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 lingegneria 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. PolitecnicodiTorino Cris/naBignardi4luglio2013 3 1. Fabbricazione di matrici tridimensionali (scaffold) biomimetiche per lingegneria 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 (37C), 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 dellhandling dei costrutti. 4. PolitecnicodiTorino Cris/naBignardi4luglio2013 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 10m 10m SEMdellamatrice extracellularenaturale Scaolddaelettrolatura Microstrutturadegliscaold Scaoldabasedi gelatinareticolata Cellulecoltivatesuscaoldper larigenerazionedelnervo periferico 10m Studiinvivosuratto 50m 10m ChionoV.etal.,InternationalReviewofNeurobiology,2009 Tonda-TuroC.etal.,MaterialsScienceandEngineeringC,2013 Cellulegliali (3giorni) 5. PolitecnicodiTorino Cris/naBignardi4luglio2013 5 200 m200x 100 m 100x 100 m200x Scaffold a base di polimeri elastomerici (poliuretani) per la colonizzazione di cellule staminali cardiache per la rigenerazione del miocardio. Microstrutturadegliscaold Cellulestaminali mesenchimali coltivatesu scaold SEMdellebredelmuscolo scheletricodelconiglio Scaolddainversionedifaseindottatermicamente SartoriS.etal.,ReactiveandFunctionalPolymersJournal,2013 SilvestriA.al.,MacromolecularBioscience,2013 Design di scaffold con morfologia biomimetica 6. PolitecnicodiTorino Cris/naBignardi4luglio2013 6 Sistemi iniettabili a base di poliuretani anfifilici gelificabili per variazione di temperatura 25Cliquido 37Cgel Ciardellietal.,DomandadiBrevettoTO2012A000669 solubiliinacquaesoluzionisiologiche transizionedifasea37Cperformareungel incapsulano biomolecole (e.g. fattori di crescita)perunrilasciocontrollatoelocalizzato Geltermosensibiliperapplicazionicardiache Design di gel termosensibili Incapsulamento delle cellule staminali allinterno dei gel a base di poliuretani per lottenimenti di nicchie artificiali CP Cs Micrograainlucevisibileeauorescenzadicostrutticellularizzati ChionoV.,STARIGENproject-Firb2010 7. PolitecnicodiTorino Cris/naBignardi4luglio2013 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 lingegnerizzazione di tessuti biologici in vitro (ingegneria dei tessuti della pelle, tendini, osso, cartilagine, vasi sanguigni, ) Model systems per supportare lindagine 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. PolitecnicodiTorino Cris/naBignardi4luglio2013 8 Bioreattore per sospensione di cellule Bioreattori in Medicina Rigenerativa Bioreattore per tessuto cardiaco con stimoli meccanici ed elettrici MontevecchiF.M.etal.,InternationalPatentPending MassaiD.,etal.,JournalofHealthcareEngineering,2013 CerinoG.,etal.,JournalofBiomechanics,2012 MassaiD.,3rdTERMISWorldCongress,Wien,5-8September2012 9. PolitecnicodiTorino Cris/naBignardi4luglio2013 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 nellambiente di coltura. I bioreattori consentono agli operatori di mantenere appropriate concentrazioni di gas e nutrienti allinterno 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 Lutilizzo dei bioreattori in processi industriali di Medicina Rigenerativa sostenibile sia clinicamente sia economicamente (Archer, 2005; Prtner, 2005; Martin, 2009; Olmer 2012). Un bioreattore permette di avere riproducibilit, tracciabilit, scalabilit e sicurezza (riducendo il rischio di contaminazione) rispetto ai processi di produzione svolti manualmente ed pi facilmente ottimizzabile in termini di conformit alle normative presenti e future (Ratcliffe, 2002; Sen, 2004).