Solid Mechanics in Medicine AND Biology

L'insegnamento si articola in tre parti.
Parte I. Vengono rivisti ed approfonditi concetti noti dalla Scienza delle Costruzioni e dalla Meccanica dei sistemi biologici, esemplificati con specifico riferimento a diversi biomateriali naturali e sintetici. Attraverso lezioni ed esercitazioni, gli studenti saranno guidati nello studio della MECCANICA dei BIOMATERIALI: dalle nozioni di sforzo e deformazione all'analisi del comportamento meccanico dei materiali. In parte in classe e in parte a casa sarà sviluppato lo studio di specifici modelli reologici nonchè delle evidenze sperimentali sulla rigidezza e resistenza di alcuni materiali biologici che emergono dall'analisi di opportune curve sforzo-deformazione, oggetto di articoli pubblicati su riviste scientifiche del settore biomedico. Risultati di apprendimento attesi: comprensione dello stato di sforzo e deformazione che emerge in una prova di trazione uniassiale e/o biassale e relazione con la resistenza del materiale sotto test; elaborazione dei fenomeni di "creep" e "rilassamento" attraverso il modello reologico solido standard.
Parte II. Lo studio prosegue con l'analisi del comportamento meccanico di alcuni MATERIALI BIOLOGICI e BIOMATERIALI, distinti in due classi: materiali duri e materiali soffici. Nella classe dei materiali duri, speciale attenzione verrà data al materiale osseo e alla sua capacità di rimodellazione. Nella classe dei materiali soffici, sarà proposto lo studio del tessuto vascolare e tendineo, nonchè di tessuti biologici oggetto di studio negli anni più recenti quali il tessuto muscolare, con la sua capacità di contrarsi. In parte in classe e in parte a casa, lo studio sarà sviluppato attraverso l'analisi di articoli scientifici pubblicati su riviste scientifiche del settore biomedico. Risultati di apprendimento attesi: comprensione delle caratteristiche meccaniche dei tessuti biologici analizzati.
Parte III. Infine sarà proposta l'analisi di STRUTTURE BIOLOGICHE e BIOSTRUTTURE elementari. Gli esempi prototipo che verranno esaminati sono la pompa cardiaca, per quanto riguarda le strutture biologiche e le protesi articolari (anca, ginocchio o gomito) e gli stent per quanto riguarda le biostrutture. Lo studio di specifiche strutture biologiche riportato nella letteratura di settore costituiranno punto di discussione in classe, sul quale fondare eventuali approfondimenti, anche portati avanti in gruppo. Useremo come base modelli proposti nella piu recente letteratura per sviluppare la opportuna sensibilità rispetto al concetto di resistenza di biomateriali. Risultati di apprendimento attesi: capacità di comprendere e valutare la resistenza di una semplice struttura biologica (o biostrutttura).
Saranno organizzati dei seminari extra-curriculari tenuti da ricercatori/docenti esterni, che possono inquadrarsi nelle AAF per le quali il Corso di Studi prevede l'acquisizione di 1 CFU.

Algebra lineare; operazioni vettoriali
Derivazione e integrazione
Equazioni differenziali
Nozioni base di meccanica dei solidi

Dispense fornite dal docente, comprensive di esercizi

L’insegnamento viene erogato in presenza in aula, attraverso lezioni ed esercitazioni durante le quali verrano discussi e risolti in dettaglio alcuni degli argomenti teorici proposti. Si prevedono inoltre delle verifiche scritte periodiche.

La frequenza è facoltativa ma è fortemente consigliata.

Lo studente viene valutato sulla base di una prova orale costituita da domande sul programma del corso.