ID:
510268
Durata (ore):
94
CFU:
6
SSD:
BIOINGEGNERIA INDUSTRIALE
Anno:
2026
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (01/03/2027 - 11/06/2027)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso introduce i principi con cui sistemi cellulari ingegnerizzati e metodi quantitativi di microscopia possono essere impiegati per formulare e verificare domande rilevanti per la ricerca farmaceutica. L'obiettivo è portare lo studente dalla descrizione qualitativa di un modello cellulare alla progettazione e interpretazione critica di una misura.
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:
1. spiegare il ruolo dei sistemi cellulari ingegnerizzati nella ricerca e sviluppo farmaceutica e confrontare opportunità e limiti di modelli 2D, 3D, organ-on-chip, organoidi e organoid-on-chip;
2. tradurre una domanda biologica in un'ipotesi verificabile, identificando osservabili, controlli, repliche e strategia di campionamento;
3. scegliere, a livello introduttivo, una strategia di microscopia coerente con i requisiti spaziali, temporali e quantitativi dell'esperimento e con i vincoli di profondità, segnale e fotodanno;
4. applicare, in un contesto guidato, procedure di base per organizzare e analizzare immagini e dataset di sistemi cellulari, riconoscendo le principali fonti di rumore, artefatto, bias e incertezza e valutando criticamente le scelte di acquisizione documentate;
5. interpretare criticamente dati e figure di microscopia quantitativa, distinguendo il dato acquisito dalle trasformazioni introdotte durante elaborazione e analisi;
6. analizzare un articolo scientifico recente, valutarne la coerenza tra domanda, modello, misura e conclusioni e discuterne la rilevanza per la ricerca farmaceutica;
7. collaborare alla preparazione di un'analisi scientifica di gruppo e comunicarne metodi, risultati, limiti e fonti attraverso una presentazione orale e un testo individuale concisi, orientati all'evidenza e adeguati a un pubblico professionale.
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:
1. spiegare il ruolo dei sistemi cellulari ingegnerizzati nella ricerca e sviluppo farmaceutica e confrontare opportunità e limiti di modelli 2D, 3D, organ-on-chip, organoidi e organoid-on-chip;
2. tradurre una domanda biologica in un'ipotesi verificabile, identificando osservabili, controlli, repliche e strategia di campionamento;
3. scegliere, a livello introduttivo, una strategia di microscopia coerente con i requisiti spaziali, temporali e quantitativi dell'esperimento e con i vincoli di profondità, segnale e fotodanno;
4. applicare, in un contesto guidato, procedure di base per organizzare e analizzare immagini e dataset di sistemi cellulari, riconoscendo le principali fonti di rumore, artefatto, bias e incertezza e valutando criticamente le scelte di acquisizione documentate;
5. interpretare criticamente dati e figure di microscopia quantitativa, distinguendo il dato acquisito dalle trasformazioni introdotte durante elaborazione e analisi;
6. analizzare un articolo scientifico recente, valutarne la coerenza tra domanda, modello, misura e conclusioni e discuterne la rilevanza per la ricerca farmaceutica;
7. collaborare alla preparazione di un'analisi scientifica di gruppo e comunicarne metodi, risultati, limiti e fonti attraverso una presentazione orale e un testo individuale concisi, orientati all'evidenza e adeguati a un pubblico professionale.
Prerequisiti
Per seguire proficuamente il corso sono richieste conoscenze di base di biologia cellulare, fisica e matematica acquisite nel percorso triennale. In particolare, lo studente deve saper descrivere le principali strutture e funzioni cellulari, interpretare grafici e relazioni quantitative, utilizzare proporzioni e notazione scientifica e comprendere i concetti di forza, energia, concentrazione, media, variabilità e incertezza di misura. È inoltre richiesta la capacità di leggere un articolo scientifico in lingua inglese.
Non sono richieste conoscenze avanzate di meccanica dei continui, fluidodinamica o meccanica statistica. I concetti quantitativi e biologici specifici necessari per le attività del corso saranno richiamati o introdotti mediante materiali di riallineamento ed esercitazioni guidate.
Non sono richieste conoscenze avanzate di meccanica dei continui, fluidodinamica o meccanica statistica. I concetti quantitativi e biologici specifici necessari per le attività del corso saranno richiamati o introdotti mediante materiali di riallineamento ed esercitazioni guidate.
Metodi didattici
Il corso integra lezioni brevi sui fondamenti biologici e ingegneristici, discussione di casi, esercitazioni guidate di progettazione sperimentale e interpretazione dei dati, attività dry lab di analisi di immagini e dataset e un lavoro di gruppo basato sulla letteratura recente. Eventuali attività wet lab sono organizzate in funzione della disponibilità dei laboratori e del numero complessivo degli studenti iscritti; il calendario e le modalità sono comunicati tramite KIRO.
Le attività sono organizzate intorno alla sequenza domanda biologica–modello–misura–dato–interpretazione. Durante le esercitazioni, gli studenti identificano osservabili e controlli, confrontano strategie di acquisizione, riconoscono artefatti e discutono la solidità delle conclusioni. Nelle attività pratiche applicano procedure definite a immagini e dataset forniti e documentano le principali scelte di analisi.
Il lavoro di gruppo procede attraverso almeno un momento intermedio di confronto con il docente e si conclude con una presentazione alla classe. In funzione del numero di iscritti saranno costituiti complessivamente tre o quattro gruppi; la numerosità dei singoli gruppi sarà comunicata all'inizio del corso. Il feedback formativo è fornito durante esercitazioni, attività pratiche e revisione del progetto. Materiali di preparazione e riallineamento, articoli, dataset, istruzioni e criteri di valutazione sono resi disponibili sulla piattaforma didattica di Ateneo in formati accessibili.
La terza macroarea, pari a circa un terzo delle attività, adotta anche un formato flipped classroom. Gli studenti preparano paper o materiali del progetto prima dell'aula; il tempo in presenza è dedicato a dibattiti sulle decisioni della ricerca farmaceutica, brevi presentazioni, domande del pubblico e feedback su argomento scientifico, evidenza visiva, scrittura concisa e risposte tecniche. Queste attività allenano progressivamente gli studenti a presentare davanti a un pubblico come gruppo professionale. Sicurezza personale, accento, carisma e scioltezza nel parlare in pubblico non sono trattati come misure dell'apprendimento.
Il progetto procede attraverso tappe di lavoro a casa. Prima di consultare l'AI per una soluzione sostanziale, gli studenti registrano un breve primo tentativo, una previsione, uno schema sperimentale o un piano verificabile. Ogni gruppo mantiene un registro sintetico delle decisioni che documenta gli usi materiali dell'AI, i controlli indipendenti, i suggerimenti respinti o modificati e il passo successivo. Brevi attività in aula senza AI richiedono di spiegare una scelta del progetto e ragionare su una variazione del controllo, della tecnica di misura, del readout o dell'interpretazione. Conta la qualità del ragionamento e della verifica, non la quantità di testo o il tempo dichiarato.
Le attività sono organizzate intorno alla sequenza domanda biologica–modello–misura–dato–interpretazione. Durante le esercitazioni, gli studenti identificano osservabili e controlli, confrontano strategie di acquisizione, riconoscono artefatti e discutono la solidità delle conclusioni. Nelle attività pratiche applicano procedure definite a immagini e dataset forniti e documentano le principali scelte di analisi.
Il lavoro di gruppo procede attraverso almeno un momento intermedio di confronto con il docente e si conclude con una presentazione alla classe. In funzione del numero di iscritti saranno costituiti complessivamente tre o quattro gruppi; la numerosità dei singoli gruppi sarà comunicata all'inizio del corso. Il feedback formativo è fornito durante esercitazioni, attività pratiche e revisione del progetto. Materiali di preparazione e riallineamento, articoli, dataset, istruzioni e criteri di valutazione sono resi disponibili sulla piattaforma didattica di Ateneo in formati accessibili.
La terza macroarea, pari a circa un terzo delle attività, adotta anche un formato flipped classroom. Gli studenti preparano paper o materiali del progetto prima dell'aula; il tempo in presenza è dedicato a dibattiti sulle decisioni della ricerca farmaceutica, brevi presentazioni, domande del pubblico e feedback su argomento scientifico, evidenza visiva, scrittura concisa e risposte tecniche. Queste attività allenano progressivamente gli studenti a presentare davanti a un pubblico come gruppo professionale. Sicurezza personale, accento, carisma e scioltezza nel parlare in pubblico non sono trattati come misure dell'apprendimento.
Il progetto procede attraverso tappe di lavoro a casa. Prima di consultare l'AI per una soluzione sostanziale, gli studenti registrano un breve primo tentativo, una previsione, uno schema sperimentale o un piano verificabile. Ogni gruppo mantiene un registro sintetico delle decisioni che documenta gli usi materiali dell'AI, i controlli indipendenti, i suggerimenti respinti o modificati e il passo successivo. Brevi attività in aula senza AI richiedono di spiegare una scelta del progetto e ragionare su una variazione del controllo, della tecnica di misura, del readout o dell'interpretazione. Conta la qualità del ragionamento e della verifica, non la quantità di testo o il tempo dichiarato.
Verifica Apprendimento
La verifica dell'apprendimento comprende:
1. un lavoro di gruppo basato sull'analisi critica di uno o più articoli scientifici recenti pertinenti ai sistemi cellulari ingegnerizzati per la ricerca farmaceutica, accompagnato da artefatti e da un registro sintetico delle decisioni;
2. una presentazione finale del gruppo, svolta nella parte conclusiva del corso e seguita da domande senza AI su biologia e disegno sperimentale, misura e dati e su una piccola variazione non preparata del problema. I componenti possono integrare o correggere reciprocamente le risposte mentre sostengono insieme il lavoro;
3. un report individuale di una pagina, nel quale ogni studente sintetizza e giustifica la propria valutazione del lavoro analizzato e dimostra la comprensione del rapporto tra domanda, modello, misura, dati e conclusioni. È una prova a strumenti aperti: l'AI può essere usata per analisi, critica, struttura o lingua se dichiarata e verificata dallo studente. La rifinitura linguistica o grafica non assegna punti aggiuntivi; vengono valutati contenuto scientifico, ragionamento, assunzioni, limiti e decisione successiva.
La valutazione è espressa in trentesimi ed è ottenuta sommando:
- fino a 20 punti per il progetto e la presentazione finale di gruppo;
- fino a 10 punti per il report individuale di una pagina.
La prova è superata con un punteggio complessivo di almeno 18/30. I criteri comprendono correttezza scientifica, coerenza del ragionamento sperimentale, qualità dell'interpretazione quantitativa, riconoscimento di limiti e fonti di incertezza, uso responsabile delle fonti e comunicazione professionale orale e scritta. La comunicazione è valutata per struttura e concisione dell'argomento, uso dell'evidenza, adeguatezza al pubblico e capacità del gruppo di sostenere la discussione; sicurezza personale, accento, carisma e scioltezza oratoria non sono criteri di voto.
La composizione dei gruppi dipende dal numero di iscritti; saranno costituiti complessivamente tre o quattro gruppi. I 20 punti del progetto, della presentazione e della discussione costituiscono un unico voto collettivo attribuito in modo identico a tutti i componenti; il report da 10 punti è la sola componente che differenzia i voti individuali. L'uso di strumenti di intelligenza artificiale è consentito e deve essere dichiarato quando contribuisce materialmente al lavoro. L'AI non sostituisce il primo tentativo, la verifica delle fonti e dei risultati, la revisione critica o la capacità di spiegare il lavoro. Il report di una pagina resta limitato a 10/30 e da solo non consente di raggiungere la soglia di superamento di 18/30. Ogni studente resta responsabile del materiale consegnato.
La presentazione dura indicativamente 20 minuti ed è seguita da circa 10 minuti di domande e discussione senza AI. Non è prevista una soglia minima separata per le due componenti: la prova è superata con un punteggio complessivo di almeno 18/30. Il report individuale deve essere consegnato entro sette giorni dalla presentazione. La rubrica analitica dettagliata, il template del registro e della dichiarazione AI e le condizioni della parte dal vivo sono pubblicati tramite KIRO prima dell'avvio del lavoro valutato.
1. un lavoro di gruppo basato sull'analisi critica di uno o più articoli scientifici recenti pertinenti ai sistemi cellulari ingegnerizzati per la ricerca farmaceutica, accompagnato da artefatti e da un registro sintetico delle decisioni;
2. una presentazione finale del gruppo, svolta nella parte conclusiva del corso e seguita da domande senza AI su biologia e disegno sperimentale, misura e dati e su una piccola variazione non preparata del problema. I componenti possono integrare o correggere reciprocamente le risposte mentre sostengono insieme il lavoro;
3. un report individuale di una pagina, nel quale ogni studente sintetizza e giustifica la propria valutazione del lavoro analizzato e dimostra la comprensione del rapporto tra domanda, modello, misura, dati e conclusioni. È una prova a strumenti aperti: l'AI può essere usata per analisi, critica, struttura o lingua se dichiarata e verificata dallo studente. La rifinitura linguistica o grafica non assegna punti aggiuntivi; vengono valutati contenuto scientifico, ragionamento, assunzioni, limiti e decisione successiva.
La valutazione è espressa in trentesimi ed è ottenuta sommando:
- fino a 20 punti per il progetto e la presentazione finale di gruppo;
- fino a 10 punti per il report individuale di una pagina.
La prova è superata con un punteggio complessivo di almeno 18/30. I criteri comprendono correttezza scientifica, coerenza del ragionamento sperimentale, qualità dell'interpretazione quantitativa, riconoscimento di limiti e fonti di incertezza, uso responsabile delle fonti e comunicazione professionale orale e scritta. La comunicazione è valutata per struttura e concisione dell'argomento, uso dell'evidenza, adeguatezza al pubblico e capacità del gruppo di sostenere la discussione; sicurezza personale, accento, carisma e scioltezza oratoria non sono criteri di voto.
La composizione dei gruppi dipende dal numero di iscritti; saranno costituiti complessivamente tre o quattro gruppi. I 20 punti del progetto, della presentazione e della discussione costituiscono un unico voto collettivo attribuito in modo identico a tutti i componenti; il report da 10 punti è la sola componente che differenzia i voti individuali. L'uso di strumenti di intelligenza artificiale è consentito e deve essere dichiarato quando contribuisce materialmente al lavoro. L'AI non sostituisce il primo tentativo, la verifica delle fonti e dei risultati, la revisione critica o la capacità di spiegare il lavoro. Il report di una pagina resta limitato a 10/30 e da solo non consente di raggiungere la soglia di superamento di 18/30. Ogni studente resta responsabile del materiale consegnato.
La presentazione dura indicativamente 20 minuti ed è seguita da circa 10 minuti di domande e discussione senza AI. Non è prevista una soglia minima separata per le due componenti: la prova è superata con un punteggio complessivo di almeno 18/30. Il report individuale deve essere consegnato entro sette giorni dalla presentazione. La rubrica analitica dettagliata, il template del registro e della dichiarazione AI e le condizioni della parte dal vivo sono pubblicati tramite KIRO prima dell'avvio del lavoro valutato.
Testi
Il materiale principale comprende dispense, protocolli, immagini, dataset e guide all'analisi preparati dal docente, insieme a una selezione di articoli scientifici recenti indicati durante il corso e resi disponibili nel rispetto delle licenze di Ateneo.
Come riferimento per il modulo di microscopia quantitativa è proposto:
- Timothy Feinstein, A Heuristic Guide to Quantitive Imaging, Amazon Publishing Pros, 2023, ISBN 978-1-916540-00-2. Il titolo è riportato con la grafia editoriale “Quantitive”.
Una selezione aggiornata di articoli su organoidi, organ-on-chip, organoid-on-chip, microscopia quantitativa e applicazioni farmaceutiche sarà comunicata dal docente e resa disponibile sulla piattaforma didattica. La selezione sarà aggiornata annualmente per mantenere il corso allineato con l'evoluzione della letteratura. Tutti i materiali obbligatori e facoltativi saranno distinti chiaramente.
La lettura obbligatoria comune su AI e apprendimento è David Strömberg, Victor Lei e Yanhui Wu, “The Generative AI Learning Penalty: Evidence from Chinese Secondary Education”, CEPR Discussion Paper n. 21577, 2026, https://doi.org/10.2139/ssrn.6868618. Viene presentata esplicitamente come working paper e letta insieme alla nota di inquadramento del docente e alle cautele sul disegno di ricerca e sulla generalizzazione. La lista operativa corrente è distribuita tramite KIRO.
Come riferimento per il modulo di microscopia quantitativa è proposto:
- Timothy Feinstein, A Heuristic Guide to Quantitive Imaging, Amazon Publishing Pros, 2023, ISBN 978-1-916540-00-2. Il titolo è riportato con la grafia editoriale “Quantitive”.
Una selezione aggiornata di articoli su organoidi, organ-on-chip, organoid-on-chip, microscopia quantitativa e applicazioni farmaceutiche sarà comunicata dal docente e resa disponibile sulla piattaforma didattica. La selezione sarà aggiornata annualmente per mantenere il corso allineato con l'evoluzione della letteratura. Tutti i materiali obbligatori e facoltativi saranno distinti chiaramente.
La lettura obbligatoria comune su AI e apprendimento è David Strömberg, Victor Lei e Yanhui Wu, “The Generative AI Learning Penalty: Evidence from Chinese Secondary Education”, CEPR Discussion Paper n. 21577, 2026, https://doi.org/10.2139/ssrn.6868618. Viene presentata esplicitamente come working paper e letta insieme alla nota di inquadramento del docente e alle cautele sul disegno di ricerca e sulla generalizzazione. La lista operativa corrente è distribuita tramite KIRO.
Contenuti
Il corso è organizzato come un percorso che porta dalla biologia del sistema cellulare alla sua misura quantitativa e all'interpretazione del suo impiego nella ricerca farmaceutica. Le attività sono ripartite in tre macroaree di peso approssimativamente equivalente:
1. Fondamenti biologici dei sistemi cellulari ingegnerizzati. Organizzazione e funzione cellulare; relazione fra cellula, matrice e microambiente; comunicazione e risposta cellulare; principi delle colture 2D e 3D; formazione, caratteristiche e limiti biologici di organoidi e altri modelli multicellulari; criteri per confrontare complessità, controllabilità e riproducibilità dei modelli.
2. Metrologia mediante microscopia e analisi di immagini. Dalla domanda biologica a ipotesi, variabili e osservabili; controlli, unità sperimentali, repliche e campionamento; formazione dell'immagine, contrasto e fluorescenza; componenti del sistema di imaging; risoluzione, campionamento, rapporto segnale-rumore, dinamica e fotodanno; dato grezzo, metadati e post-processing; segmentazione e misure di morfologia, numero, intensità e localizzazione; bias, incertezza, controlli di qualità e riproducibilità. Le attività dry lab comprendono l'analisi guidata di immagini e dataset forniti. Eventuali attività wet lab dipendono dalla disponibilità dei laboratori e dal numero complessivo degli studenti iscritti.
3. Ricerca farmaceutica, piattaforme applicative, letteratura e comunicazione professionale. Fasi e domande della ricerca e sviluppo farmaceutica; contesto d'uso, validità e trasferibilità di un modello; piattaforme 2D e 3D, organ-on-chip, organoidi e organoid-on-chip per efficacia, tossicologia, medicina personalizzata e screening; lettura guidata e dibattito di articoli recenti; ricostruzione del legame tra domanda, modello, tecnica di misura, analisi e conclusioni; scrittura scientifica breve e in stile professionale; presentazione orale orientata al pubblico, uso dell'evidenza visiva e risposta a domande tecniche; sviluppo e presentazione del lavoro di gruppo e riflessione individuale finale.
Le tecniche avanzate di microscopia, incluse modalità confocali, light-sheet e di super-risoluzione, sono affrontate quando compaiono nella letteratura selezionata. Lo studente deve comprendere perché sono state scelte e valutarne vantaggi, limiti e compromessi rispetto alla domanda sperimentale; non è previsto addestramento strumentale specialistico.
1. Fondamenti biologici dei sistemi cellulari ingegnerizzati. Organizzazione e funzione cellulare; relazione fra cellula, matrice e microambiente; comunicazione e risposta cellulare; principi delle colture 2D e 3D; formazione, caratteristiche e limiti biologici di organoidi e altri modelli multicellulari; criteri per confrontare complessità, controllabilità e riproducibilità dei modelli.
2. Metrologia mediante microscopia e analisi di immagini. Dalla domanda biologica a ipotesi, variabili e osservabili; controlli, unità sperimentali, repliche e campionamento; formazione dell'immagine, contrasto e fluorescenza; componenti del sistema di imaging; risoluzione, campionamento, rapporto segnale-rumore, dinamica e fotodanno; dato grezzo, metadati e post-processing; segmentazione e misure di morfologia, numero, intensità e localizzazione; bias, incertezza, controlli di qualità e riproducibilità. Le attività dry lab comprendono l'analisi guidata di immagini e dataset forniti. Eventuali attività wet lab dipendono dalla disponibilità dei laboratori e dal numero complessivo degli studenti iscritti.
3. Ricerca farmaceutica, piattaforme applicative, letteratura e comunicazione professionale. Fasi e domande della ricerca e sviluppo farmaceutica; contesto d'uso, validità e trasferibilità di un modello; piattaforme 2D e 3D, organ-on-chip, organoidi e organoid-on-chip per efficacia, tossicologia, medicina personalizzata e screening; lettura guidata e dibattito di articoli recenti; ricostruzione del legame tra domanda, modello, tecnica di misura, analisi e conclusioni; scrittura scientifica breve e in stile professionale; presentazione orale orientata al pubblico, uso dell'evidenza visiva e risposta a domande tecniche; sviluppo e presentazione del lavoro di gruppo e riflessione individuale finale.
Le tecniche avanzate di microscopia, incluse modalità confocali, light-sheet e di super-risoluzione, sono affrontate quando compaiono nella letteratura selezionata. Lo studente deve comprendere perché sono state scelte e valutarne vantaggi, limiti e compromessi rispetto alla domanda sperimentale; non è previsto addestramento strumentale specialistico.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Altre informazioni
La partecipazione alle attività dry lab è obbligatoria per la natura applicativa e collaborativa del corso. Lo studente impossibilitato a partecipare deve contattare tempestivamente il docente per concordare il recupero o un'attività equivalente. Le eventuali attività wet lab, insieme alle relative modalità di partecipazione e agli eventuali requisiti di sicurezza, sono comunicate tramite KIRO in funzione della disponibilità dei laboratori e del numero complessivo degli studenti iscritti.
I materiali, il calendario delle attività, le istruzioni per il lavoro di gruppo e la rubrica di valutazione saranno pubblicati sulla piattaforma didattica di Ateneo. Gli studenti con esigenze di accessibilità o con frequenza discontinua sono invitati a contattare il docente all'inizio del corso per concordare, nel rispetto delle disposizioni di Ateneo, modalità di partecipazione o attività equivalenti che mantengano gli stessi risultati di apprendimento.
Le modalità concrete di recupero e il percorso per studenti non frequentanti saranno definiti dal docente in relazione alle attività perse, mantenendo gli stessi risultati di apprendimento.
I materiali, il calendario delle attività, le istruzioni per il lavoro di gruppo e la rubrica di valutazione saranno pubblicati sulla piattaforma didattica di Ateneo. Gli studenti con esigenze di accessibilità o con frequenza discontinua sono invitati a contattare il docente all'inizio del corso per concordare, nel rispetto delle disposizioni di Ateneo, modalità di partecipazione o attività equivalenti che mantengano gli stessi risultati di apprendimento.
Le modalità concrete di recupero e il percorso per studenti non frequentanti saranno definiti dal docente in relazione alle attività perse, mantenendo gli stessi risultati di apprendimento.
Corsi
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BIOINGEGNERIA
Laurea
3 anni
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