Syllabus del corso
Obiettivi
Obiettivo dell'insegnamento è quello di fornire allo studente approfondite conoscenze circa i principi, le tecniche e le strategie applicative utilizzate per l’isolamento e la purificazione di prodotti ottenuti tramite processi biotecnologici. L’insegnamento fornirà inoltre allo studente le competenze tecnico-scientifiche per affrontare autonomamente diverse problematiche relative alle bioseparazioni.
Conoscenze e capacità di comprensione
Al termine dell’insegnamento lo studente avrà acquisito conoscenze circa le principali tecniche e metodologie di bioseparazione utilizzate per l’isolamento e la purificazione di prodotti biotecnologici e ne saprà comprendere potenzialità e criticità nei diversi contesti applicativi.
Capacità di applicare le conoscenze acquisite
Al termine dell'insegnamento lo studente saprà applicare le conoscenze acquisite per la valutazione e la realizzazione di un processo di purificazione ed isolamento di prodotti di diversa natura e sarà in grado, sulla base delle proprietà chimico-fisiche del prodotto di interesse, di elaborare autonomamente una strategia separativa adeguata.
Autonomia di giudizio
Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di riconoscere le problematiche tecnico-scientifiche proprie dei processi di bioseparazione, in modo da potere scegliere ed applicare criticamente le tecniche e le metodologie più opportune per la purificazione diverse tipologie di prodotti biotecnologici d’interesse. L'analisi di diversi casi studio e la relativa discussione critica guidata dal dopcente durante le lezioni concorreranno al raggiungimento di questo obbiettivo.
Abilità comunicative
Al termine dell'insegnamento lo studente saprà esprimersi in modo appropriato nella descrizione delle tematiche affrontate a lezione con proprietà di linguaggio e sicurezza di esposizione.
Capacità di apprendimento
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà saper consultare la letteratura tecnico-scientifica in modo da poter apprendere e approfondire in modo indipendente le future innovazioni nell’ambito delle bioseparazioni.
Contenuti sintetici
Durante l’insegnamento verranno affrontate le metodologie e le strategie relative alle bioseparazioni industriali di prodotti biotecnologici di interesse.
Verranno trattate le fasi tipiche e le strategie di un processo di purificazione ed isolamento e le principali tecniche di separazione in un processo di downstream. Infine, verranno esaminati alcuni processi industriali reali (case studies) circa l’isolamento delle principali classi di (bio)molecole: prodotti ad alto valore aggiunto, prodotti di interesse farmaceutico e nutraceutico, proteine ed ormoni peptidici, anticorpi monoclonali e relativi prodotti di bioconiugazione.
Alcune applicazioni specifiche verranno trattate con un approccio di “didattica capovolta” attraverso la presentazione critica di articoli scientifici o elaborati da parte degli studenti eventualmente anche con l’ausilio di lavori di gruppo.
Programma esteso
- Introduzione ai bioprodotti e alla bioseparazioni
- Classificazione generale dei bioprodotti e loro proprietà chimico-fisiche
- Panoramica generale di un processo di bioseparazione e criteri di separazione
- Fasi di un processo di bioseparazione: Recovery, Isolation, Purification e Polishing
- Panoramica sulle principali operazioni unitarie di separazione in un processo di downstream
- Linee guida per lo sviluppo e l’elaborazione di un processo di downstream
- Parametri di valutazione dell’efficienza del processo di purificazione: aspetti e requisiti analitici e cenni sugli aspetti regolatori.
- Esempi applicativi e analisi di case studies su diverse tipologie di prodotti
Prerequisiti
Conoscenze di base della chimica generale, della chimica organica e della chimica delle fermentazioni.
Propedeuticità: nessuna
Modalità didattica
21 lezioni da 2 ore ciascuna
L’insegnamento verrà erogato in:
- Modalità erogativa (DE), focalizzata sulla presentazione-illustrazione di contenuti, concetti, principi scientifici delle bioseparazioni (complessivamente per circa 30 ore)
- Modalità interattiva (DI), che prevede interventi didattici integrativi, brevi interventi effettuati dai corsisti, dimostrazioni aggiuntive di applicazioni pratiche dei contenuti della parte erogativa (complessivamente per circa 12 ore)
In particolare, una parte verrà dedicata a lezioni in modalità capovolta “flipped learning” e con l’approccio di “problem solving”, quest’ultime con presentazioni da parte degli studenti e discussione di esempi applicativi o case studies.
L'insegnamento verrà tenuto in lingua italiana, tutte le attività saranno svolte in presenza.
Materiale didattico
Le slides del corso saranno messe a disposizione sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento, così come eventuali dispense o altro materiale didattico utilizzato a lezione.
Tutte le lezioni verranno video-registrate e rese disponibili sul portale e-learning.
Testi di consultazione e approfondimento:
- R.G. Harrison, P. Todd, S. Rudge and D. Petrides, Bioseparations Science and Engineering, 2nd Ed. Oxford U. Press, NY, 2015 https://unimib.on.worldcat.org/oclc/899240244
- Doble, M. Principles of Downstream Techniques in Biological and Chemical Processes; Apple Academic Press: Oakville, ON, 2016. https://unimib.on.worldcat.org/oclc/929952139
- Current Developments in Biotechnology and Bioengineering : Production, Isolation and Purification of Industrial Products; Pandey, A., Negi, S., Soccol, C. R., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 2017. https://unimib.on.worldcat.org/oclc/958936607
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Colloquio sugli argomenti trattati a lezione ed eventuale project work (opzionale)
In particolare, verrà valutata la conoscenza dei metodi e delle tecniche trattate a lezione e la capacità dello studente di affrontare problemi e rielaborare concetti relativi alle bioseparazioni.
Orario di ricevimento
Ricevimento su appuntamento da richiedere via mail al docente
Sustainable Development Goals
Aims
The aim of the course is to provide the student with in-depth knowledge about the principles, techniques and application strategies used for the isolation and purification of products obtained through biotechnological processes. The course will also provide the student with the technical-scientific skills to independently address various issues related to bioseparations.
Knowledge and understanding
At the end of the course the student will have acquired knowledge about the main bioseparation techniques and methodologies used for the isolation and purification of biotechnological products and will be able to understand their potential and critical issues in the various application contexts.
Ability to apply acquired knowledge
At the end of the course the student will be able to apply the knowledge acquired for the evaluation and implementation of a process of purification and isolation of products of different nature and will be able, on the basis of the chemical-physical properties of the product of interest, to autonomously elaborate an appropriate separation strategy.
Autonomy of judgment
At the end of the course the student will be able to recognize the technical-scientific problems of bioseparation processes, in order to be able to choose and critically apply the most appropriate techniques and methodologies for the purification of different types of biotechnological products of interest. The analysis of several case studies and the related critical discussion guided by the teacher during the lessons will contribute to achieving this objective.
Communication Skills
At the end of the course, the student must be able to consult the technical-scientific literature in order to be able to independently learn and explore future innovations in the field of bioseparations.
Learning ability
At the end of the course, the student must be able to consult the technical-scientific literature in order to be able to independently learn and explore future innovations in the field of bioseparations.
Contents
During the course, methodologies and strategies relating to industrial bioseparations of biotechnological products of interest will be addressed.
The typical phases and the strategies of a purification and isolation process and the main separation techniques in a downstream process will be covered. Finally, some industrial processes (case studies) will be examined regarding the isolation of the main classes of (bio)molecules: products with high added value, products of pharmaceutical and nutraceutical interest, proteins and peptide hormones, monoclonal antibodies and related products of bioconjugation.
Some specific applications will be treated with a "flipped learning" approach through the critical presentation of scientific articles by the students, possibly also with the help of group work.
Detailed program
- Introduction to bioproducts and bioseparations
- General classification of bioproducts and their chemical-physical properties
- General overview of a bioseparation process and separation criteria
- Phases of a bioseparation process: Recovery, Isolation, Purification and Polishing
- Overview of the main unit operations of separation in a downstream process
- Guidelines for developing a downstream process
- Evaluation parameters of the efficiency of the purification process: analytical aspects and requirements and notes on the regulatory aspects.
- Application examples and analysis of case studies on different types of products
Prerequisites
Basic knowledge of general chemistry, organic chemistry and fermentation chemistry.
Teaching form
21 lessons of 2 hours each
The teaching will be delivered in:
- Didactic mode (DE), focused on the presentation-illustration of contents by the lecturer (about 30 hours)
- Interactive mode (DI), including teaching interventions supplementary to delivered didactic activities, short interventions by trainees, demonstrations of practical applications (about 12 hours)
Classes will be delivered in frontal mode and in part in flipped learning and with a problem solving approach, the latter with presentation and discussion of applications and/or case studies by students.
Classes will be held in Italian, all activities will be carried out in person.
Textbook and teaching resource
Slides and other materials will be available on the e-learning platform.
All lessons will be video-recorded and made available on the e-learning portal.
References:
- R.G. Harrison, P. Todd, S. Rudge and D. Petrides, Bioseparations Science and Engineering, 2nd Ed. Oxford U. Press, NY, 2015 https://unimib.on.worldcat.org/oclc/899240244
- Doble, M. Principles of Downstream Techniques in Biological and Chemical Processes; Apple Academic Press: Oakville, ON, 2016. https://unimib.on.worldcat.org/oclc/929952139
- Current Developments in Biotechnology and Bioengineering : Production, Isolation and Purification of Industrial Products; Pandey, A., Negi, S., Soccol, C. R., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 2017. https://unimib.on.worldcat.org/oclc/958936607
Semester
Second semester
Assessment method
Interview on the topics covered in class and project work (optional).
In particular, the knowledge of the methods and techniques and the student's ability to deal with problems and re-elaborate concepts relating to bioseparations will be assessed.
Office hours
Appointment on demand
Sustainable Development Goals
Staff
-
Alessandro Palmioli
