- Medicine and Surgery
- Master Degree
- Biotecnologie Mediche [F0902D - F0901D]
- Courses
- A.A. 2026-2027
- 1st year
- Nanomedicine
- Summary
Course Syllabus
Obiettivi
L’insegnamento si propone di far comprendere le tecniche, gli strumenti e le strategie utilizzate per la progettazione, caratterizzazione e validazione delle nanotecnologie (e nanoparticelle) in campo medico, per la terapia, la prevenzione e la diagnosi di malattie umane. L’insegnamento è proiettato verso la comprensione dell’iter di sviluppo di un (nano)farmaco, dal laboratorio alla clinica.
Conoscenza e capacità di comprensione - al termine dell’insegnamento di Nanomedicina lo studente sarà in grado di comprendere e integrare conoscenze interdisciplinari utili alla comprensione delle metodologie di ricerca nanobiotecnologica. Conoscere e comprendere gli ambiti di applicazione della nanomedicina.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione - al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per comprendere le potenzialità delle nanotecnologie in ambito medico.
Autonomia di giudizio - al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di comprendere l’iter di sviluppo di un (nano)farmaco, dal laboratorio alla clinica. Saper mettere insieme informazioni provenienti da diversi ambiti (biologia, medicina, tecnologia) per comprendere e interpretare la nanomedicina.
Abilità comunicative - alla fine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito una terminologia scientifica adeguata e saprà esporre con proprietà di linguaggio gli argomenti trattati nel corso.
Capacità di apprendimento - alla fine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di comprendere e valutare criticamente la letteratura scientifica riguardante la nanomedicina.
Contenuti sintetici
Fondamenti di nanotecnologia e nanomedicina, principali classi di nanovettori e nanomateriali per uso medico, multi-funzionalizzazione di nanoparticelle, applicazioni della nanomedicina in oncologia e nelle malattie neurologiche e neurodegenerative, farmacocinetica, biodistribuzione, nanotossicologia, tecniche avanzate per lo studio delle nanoparticelle, biomimetica, biomateriali avanzati, nanorobot, aspetti di trasferimento tecnologico.
Programma esteso
Lezioni frontali:
- Fondamenti di nanotecnologia e nanomedicina: principi fisico-chimici alla scala nanometrica, interazioni nano-bio e progettazione razionale di nanomateriali per applicazioni biomediche.
- Principali classi di nanovettori e nanomateriali per uso medico (lipid nanoparticles, polimerici, inorganici, biomimetici, extracellular vesicles ed esosomi) e relative metodologie di sintesi, produzione, caratterizzazione e controllo qualità.
- Funzionalizzazione e multi-funzionalizzazione di nanoparticelle per targeting attivo, rilascio controllato, imaging multimodale e theranostica.
- Nanomedicina per il delivery di farmaci biologici e acidi nucleici (mRNA, siRNA, CRISPR/Cas e gene editing).
- Applicazioni della nanomedicina in oncologia: targeted drug delivery, immunoterapia, terapie combinate e medicina personalizzata.
- Applicazioni della nanomedicina nelle malattie neurologiche e neurodegenerative: superamento della barriera emato-encefalica, neuroimaging e strategie terapeutiche innovative.
- Farmacocinetica, biodistribuzione, sicurezza e immunocompatibilità delle nanoparticelle; protein corona, interazioni con il sistema immunitario e aspetti regolatori.
- Tecniche avanzate per lo studio del destino biologico delle nanoparticelle: imaging in vivo, tracciamento multimodale, modelli cellulari avanzati, organoidi e sistemi organ-on-chip.
- Trafficking intracellulare, meccanismi di internalizzazione, targeting subcellulare e rilascio intracellulare di farmaci e biomolecole.
- Nanomedicina biomimetica: nanoparticelle rivestite con membrane cellulari, esosomi, vescicole extracellulari e sistemi bioispirati.
- Biomateriali avanzati per medicina rigenerativa e ingegneria tissutale: idrogeli intelligenti, biomateriali responsivi agli stimoli e biofabbricazione.
- Nanorobot, microrobot biomedicali e sistemi intelligenti per diagnosi, terapia e medicina interventistica.
- Intelligenza artificiale e approcci data-driven per la progettazione, ottimizzazione e sviluppo traslazionale di nanomedicine.
- Aspetti di trasferimento tecnologico, produzione GMP, valutazione preclinica e clinica, regolamentazione e prospettive future della nanomedicina.
Laboratorio:
Preparazione, funzionalizzazione, drug-loading e caratterizzazione di nanoparticelle a base lipidica. Analisi critica dei risultati per la potenziale traslabilità alle fasi pre-cliniche. Panoramica della strumentazione utile per la ricerca scientifica nel campo delle nanotecnologie e della nanomedicina.
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica, biochimica e biologia.
Modalità didattica
20 ore (10 lezioni da 2 ore) : Didattica Erogativa (DE), Lezioni frontali, attività in presenza
8 ore (4 lezioni da 2 ore): Didattica Erogativa (DE), Lezioni frontali, attività in remoto sincrona
4 ore (2 attività da 2 ore): Didattica Interattiva (DI), Esercitazione, attività in presenza
24 ore (6 attività da 4 h): Didattica Interattiva (DI), Laboratorio, attività in presenza
Materiale didattico
Review e articoli pubblicati su riviste internazionali verranno indicati durante il corso.
Materiale didattico utilizzato a lezione (slides).
Tutto verrà caricato sulla piattaforma e-learning.
Testi consigliati:
- Understanding Nanomedicine - An Introductory Textbook By Rob Burgess. ISBN 9789814316385. Jenny Stanford Publishing
- The Handbook of Nanomedicine (English Edition) 3° Edizione By Kewal K. Jain. ISBN-10 1493983547. Humana Pr Inc
Periodo di erogazione dell'insegnamento
1° semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame: prova scritta individuale:
12 test a risposta chiusa (vero/falso, risposta multipla) da 2 punti ciascuna inerenti alle lezioni frontali (DE)
1 test a risposta chiusa (vero/falso, risposta multipla) da 2 punti inerente alle attività di laboratorio (DI)
1 domanda aperta (saggio breve) da massimo 4 punti inerente a tutto il programma
da completare in 30 minuti.
L'esame è valutato positivamente con un punteggio pari o superiore a 18/30. Le domande proposte nella prova scritta saranno costruite in modo tale da indurre lo studente a ragionare dal punto di vista biochimico e bio/nanotecnologico, a comprendere le unità di misura e ad essere in grado di valutare le abilità e le competenze acquisite sulla base agli obiettivi del corso.
Non sono previste prove in itinere.
Orario di ricevimento
Su appuntamento scrivendo a: francesca.re1@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
The course aims to provide an understanding of the techniques, tools, and strategies used for the design, characterization, and validation of nanotechnologies (and nanoparticles) in the medical field, for the therapy, prevention and diagnosis of human diseases. The course is focused on understanding the development process of a (nano)drug, from the laboratory to the clinic.
Knowledge and understanding – At the end of the Nanomedicine course, students will be able to understand and integrate interdisciplinary knowledge relevant to nanobiotechnological research methodologies. They will know and understand the fields of application of nanomedicine.
Applying knowledge and understanding – By the end of the course, students should be able to use the acquired knowledge to understand the potential of nanotechnologies in the medical field.
Making judgements – Upon completion of the course, students will be able to understand the development pathway of a (nano)drug, from the laboratory to clinical application. They will be able to integrate information from different fields (biology, medicine, technology) to understand and interpret nanomedicine.
Communication skills – By the end of the course, students will have acquired appropriate scientific terminology and will be able to clearly and accurately present the topics covered.
Learning skills – At the end of the course, students will be able to critically understand and evaluate scientific literature in the field of nanomedicine.
Contents
Fundamentals of nanotechnology and nanomedicine; major classes of nanocarriers and nanomaterials for medical applications; nanoparticle multifunctionalization strategies; applications of nanomedicine in oncology and in neurological and neurodegenerative diseases; pharmacokinetics, biodistribution, and nanotoxicology; advanced techniques for nanoparticle characterization and biological investigation; biomimetic approaches; advanced biomaterials; nanorobotics; and technology transfer and translational aspects of nanomedicine.
Detailed program
Lectures:
- Fundamentals of nanotechnology and nanomedicine: physicochemical principles at the nanoscale, nano–bio interactions, and rational design of nanomaterials for biomedical applications.
- Major classes of nanocarriers and nanomaterials for medical applications (lipid nanoparticles, polymeric and inorganic nanoparticles, biomimetic nanomaterials, extracellular vesicles, and exosomes), including methods for their synthesis, manufacturing, characterization, and quality control.
- Functionalization and multifunctionalization strategies for nanoparticles aimed at active targeting, controlled drug release, multimodal imaging, and theranostic applications.
- Nanomedicine for the delivery of biologics and nucleic acid therapeutics, including mRNA, siRNA, and CRISPR/Cas-based gene-editing systems.
- Applications of nanomedicine in oncology: targeted drug delivery, cancer immunotherapy, combination therapies, and precision medicine approaches.
- Applications of nanomedicine in neurological and neurodegenerative diseases: blood–brain barrier targeting, neuroimaging, and innovative therapeutic strategies.
- Pharmacokinetics, biodistribution, safety, and immunocompatibility of nanoparticles, including protein corona formation, immune interactions, and regulatory considerations.
- Advanced methodologies for studying the biological fate of nanoparticles, including in vivo imaging, multimodal tracking, advanced cellular models, organoids, and organ-on-chip systems.
- Intracellular trafficking, cellular uptake mechanisms, subcellular targeting, and intracellular delivery of drugs and biomacromolecules.
- Biomimetic nanomedicine: cell membrane-coated nanoparticles, extracellular vesicles, exosomes, and bioinspired delivery systems.
- Advanced biomaterials for regenerative medicine and tissue engineering, including smart hydrogels, stimuli-responsive biomaterials, and biofabrication approaches.
- Nanorobotics, microrobotics, and intelligent nanosystems for diagnosis, therapy, and minimally invasive biomedical interventions.
- Artificial intelligence and data-driven approaches for the design, optimization, and translational development of nanomedicines.
- Translational aspects of nanomedicine, including GMP manufacturing, preclinical and clinical evaluation, regulatory pathways, and emerging future perspectives.
Laboratory:
Preparation, functionalization, drug-loading and characterization of lipid-based nanoparticles. Critical discussion of the results from the preclinical point of view. Overview of the instrumentation useful for scientific research in the field of nanotechnology and nanomedicine.
Prerequisites
Basic knowledge of chemistry, biochemistry and biology.
Teaching form
20 h (10 lessons, 2 h each): Frontal Lesson (DE), face-to-face lessons
8 h (4 lessons of 2 h each): Frontal Lesson (DE), online lessons
4 h (2 activities of 2 h each): Interactive Lesson (DI), Exercises, face-to-face lessons
24 h (6 activities of 4 h each): Interactive Lesson (DI), Laboratory, face-to-face lessons
Textbook and teaching resource
Review and articles published in international journals will be indicated during the course.
Materials used during the frontal lessons (slides).
All material will be loaded on e-learning platform.
Suggested text books:
- Understanding Nanomedicine - An Introductory Textbook By Rob Burgess. ISBN 9789814316385. Jenny Stanford Publishing
- The Handbook of Nanomedicine (English Edition) 3° Edizione By Kewal K. Jain. ISBN-10 1493983547. Humana Pr Inc
Semester
1st semester
Assessment method
Individual written examination
12 multiple-choice questions (2 marks each) on frontal lesson
1 multiple-choice questions (2 marks) on laboratory activities
1 open question (4 marks) on all the programme of the course
to be completed in 30 minutes.
The exam is positively evaluate with a score of 18/30 or higher. The questions proposed in the written exam will be constructed in such a way as to induce the student to biochemical-bio/nanotechnological reasoning, to understand the units of measurement and to be able to evaluate the skills and competences acquired according to the objectives of the course.
There are no itinere tests planned.
Office hours
On appointment writing to: francesca.re1@unimib.it