Scuola di Medicina e Chirurgia

Obiettivi del Corso e Risultati di apprendimento attesi

Il corso affronta argomenti di chimica farmaceutica, fisica tecnica ambientale e sistemi per l’energia e l’ambiente, con l’obiettivo di fornire una formazione interdisciplinare sui principi fondamentali e le loro applicazioni.

Modulo di Chimica Farmaceutica:

Questo modulo ha lo scopo di fornire le conoscenze chimiche essenziali per comprendere le strutture dei farmaci, i loro meccanismi di azione su specifici target macromolecolari e le principali fasi del processo di scoperta dei farmaci. L’obiettivo finale è permettere agli studenti di acquisire una solida base chimica per comprendere il funzionamento dei farmaci.

Modulo di Fisica Tecnica Ambientale:

Il modulo si concentra sui principi della termodinamica, fornendo agli studenti le conoscenze necessarie per applicarli in contesti pratici e per analizzare le proprietà     delle     trasformazioni     termodinamiche.     Inoltre,     gli    studenti apprenderanno  i  concetti  fondamentali  relativi  al  comfort termo-igrometrico

negli ambienti confinati, essenziali per comprendere e gestire condizioni ambientali ottimali.

Modulo di Sistemi per l’Energia e l’Ambiente:

Questo modulo si propone di analizzare le possibilità di sviluppo dei sistemi di conversione energetica convenzionali basati su fonti fossili, affrontando inoltre il tema della diversificazione delle fonti. Saranno presentate tecnologie innovative per l’uso di fonti rinnovabili, con un focus particolare sull’energia solare ed eolica.

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:

-Comprendere le basi chimiche dell’azione dei farmaci e il loro impatto su target specifici.

-Applicare i principi della termodinamica alle trasformazioni energetiche e valutare le proprietà di tali processi.

-Acquisire conoscenze sui sistemi energetici convenzionali e rinnovabili, sviluppando capacità di analisi e valutazione critica degli stessi.

Il corso mira a fornire una preparazione completa, combinando teoria e applicazioni pratiche per favorire una visione integrata dei temi trattati.

Programma

Modulo di Chimica Farmaceutica:

1. Organizzazione del corso e panoramica dei farmaci attraverso i premi Nobel.
2. Richiami di base per la Chimica Farmaceutica.
3. Atomi, orbitali, ibridizzazione nel C, ordine di legame.
4. Analisi conformazionale di alcani e cicloalcani.
5. Nomenclatura gruppi di base e stereochimica.
6. Gruppi fondamentali e reattività chimica.
7. Nomenclatura eterocicli.
8. Biologia strutturale e scoperta dei farmaci.
   1. Proteine e amminoacidi:
9. Diversità strutturale e funzionale delle
10. Collegamenti tra la sequenza, la conformazione e la

• Amminoacidi: i mattoni delle

1. Da amminoacidi a
2. Geometria di proteine e
3. Struttura delle

• Struttura
• Struttura

1. Superstruttura secondaria (Motifs).
2. Struttura
3. Struttura

• Classificazione delle

1. Acidi nucleici, struttura e funzione:
2. Struttura di DNA ed
3. DNA: materiale genetico, variabilità e struttura

• I mattoni degli acidi nucleici (Base azotate, zuccheri, gruppi fosfato).

1. Assemblaggio dei
2. Nomenclatura di nucleotidi e
3. La struttura a doppia elica (Eliche antiparallele, rete di legami idrogeno, interazioni tra basi azotate dello stesso filamento, stacking, solchi maggiore e minore).

• Altre conformazioni di DNA (Conformazione G-Quadruplex).
• Confronto strutturale DNA vs

1. Conformazioni di
2. Scoperta, progettazione e sviluppo di nuovi
   1. Definizioni
   2. Tempi e investimenti
   3. Ruolo della Chimica
   4. Schema generale della scoperta di nuovi
   5. Processo di scoperta di farmaci:
3. Scoperta casuale (serendipity).
4. Scoperta da composti

• Screening sistematico.

1. Ottimizzazione da composti bioattivi (farmaci noti).
2. Approcci sintetici
3. Progettazione

 

Modulo Sistemi Energia E Ambiente:

Grandezze fisiche e unità di misura Descrizione di un sistema termodinamico Grandezze di stato

Le scale di temperatura

Le forme di energia - Energia Meccanica - Energia Interna Scambi di energia con l'esterno - Calore – Lavoro

Primo principio della termodinamica per sistemi chiusi Lavoro di variazione di volume

Primo principio della termodinamica per sistemi aperti Principio di conservazione della massa e dell'energia Lavoro di pulsione

Entalpia

Sistemi aperti a flusso stazionario

Cenni su dispositivi a flusso stazionario: Espansori, Compressori, Valvole di laminazione

Capacità termica e calori specifici Equazione di stato dei gas perfetti

Le trasformazioni reversibili dei gas ideali

Cambiamenti di stato e diagrammi termodinamici: T-v e p-v Liquido saturo e vapore saturo

Miscela satura liquido/vapore

Vapore surriscaldato e liquido sottoraffreddato Enunciati del Secondo Principio della Termodinamica La funzione Entropia

Equazioni di Gibbs

La valutazione del microclima termico Scambi termici uomo-ambiente termico

Fisiologia degli scambi termici del corpo umano L'equazione di bilancio termico

Gli ambienti termici moderati ed il comfort termico

Cenni sullo standard ISO 7730 e gli indici di confort PPD-PMV

Modulo Fisica Tecnica Ambientale:

Il problema energetico e II fabbisogno energetico mondiale Le fonti energetiche esauribili e rinnovabili

Il consumo delle fonti energetiche fossili e alternative Il problema del dispacciamento

Richiami di termodinamica - Ciclo diretto e inverso di Carnot Efficienza di una Macchina Termica

Macchine Frigorifere, pompe di calore e loro efficienza Motori a combustione interna

Cicli ideali di riferimento per il ciclo Otto e il ciclo Diesel Efficienza del ciclo Otto e del ciclo Diesel

Macchine termiche a gas: impianti a circuito chiuso ed aperto Elementi costituenti un impianto termico a gas

Il ciclo Joule-Brayton, il suo rendimento, la rigenerazione termica, la compressione interrefrigerata e la post combustione

Il ciclo di Carnot nelle macchine termiche a vapore Il ciclo Rankine a vapor saturo e il ciclo Hirn

Rendimenti di Rankine e di Hirn e metodi di miglioramento del rendimento: surriscaldamento, rigenerazione, spillamento

Impianti solari

Il corpo nero, la legge di Stefan-Boltzmann, la legge di Wien

La radiazione solare, la potenza incidente sulla terra e costante solare Assorbimento, diffusione e riflessione della radiazione solare in atmosfera

La radiazione solare in funzione della posizione geografica, delle condizioni di atmosfera, della declinazione solare, dell'angolo di zenit e di azimut Irraggiamento al suolo (componente diretta, diffusa e riflessa)

Impianti solari termici, termodinamici e fotovoltaici

Orientamento dei pannelli solari (angolo di tilt e angolo di azimut) Tipologie di pannello fotovoltaico

Posizionamento dei pannelli e sistemi di inseguimento solare

Classificazione degli impianti eolici in funzione della potenza nominale, dell'asse e della collocazione

I principali componenti di una turbina eolica

L'effetto di portanza di una pala eolica e l'angolo di pitch Velocità di avvio, di cut-in e di cut-out

Sensori di misura della velocità del vento

Metodi di registrazione ed analisi della velocità del vento

La circolazione ventosa sulla terra, venti prevalenti in area mediterranea

L'impatto ambientale dei parchi eolici

Descrittori di Dublino per il corso

Risultati di apprendimento previsti   DD1 Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine dello studio lo studente dovrà aver acquisito:     Descrittore di Dublino 1: conoscenza e capacità di comprensione (che cosa lo/la studente/studentessa conosce al termine dell’insegnamento); Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di aver acquisito le seguenti conoscenze: -                    Conoscere i principi fondamentali della fisica tecnica e della chimica industriale: ·       Comprendere le leggi della termodinamica, la trasmissione del calore e le loro applicazioni nei sistemi energetici e industriali. ·       Acquisire conoscenze sui processi chimici industriali, inclusi i metodi di sintesi, trasformazione e utilizzo di composti chimici e materiali. ·         Conoscere le strutture chimiche dei farmaci, i loro meccanismi di azione su target macromolecolari specifici e le fasi principali del processo di scoperta e sviluppo dei farmaci. -                    Comprendere il comportamento termodinamico dei materiali e delle sostanze: ·       Analizzare le proprietà fisiche e chimiche di materiali e fluidi in condizioni operative differenti. ·       Interpretare i processi di trasformazione energetica e chimica, con particolare riferimento all’efficienza e alla sostenibilità. -

 

DD2 Conoscenza e capacità di comprensione applicate	Descrittore di Dublino 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione (che cosa lo/la studente/studentessa sa fare al completamento dell’insegnamento ovvero quali sono le competenze che ha acquisito);   Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di: -  Applicare i principi della termodinamica e della chimica industriale per analizzare e ottimizzare processi energetici e chimici. -  Valutare le prestazioni di sistemi di conversione energetica, sia convenzionali che basati su fonti rinnovabili. -  Interpretare i dati sperimentali relativi a fenomeni termodinamici, processi chimici e trasformazioni energetiche. -  Analizzare le fasi principali del processo di scoperta e sviluppo dei farmaci.
DD3-5 Competenze trasversali	Descrittore di Dublino 4: capacità di comunicare quanto si è appreso (anche in questo caso si devono predisporre attività mirate allo sviluppo, nello/a studente/studentessa, della capacità di comunicare/trasmettere quanto appreso);   Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di -  Presentare in modo chiaro e strutturato i principi fondamentali della fisica tecnica, della chimica industriale e della chimica farmaceutica, adattando il linguaggio tecnico al pubblico di riferimento (tecnico o non tecnico). -  Utilizzare correttamente la terminologia scientifica e tecnica per descrivere processi termodinamici, trasformazioni energetiche e chimiche, e il funzionamento dei farmaci su target biologici. -  Redigere relazioni, report o presentazioni che sintetizzino i risultati di analisi, calcoli, o esperimenti relativi ai temi trattati nel corso. -  Rispondere in modo pertinente e rigoroso a domande o obiezioni, dimostrando padronanza dei contenuti e capacità di riflessione critica.
	-                    Contribuire attivamente a lavori di gruppo, comunicando in modo efficace con colleghi e docenti. -                    Sviluppare capacità di ascolto e integrazione di idee diverse per la risoluzione di problemi complessi.
	Descrittore di Dublino 5: capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita (occorre indicare quali siano gli strumenti forniti affinché lo studente sappia, al termine dell’insegnamento, proseguire autonomamente nello studio).   Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di   •  Capacità di apprendere in modo autonomo •  Leggere e comprendere un articolo scientifico •  Seguire un insegnamento complesso di alta formazione.

Stima dell’impegno orario richiesto per lo studio individuale del programma

150 ore, di cui 102 di studio individuale.

Risorse per l'apprendimento

Testi di riferimento

Libri di testo “Introduzione alla Chimica Farmaceutica” Autore: Patrick - Editore: Edises Termodinamica Applicata, M. A. Cucumo, V. Marinelli, Pitagora editrice, Bologna

 

	Ulteriori letture consigliate per approfondimento “Chimica Organica” Autori: Brown, Foote, Iverson - Editore: Edises “Farmacocinetica e Farmacodinamica su Basi Chimico-Fisiche” Autore: Greco - Editore: Loghia. “The Med. Chem. & Drug Design Courseware” Molecular Conceptor Sinergix Inc. Elementi di Termodinamica Applicata, A. Cesarano P. Mazzei, Liguori editore, Napoli
Note ai testi di riferimento	Materiali integrativi forniti dal docente nel corso delle lezioni
Materiali didattici	Il materiale didattico sarà fornito previo contatto con i docenti.

Modalità di frequenza

Obbligatoria.

Le modalità sono indicate dall’art. 8 del Regolamento didattico d’Ateneo.

Modalità di accertamento

Modalità di verifica dell’apprendimento		L’esame si svolgerà sotto forma di quiz a risposta multipla e domande a risposta aperta, con l’opzione, a discrezione dello studente, di integrare la prova scritta con un colloquio orale. Sono previste prove di valutazione in itinere.
Criteri di valutazione		Il punteggio complessivo dell’esame è calcolato attraverso la somma della media aritmetica dei voti in trentesimi ottenuta dallo studente/ssa.
Criteri di misurazione dell'apprendimento e di attribuzione del voto finale		Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18.
Risultati	Conoscenza e comprensione argomento		Capacità di analisi e sintesi	Utilizzo di referenze
Non idoneo	Importanti carenze. Significative inaccuratezze		Irrilevanti. Frequenti generalizzazioni. Incapacità di sintesi	Completamente inappropriato
18-20	A livello soglia. Imperfezioni evidenti		Capacità appena sufficienti	Appena appropriato
21-23	Conoscenza routinaria		È in grado di analisi e sintesi corrette. Argomenta in modo logico e coerente.	Utilizza le referenze standard
24-26	Conoscenza buona		Ha capacità di a. e s. buone gli argomenti sono espressi coerentemente, ha capacità minime di utilizzo delle nozioni apprese.	Utilizza le referenze standard
27-29	Conoscenza più che buona		Ha notevoli capacità di a. e s., ha capacità medie di utilizzo delle nozioni apprese.	Ha approfondito gli argomenti
30 - 30L	Conoscenza ottima		Ha notevoli capacità di a. e s., ha capacità buone/ottime di utilizzo delle nozioni apprese.	Importanti approfondimenti