Programma
I sistemi biologici e la loro descrizione ingegneristica: l’approccio bioingegneristico e la descrizione del legame struttura-funzione nei sistemi biologici. Strutture e materiali biologici: tessuti, il collagene e la teoria del reclutamento; caratterizzazione meccanica e rottura dei materiali biologici. Sollecitazioni tempo-dipendenti: il comportamento viscoelastico e i materiali compositi e bifase. Tessuti ossei: analisi del comportamento meccanico in funzione della composizione e della struttura. La risposta dinamica e i meccanismi di rottura guarigione e rimodellamento. Tessuti molli: struttura e comportamento meccanico di tessuti a base di collagene e proteoglicani quali tendini, legamenti e derma. I modelli di materiali compositi di Maxwell e Voigt. Tessuti multifase: modelli e applicazioni a cartilagine e disco intervertebrale; le teorie della lubrificazione applicate alla cartilagine articolare. I modelli viscoelastici lineari di Maxwell, Voigt e Kelvin. Tessuto vascolare: architettura della parete dei vasi, modelli per il calcolo dello stato di sollecitazione dei vasi. Tessuti attivi: origine della contrattilità, le proteine motore, il sarcomero, il muscolo scheletrico, cardiaco e liscio; l’energetica della contrazione muscolari. Elementi di fluidodinamica: la viscosità; fluidi ideali e fluidi viscosi; fluidi comprimibili e fluidi incomprimibili; moto laminare e moto turbolento; il numero di Reynolds e il numero di Womersley; flusso in condotti; equazione di Bernoulli; perdite di carico; equazione di Poiseuille; curve caratteristiche di pompe e circuiti; reti a parametri concentrati. Equazioni di Navier-Stokes. Tessuti liquidi: reologia del sangue e del liquido sinoviale.
Appunti