00088 - CHIMICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede una preparazione che gli permetta di conoscere: a) le nozioni di base di chimica generale b) i rapporti che intercorrono tra struttura molecolare e ruolo biologico dei principali composti presenti nel corpo umano e dei comuni fattori nutrizionali c) i principi mediante i quali questi composti possono interagire tra loro e modificarsi per consentire alle cellule di svolgere le funzioni di base e specializzate. In particolare lo studente è in grado di: • conoscere le proprietà' dell'acqua, delle soluzioni, degli acidi, delle basi e dei sali, con particolare riferimento alle strutture inorganiche e cristalline presenti nei tessuti dentali; • identificare le proprietà’ chimiche, le caratteristiche strutturali, l’organizzazione molecolare e l’orientamento spaziale, dei carboidrati, dei lipidi, delle proteine e degli acidi nucleici, riferendole alle principali funzioni biologiche che essi svolgono nel corpo umano e, in particolare, nei tessuti dentali; • interpretare i processi di produzione energetica cellulare riferendoli alle leggi della termodinamica; • conoscere i principi che regolano i meccanismi della catalisi enzimatica; • utilizzare le conoscenze acquisite per definire e interpretare le basi biochimiche e molecolari di alcuni importanti processi fisiologici e fisiopatologici che riguardano l’apparato stomatognatico;

Contenuti

Struttura cristallina dei denti - Composizione e struttura microscopica dell'apatite nei denti e nelle ossa.  Composizione e formula dell'idrossiapatite (HA) e dell'apatite biologica. I sistemi cristallini e il grado di cristallinita'. Elementi di simmetria cristallografica. Le celle elementari e i reticoli di Bravais. Unita' asimmetrica. Gruppi puntuali (classi) e spaziali. Indici di Miller. Proprieta' e geometria dei cristalli ionici. Gruppi spaziali dei fosfati di calcio. Struttura reticolare della cella elementare dell'HA.  Evoluzione dei cristalli di fosfato di calcio in HA.

Energia reticolare dell'apatite - Caratteristiche del legame ionico. L'energia dei cristalli ionici. Energia e costante di Madelung. Energia di repulsione e di London. Termochimica ed entalpia di legame. Ciclo di Born-Haber. Calcolo dell'energia reticolare di diverse forme di apatite. Equazione di Kapustinskii e di Glasser-Jenkins.

Equilibri ionici dell'apatite - Definizione e forza degli acidi e delle basi. Costante di dissociazione acida. Cataboliti acidi cariogeni. Acidi monoprotici e poliprotici. Equazione di Henderson-Hasselbalch. Soluzioni tampone e tamponi fisiologici. Neutralizzazione. Ruolo del bicarbonato e dell'anidrasi carbonica salivare. Flusso salivare e secrezione del bicarbonato.  Solubilita' dei sali e corpo di fondo. Equilibri ionici dell'apatite nella saliva. Solubilita' molare, prodotto ionico e prodotto di solubilita'. Fattori che influenzano la solubilita' dei sali. Effetto del pH sulla solubilita' dell'apatite. Curva di Stephan e pH critico. Effetto del fluoruro sulla solubilita' dell'apatite. Il fluoruro come ione comune. Composizione chimica e formazione dei calcoli dentali. Processi intrinseci ed estrinseci di erosione dentale. Acidita' di alcuni alimenti e bevande.

Leghe dentali - Proprieta' e geometria dei solidi metallici. Definizione di lega. Processi di fusione e sinterizzazione. Leghe monofase e polifase. Soluzioni solide sostituzionali e interstiziali. Diagrammi di fase. Ruolo degli elementi metallici presenti nelle leghe dentali. Amalgama. Corrosione chimica ed elettrochimica. Potenziale standard di riduzione. Equazione di Nernst.  Corrosione galvanica, per aerazione differenziale, in fessura, per vaiolatura, intragranulare, per erosione e sotto sforzo. Corrosione dei materiali dentali e strategie di protezione. Passivazione dei metalli. Rivestimento elettrochimico ed elettroforetico. Ossidazione anodica. Ossidazione del titanio e sue forme cristalline (anatasio, rutilo). Osteointegrazione e biointegrazione. Tossicita' locale, sistemica e reazioni allergiche dei cationi metallici.

Proprieta' chimico-fisiche del biofilm dentale - Definizione di biofilm. Pellicola dello smalto. Composizione dei fluidi presenti nel biofilm dentale. Forze attrattive e repulsive tra microrganismi e superficie dentale. Struttura della parete batterica. Il peptidoglicano. Cariche negative delle pareti batteriche. Doppio strato elettrico, forza ionica e teoria DLVO. Concentrazione critica di coaggregazione (ccc). Diffusione di molecole e ossigeno tra i canali del biofilm. Modificazioni strutturali ed ecologiche del biofilm in presenza di differenti carboidrati.

Tecniche di laboratorio - Misura del pH. Centrifugazione. Elettroforesi. Spettrofotometria nel visibile, UV e a fluorescenza. Diffrattometria. Spettro di diffrazione dell'HA. Preparazione in laboratorio dell'HA. Microscopia ottica e a fluorescenza. Western blotting. Proteomica.  

Testi/Bibliografia

Michelin-Munari. Fondamenti di Chimica. CEDAM, 2008

Mathews-Van Holde-Ahern. Biochimica. Casa Editrice Ambrosiana, 2004.

Ferguson. Biologia del cavo orale. Istologia, biochimica, fisiologia. Casa Editrice Ambrosiana, 2002.

Dispense e presentazioni in formato elettronico inerenti le tecniche di laboratorio e gli approfondimenti di Chimica odontoiatrica (materiale didattico presente nel sito web del docente).

Metodi didattici

Didattica frontale, attivita' seminariali sulle tecniche di laboratorio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto unico per il C.I. di Chimica e Biochimica. Valutazione in trentesimi.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, PC

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Claudio Muscari