Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Nanotechnologia medyczna

Koordynator przedmiotu:

dr inż. Michał Wojasiński

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia II stopnia

Program:

Inzynieria Chemiczna i Procesowa

Grupa przedmiotów:

obowiązkowe

Kod przedmiotu:

1070-ICIPN-MSP-201

Semestr nominalny:

2 / rok ak. 2020/2021

Liczba punktów ECTS:

6

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

1. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim wynikające z planu studiów 90 2. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim w ramach konsultacji, egzaminów, sprawdzianów etc. 15 3. Godziny pracy samodzielnej studenta w ramach przygotowania do zajęć oraz opracowania sprawozdań, projektów, prezentacji, raportów, prac domowych etc. 25 4. Godziny pracy samodzielnej studenta w ramach przygotowania do egzaminu, sprawdzianu, zaliczenia etc. 20 Sumaryczny nakład pracy studenta 150

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

-

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

-

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład45h
• Ćwiczenia0h
• Laboratorium60h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Zaliczenie: matematyki, chemii fizycznej, chemii organicznej.

Limit liczby studentów:

-

Cel przedmiotu:

1. Przedstawienie historii nanotechnologii i nanomateriałów od czasów starożytnych poprzez prace Faradaya po dzisiejsze badania i trendy rozwojowe. 2. Omówienie podstaw nanofizyki i nanochemii, przedstawienie zjawisk stojących za właściwościami nanomateriałów. 3. Przedstawienie metod badania właściwości nanomateriałów. 4. Procesy zachodzące na granicy faz pomiędzy organizmem żywym i materią nieożywioną. 5. Przedstawienie zagadnień hodowli komórkowych i ich zastosowania przy ewaluacji nanomateriałów. 6. Przedstawienie zastosowań i metod otrzymywania nanomateriałów w medycynie. 7. Przedstawienie zastosowań i metod otrzymywania nanomodyfikacji powierzchni do celów medycznych.

Treści kształcenia:

Wykład 1. Wprowadzenie do nanotechnologii – omówienie pierwszych zastosowań i metod otrzymywania nanomateriałów. 2. Podstawy nano-chemii i nano-fizyki - przedstawienie zjawisk stojących za właściwościami nanomateriałów. 3. Metody badania nanomateriałów – przedstawienie pośrednich i bezpośrednich technik badania właściwości nanomateriałów. 4. Podstawy farmakokinetyki, farmakodynamiki i procesów kontrolowanego podawania leków 5. Podstawy hodowli komórkowych – przedstawienie podstawowych zagadnień zakładania, prowadzenia oraz kończenia hodowli komórkowej. 6. Procesy zachodzące na granicy faz pomiędzy organizmem żywym i materią nieożywioną, losy nano-obiektów w organizmie – biozgodność, procesy immunologiczne odrzucenia ciała obcego, procesy opsonizacji, wchłanianie nanocząstek przez komórki. 7. Metody otrzymywania nanocząstek do celów medycznych – omówienie technologii produkcji nanocząstek do celów medycznych stosowanych obecnie na skalę przemysłową oraz w laboratoriach. 8. Metody modyfikacji powierzchni wyrobów medycznych – przedstawienie technik stosowanych w przemyśle i badanych w laboratoriach a przeznaczonych do celowej modyfikacji powierzchni wyrobów medycznych. 9. Metody wytwarzania rusztowań tkankowych – przedstawienie procesów wytwarzania rusztowań tkankowych, otrzymywanie nanowłókien, otrzymywanie rusztowań kostnych. 10. Środowisko prawne dotyczące rejestracji leków i wyrobów medycznych. Laboratorium 1. Otrzymywanie nanowłókien z polimerów medycznych metodą elektroprzędzenia i rozdmuchu roztworu polimeru. Wykonanie próbek i przeprowadzenie pomiarów ich właściwości. Własnoręczne wykonanie materiałów do kolejnych ćwiczeń, do oznaczenia ich własności biologicznych. 2. Otrzymywanie nanocząstek polimerowych ze znacznikiem fluorescencyjnym. 3. Otrzymywanie biodegradowalnych nanocząstek ceramicznych metodą precypitacji z zastosowaniem inhibitorów wzrostu kryształów. 4. Nauka podstawowych metod pracy z komórkami, nauka obsługi mikroskopu optycznego i konfokalnego, nauka precyzyjnego pipetowania, zasady pracy jałowej w laboratorium komórkowym, metody barwienia komórek i oznaczania toksyczności. Zakładanie hodowli komórek zwierzęcych, jej prowadzenie i zakończenie. 5. Właściwości biologiczne nanomateriałów. Poznanie metod stosowanych w dopuszczaniu nowych materiałów do zastosowań medycznych. Techniki hodowli komórek zwierzęcych stosowanych w testach toksyczności nanomateriałów. Wykonanie testu toksyczności zawiesiny nanocząstek na linii komórkowej fibroblastów mysich zgodnie z normą ISO. 6. Hodowle komórek ludzkich na otrzymanych nano-modyfikowanych materiałach – rusztowaniach tkankowych. Celem jest pokazanie studentom jak nano-modyfikacje materiałów wpływają na wzrost i zachowanie się komórek ludzkich. Przeprowadzenie hodowli oraz testu cytotoksyczności własnoręczne wykonanych (podczas poprzednich ćwiczeń) nanomateriałów zgodnie z normą ISO 10993. 7. Odczytywanie i omówienie wyników testów długotrwałych. Powtarzanie eksperymentów które się nie powiodły ze względu na zakażenia i błędy metodyczne. 8. Kolokwium zaliczeniowe.

Metody oceny:

1. egzamin pisemny 2. kolokwium 3. praca domowa 4. sprawozdanie

Egzamin:

tak

Literatura:

1. L. Cademartiri, G.A. Ozin, „Nanochemia”, Wydawnictwo PWN, Warszawa, 2017. 2. S. Stokłosowa, „Hodowle Komórek i Tkanek”, Wydawnictwo PWN, Warszawa, 2012. 3. Red. K. Żelechowska „Nanotechnologia w praktyce”, Wydawnictwo PWN, Warszawa, 2016. 4. Red. A. Świderska-Środa, W. Łojkowski, M. Lewandowska, K.J. Kurzydłowski, „Świat nanocząstek”, Wydawnictwo PWN, Warszawa, 2016. 5. G.A. Ozin, A.C. Arsenault, L. Cademartiri, “Nanochemistry. A Chemical Approach to Nanomaterials”, The Royal Society of Chemistry, 2009. 6. R.I. Freshney, “Culture of Animal Cells. A Manual of Basic Technique and Specialized Applications”, Wiley-Blackwell, 2010. 7. A.L. Yarin, B. Pourdeyhimi, S. Ramakrishna, “Fundamentals and Applications of Micro- and Nanofibers”, Cambridge University Press, 2014. 8. Red. M. Lewandowska, K.J. Kurzydłowski, „Nanomateriały inżynierskie konstrukcyjne i funkcjonalne”, Wydawnictwo PWN, 2010.

Witryna www przedmiotu:

-

Uwagi:

Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie pozytywnych ocen z części wykładowej i laboratoryjnej. Ocenę końcową z przedmiotu Nanotechnologia Medyczna stanowi średnia ważona ocen uzyskanych z części wykładowej i laboratoryjnej, przy czym waga oceny z części wykładowej wynosi 0,6, zaś z części laboratoryjnej - 0,4. W przypadku nieuzyskania zaliczenia przedmiotu konieczne jest jego powtórzenie w kolejnym cyklu realizacji zajęć, przy czym powtórzeniu podlega jedynie ta część przedmiotu (wykład i/lub laboratorium), z której student nie uzyskał oceny pozytywnej.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W1

Ma specjalistyczną wiedzę dotyczącą procesów realizowanych w nanoskali.
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Charakterystyka W2

Posiada wiedzę o właściwościach i metodach otrzymywania nanostruktur oraz o metodach pomiarowych stosowanych w nanotechnologii.
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Charakterystyka W3

Posiada wiedzę o rodzajach i technikach działalności zawodowej zgodnie ze strategią rozwoju.
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_W11
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WK, P7U_W

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U1

Posiada umiejętność korzystania ze źródeł literaturowych oraz zasobów internetowych posługując się terminologią z zakresu nanotechnologii medycznej zarówno w języku polskim jak i angielskim.
Weryfikacja: praca domowa
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o

Charakterystyka U2

Potrafi planować i prowadzić badania w celu wytworzenia nanocząstek lub innych nanostruktur (korzystać z przyrządów pomiarowych) oraz interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski Potrafi zaprojektować syntezę nanocząstek lub innych nanostruktur.
Weryfikacja: kolokwium, sprawozdanie
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o

Charakterystyka U3

Potrafi dobrać technikę przetwarzania produktów farmaceutycznych, zależności od ich przeznaczenia oraz określić strategię prowadzenia procesów przetwarzania farmaceutyków w celu osiągnięcia pożądanych form końcowych.
Weryfikacja: kolokwium, sprawozdanie
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka KS1

Rozumie potrzebę dokształcania się i podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i osobistych.
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_K, I.P7S_KK

Charakterystyka KS2

Posiada wiedzę o zagrożeniach i zaletach niesionych przez nanotechnologię.
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_K02
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KR, P6U_K