Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Inżynieria biomateriałów

Koordynator przedmiotu:

Kolesińska Beata, dr hab. inż. Bociąga Dorota, dr inż.

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia I stopnia

Program:

Biogospodarka

Grupa przedmiotów:

obowiązkowe

Kod przedmiotu:

1110-BG000-ISP- 4001

Semestr nominalny:

4 / rok ak. 2022/2023

Liczba punktów ECTS:

4

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

Wyk. Ćw. Lab. Proj. Sem. Inne Suma godzin w semestrze 30 0 15 15 0 0 60 Udział w konsultacjach 5 Udział w pisemnych i/lub praktycznych formach weryfikacji 1 Przygotowanie do kolokwium pisemnego z wykładów 15 Przygotowanie do kolokwium pisemnego z ćwiczeń laboratoryjnych 10 Przygotowanie raportów z ćwiczeń laboratoryjnych 6 Przeszukiwanie baz danych literaturowych 5 Przygotowanie projektów 12 Przygotowanie prezentacji omawiających wyniki projektów 6

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

2

Język prowadzenia zajęć:

polski

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

2

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład30h
• Ćwiczenia15h
• Laboratorium15h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

ćwiczeń laboratoryjnych (laboratorium) Prezentacja własna oraz zaliczenie w formie testu otwartego (projekt) Znajomość podstawowych zagadnień z chemii organicznej, chemii związków naturalnych, fizyki, oraz biofizyki.

Limit liczby studentów:

90

Cel przedmiotu:

1. Zapoznanie studentów z obecnym stanem wiedzy o podstawach inżynierii biomateriałowej, stosowanych biomateriałach. 2. Zapoznanie studentów ze stanem obecnym i kierunkami rozwoju metod funkcjonalizowania biomateriałów, modulowania właściwości biomateriałów. Wymaganiami względem biomateriałów wykorzystywanymi w medycynie oraz badaniach in vivo i in vitro. 3. Zapoznanie studentów z podstawowymi surowcami pochodzenia naturalnego stosowanymi w wytwarzaniu biomateriałów. 4. Zapoznanie studenta z zagadnieniami dotyczącymi procesu certyfikacji biomateriału jako wyrobu medycznego.

Treści kształcenia:

Wykład 1. Biomateriały. Budowa, właściwości, charakterystyka, metody analityczne stosowane w analizie biomateriałów. Podział biomateriałów z uwzględnieniem rodzaju, funkcji, czynniki warunkujące właściwości, a tym samym możliwości zastosowania biomateriału. 2. Metody funkcjonalizacji biomateriałów. Funkcjonalizowanie peptydów/białek ? modulowanie właściwości użytkowych. Immobilizowanie peptydów/białek jako metoda ich funkcjonalizacji. Funkcjonalizacja materiałów polisacharydowych ? nowe właściwości i wykorzystanie. Funkcjonalizacja biomateriałów nukleotydowych i ich wykorzystanie. 3. Sfunkcjonalizowane biomateriały. Biomateriały sfunkcjonalizowane środkami aktywnymi farmaceutycznie. Biomateriały metaliczne i metody modyfikacji ich właściwości. Biomateriały do zastosowań w połączeniach ruchomych i implantów kostnych. Modyfikacje powierzchni biomateriałów materiałami o właściwościach antybakteryjnych. 4. Ocena modyfikacji powierzchni biomateriałów w badaniach fizyko-mechanicznych oraz testach in-vitro, in-vivo. Współpraca biomateriału i środowiska, w którym pracuje oddziaływania; badanie biomateriałów, wymagania normatywne. Ćwiczenia laboratoryjne 1. Hydroliza wybranego białka i oznaczanie składu aminokwasowego. Dobór warunków hydrolizy. Izolowanie produktów hydrolizy. Oznaczanie jakościowe otrzymanych produktów. Oznaczenia ilościowe otrzymanych produktów. Porównanie uzyskanych wyników z wynikami uzyskanymi w standardowej degradacji Edmana. 2. Synteza i właściwości biomateriałów peptydowych (scafolds) użytecznych w medycynie regeneracyjnej. Synteza peptydów ulegających agregacji. Metody agregacji. Badania uzyskanych agregatów o właściwościach scafoldów do regeneracji tkanek. 3. Prezentacja biomateriałów dostępnych na rynku. Ocena skutków zużycia/zniszczenia implantów na podstawie wskazanych próbek. Przygotowanie własnych próbek z różnego rodzaju biomateriałów, obserwacje i prowadzenie procesów modyfikacji biomateriałów, obserwacje mikroskopowe. 4. Metody modyfikacji biomateriałów metalicznych 5. Elektrochemiczne metody modyfikacji powierzchni biomateriałów. Metody wytwarzania powłok TiO2. Powłoki węglowe, rodzaje i ich metody wytwarzania. Projekt 1. Zaprojektowanie w oparciu o dane literaturowe wybranych metod sfunkcjonalizowania biomateriałów. 2. Proces certyfikacji biomateriału jako wyrobu medycznego

Metody oceny:

wykład: kolokwium pisemne, laboratorium: kolokwia cząstkowe do ćwiczeń laboratoryjnych oraz pisemne raporty z ćwiczeń laboratoryjnych, projekt: prezentacja własna studentów oraz test pisemny z prezentowanego materiału Formy sprawdzenie osiągnięć efektów kształcenia Efekt kształcenia 1-5:kolokwium pisemne (wykłady) Efekt kształcenia 6-8: kolokwia pisemne z ćwiczeń laboratoryjnych, pisemne raporty z ćwiczeń laboratoryjnych oraz obserwacja aktywności na zajęciach (ćwiczenia laboratoryjne) Efekt kształcenia 9-10 prezentacja własna studentów oraz test pisemny z prezentowanego materiału (projekt) Efekty kształcenia 11-12 obserwacja aktywności na zajęciach (ćwiczenia laboratoryjne) Ocena końcowa z przedmiotu składa się w 60 % z oceny z kolokwium pisemnego z wykładu, 20 % z oceny z laboratorium, 20% z oceny z projektu.

Egzamin:

nie

Literatura:

1. Biomateriały, Adam Voelkel, Katarzyna Adamska, 2011, Wydawnictwo Politechniki, Poznańskiej, Poznań, ISBN 978-83-7775-028-5 2. Biomateriały, Marciniak J., Wydawnictwa Politechniki Śląskiej, 2013, ISBN: 978-83-7880-062-0 3. Biomateriały, Milewski G., Politechnika, 2012, ISBN 978-83-7242-620-8 4. Tom 4 BIOMATERIAŁY, w ramach 9-tomowej monografii "Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000", Stoch, L., Błażewicz. S., Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, ISBN: 9788387674588 5. Naturalne związki organiczne, Kołodziejczyk, A., Wydawnictwo Naukowe PWN, 2012 1. Biomaterials Science, Third Edition: An Introduction to Materials in Medicine, 2012, Ratner B. D., Hoffman A. S., Schoen F. J., Lemons J. E., ISBN-13: 978-0123746269 2. Biomaterials. An Introduction, 2007, Park J., Lakes, R. S., Springer, ISBN 978-0-387-37880-0 3. An Introduction to Biomaterials, Second Edition, Hollinger J. O., 2011, CRC Press, ISBN 9781439812563

Witryna www przedmiotu:

-

Uwagi:

-

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W_01

Wymienić omówić budowę, właściwości oraz charakterystykę najważniejszych klas biomateriałów
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W_02

Zna podstawowe metody modulowania właściwości biomateriałów
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W_03

Zna podstawowe zasady sfunkcjonalizowania biomateriałów, mających na celu poprawę ich funkcjonalności
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03, K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W_04

Potrafi wskazać grupy związków pochodzenia naturalnego użytecznych w wytwarzaniu nowych biomateriałów, potrafi wskazać metody ich modyfikowania mające na celu zastosowanie surowców odnawialnych w inżynierii biomateriałowej
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W_05

Potrafi omówić właściwości biomateriałów sfunkcjonalizowanych wybranymi farmaceutykami
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03, K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W_06

Potrafi wskazać metody analityczne stosowane w analizie białek, peptydów, aminokwasów i wykorzystać praktycznie standardowe techniki analityczne dla tej klasy biomateriałów
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W_07

Potrafi zaprojektować i otrzymać proste biomateriały peptydowe ulegające agregacji do materiałów stosowanych w medycynie regeneracyjnej
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W_08

Potrafi zaprojektować metody tworzenia i ścieżki technologiczne mające na celu uzyskiwanie nowych materiałów
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U_01

Zna podstawowe metody modulowania właściwości biomateriałów
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U_02

Zna podstawowe zasady sfunkcjonalizowania biomateriałów, mających na celu poprawę ich funkcjonalności
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U_03

Potrafi wskazać metody analityczne stosowane w analizie białek, peptydów, aminokwasów i wykorzystać praktycznie standardowe techniki analityczne dla tej klasy biomateriałów
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U_04

Potrafi zaprojektować i otrzymać proste biomateriały peptydowe ulegające agregacji do materiałów stosowanych w medycynie regeneracyjnej
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08, K_U16
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U_05

Zna podstawowe metody modyfikacji biomateriałów metalicznych
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U10, K_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U_06

Potrafi zaprojektować metody tworzenia i ścieżki technologiczne mające na celu uzyskiwanie nowych materiałów
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U05, K_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U_07

Zna podstawowe zagadnienia procesów certyfikacji biomateriałów
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U14
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U_08

Zna podstawowe zasady Bezpieczeństwa i Higieny Pracy panującymi w laboratorium
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U11
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U_09

Analizować oraz poprawnie interpretować wyniki doświadczeń w celu wyciągnięcia logicznych wniosków
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U07, K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K_01

Potrafi wskazać metody analityczne stosowane w analizie białek, peptydów, aminokwasów i wykorzystać praktycznie standardowe techniki analityczne dla tej klasy biomateriałów
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K03
Powiązane charakterystyki obszarowe: