Předmět: Úvod do bioinženýrství

» Seznam fakult » EF » KCH
Název předmětu Úvod do bioinženýrství
Kód předmětu KCH/UBIO
Organizační forma výuky Přednáška + Cvičení
Úroveň předmětu Bakalářský
Rok studia nespecifikován
Semestr Zimní
Počet ECTS kreditů 5
Vyučovací jazyk Čeština
Statut předmětu Povinný, Volitelný
Způsob výuky Kontaktní
Studijní praxe Nejedná se o pracovní stáž
Doporučené volitelné součásti programu Není
Dostupnost předmětu Předmět je nabízen přijíždějícím studentům
Vyučující
  • Kuželová Košťáková Eva, doc. Ing. Ph.D.
Obsah předmětu
1. Úvod - Co je Bioinženýrství? Biomedicínské inženýrství - Inženýrství v moderní medicíně, vysvětlení šíře bioinženýrství, objasnění pojmů a základní dělení. 2. Bioinženýrství jako "napodobování" přírody - biomimetické principy. 3. Bioinženýrství - materiály pro biomedicínské aplikace, definice biomateriálů, biokompatibilita, biodegradabilita atd., stručná historie biomateriálů. 4. Struktura pevných látek - struktura materiálů obecně, vazby, krystalická struktura, strukturní hierarchie - mikrostruktura. 5. Biomolekulární principy - význam vody, význam pH, význam lipidů, význam makromolekul, biochemická energetika. 6. Charakterizace materiálů I - mechanické vlastnosti, termické vlastnosti, fázové diagramy, povrchové charakteristiky a adheze). 7. Charakterizace materiálů II - elektrické vlastnosti, optické vlastnosti, hustota, porozita, difuze. 8. Kovové biomateriály - nerezová ocel, titan, slitiny, problémy koroze. 9. Keramické biomateriály - struktura a vlastnosti, oxidy hliníku, oxidy zirkonu, kalcium fosfát, sklokeramika, uhlíkové materiály. 10. Polymerní biomateriály - základy polymerizace a vlastnosti polymerů, efekt strukturních modifikací a teploty, přírodní a syntetické polymery pro biomateriály. 11. Kompozity jako biomateriály - struktura, mechanické vlastnosti, aplikace, biokompatibilita. 12. Povrchové úpravy materiálů pro medicínské aplikace. 13. Reakce tkání na implantáty (biomateriály) - normální hojení, odpověď organismu na implantát, krevní kompatibilita, karcinogenita. 14. Bioinženýrství v medicínských aplikacích - úvod do drug delivery systémů, tkáňového inženýrství, nanobiotechnologie a krytů ran; principy, historie, příklady používaných materiálů a jejich testování, výzvy v napodobování přírody, příklady používaných materiálů a jejich testování. Cvičení: Laboratorní cvičení jsou zaměřena na praktické procvičení a ověření znalostí získaných v průběhu přednášek a studia doporučené literatury. Budou představeny a testovány jednoduché biomimetické materiály napodobující zajímavé přírodní materiály (například lotosový list, žraločí kůže, motýlí křídla, kosti atd.) například pomocí SEM. Ve cvičeních budou představovány základní materiálové charakteristiky z inženýrského pohledu a budou prováděny základní pokusy pro uvedení studentů do problematiky materiálového inženýrství (délka vazby, molekulová hmotnost, polydisperzita, hustota, viskozita, polydisperzita, skupenství, fázové diagramy, Hookův zákon, pružné deformace, tepelná roztažnost, tření, kapilarita, tlak v kapalinách, anomálie vody, elektrické vlastnosti atd.).

Studijní aktivity a metody výuky
Samostatná práce studentů (studium textů, literatury, problémové úkoly,výzkum, pisemná práce), Laboratorní praktika
  • Účast na výuce - 56 hodin za semestr
  • Příprava na laboratorní měření, zpracování výsledků - 48 hodin za semestr
  • Příprava na zápočet - 10 hodin za semestr
Výstupy z učení
Cílem předmětu je seznámit studující s oborem bioinženýrství. Zejména s využitím inženýrství v moderní medicíně, s ohledem na tvorbu biomateriálů pro medicínské aplikace. Ukázat stručný přehled o základních materiálech a jejich charakteristikách a připravit studenty z pohledu materiálového inženýrství na jejich další vzdělávání v oblasti bioinženýrství.
Vysvětlit a odvodit základní poznatky oboru včetně řešení jednodušších problémů.
Předpoklady
nespecifikováno

Hodnoticí metody a kritéria
Kombinovaná zkouška

Absolvování všech předepsaných úloh a odevzdání protokolů. Laboratorní cvičení je zahájeno krátkým písemným testem. Ten ověří, do jaké míry je student seznámen s principem laboratorní úlohy, kterou bude v den laboratorního cvičení vykonávat. V případě, že student neprokáže dostatečné znalosti, potřebné k vykonání laboratorního cvičení, může být z laboratoří vyloučen.
Doporučená literatura
  • BU P. J. LAKES R. S. Biomaterials: an introduction. 3rd ed.. New York: Springer, 2007. ISBN 978-0387378794.
  • LANZA R. ROBERT P. LANGER S. VACANTI J. ed. Principles of tissue engineering. 4th ed.. Amsterdam: Academic Press, 2014. ISBN 978-0123983589.
  • RATNER B. D. ed. Biomaterials science: an introduction to materials in medicine. 3rd ed.. Amsterdam; Boston: Elsevier/Academic Press, 2013. ISBN 978-0123746269.


Studijní plány, ve kterých se předmět nachází
Fakulta Studijní plán (Verze) Kategorie studijního oboru/specializace Doporučený ročník Doporučený semestr