Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Biomateriały
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
EIBM-1-450-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Biomedyczna
Semestr:
4
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Zajęcia wprowadzają w tematykę biomateriałów oraz dostarczają słuchaczom wiedzy związanej z podstawowymi zagadnieniami dotyczącymi materiałów stosowanych w medycynie oraz metodami badań tych materiałów. W ramach modułu przedstawiane są nowoczesne rozwiązania w zakresie implantów dla kardiochirurgii, neurochirurgii, chirurgii kostnej oraz stomatologii. Dodatkowo przekazywana jest podstawowa wiedza związana z inżynierią tkankową w powiązaniu z metodami nanotechnologicznymi i nanomedycyną.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Posiada wiedzę dotyczącą rodzaju biomateriałów stosowanych do konstrukcji określonego rodzaju implantu oraz innych elementów służących do zespalania, rekonstrukcji i regeneracji tkanek. IBM1A_W11, IBM1A_W02 Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna,
Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach
M_W002 Zna metody badawcze służące do oceny właściwości fizykochemicznych i biologicznych biomateriałów. IBM1A_W07 Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna,
Udział w dyskusji
M_W003 Zna możliwości zastosowania nowoczesnych materiałów w tym nanomateriałów w medycynie (nanomedycynie) oraz wie jakie korzyści i zagrożenia dla zdrowia niosą one ze sobą. IBM1A_W09 Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna,
Udział w dyskusji
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi dobrać odpowiednie materiały do konstrukcji określonego implantu i zaproponować sposób jego wytworzenia. IBM1A_U07 Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń
M_U002 Potrafi na podstawie zdobytej wiedzy oraz posługując się zestawem norm zaproponować rodzaj badań fizykochemicznych i biologicznych danego biomateriału dla konkretnego zastosowania. IBM1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Jest świadomy znaczenia rozwoju inżynierii biomateriałów oraz rozumie ważność jej wpływu na poprawę komfortu życia i zdrowia człowieka. IBM1A_K04 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
M_K002 Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania oraz konieczności przekazywania informacji dotyczących nowych rozwiązań inżynierii biomateriałów szerszemu gronu odbiorców. IBM1A_K01, IBM1A_K04 Aktywność na zajęciach,
Odpowiedź ustna,
Udział w dyskusji
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
56 28 28 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Posiada wiedzę dotyczącą rodzaju biomateriałów stosowanych do konstrukcji określonego rodzaju implantu oraz innych elementów służących do zespalania, rekonstrukcji i regeneracji tkanek. + + - - - - - - - - -
M_W002 Zna metody badawcze służące do oceny właściwości fizykochemicznych i biologicznych biomateriałów. + + - - - - - - - - -
M_W003 Zna możliwości zastosowania nowoczesnych materiałów w tym nanomateriałów w medycynie (nanomedycynie) oraz wie jakie korzyści i zagrożenia dla zdrowia niosą one ze sobą. + + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi dobrać odpowiednie materiały do konstrukcji określonego implantu i zaproponować sposób jego wytworzenia. - + - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi na podstawie zdobytej wiedzy oraz posługując się zestawem norm zaproponować rodzaj badań fizykochemicznych i biologicznych danego biomateriału dla konkretnego zastosowania. - + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Jest świadomy znaczenia rozwoju inżynierii biomateriałów oraz rozumie ważność jej wpływu na poprawę komfortu życia i zdrowia człowieka. + + - - - - - - - - -
M_K002 Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania oraz konieczności przekazywania informacji dotyczących nowych rozwiązań inżynierii biomateriałów szerszemu gronu odbiorców. + + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 150 godz
Punkty ECTS za moduł 6 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 godz
Przygotowanie do zajęć 40 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 7 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 40 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):
  1. Wprowadzenie do inżynierii biomateriałów- światowe organizacje (FDA), rys historyczny.
  2. Biozgodność – reakcja żywego organizmu na materiał syntetyczny, FBR.
  3. Metody badań, norma ISO 10993, ustawa o wyrobie medycznym, regulacje prawne w inżynierii biomateriałów.
  4. Polimery w medycynie- polimery stabilne i resorbowalne.
  5. Bioszkło i ceramika bioaktywna.
  6. Metale i ich stopy w zastosowaniach medycznych.
  7. Kompozyty i nanokompozyty w zastępowaniu i regeneracji tkanek.
  8. Inżynieria tkankowa – idea, metody, narzędzia.
  9. Metody materiałowe w medycynie regeneracyjnej.
  10. Nanomedycyna – terapia i diagnostyka.
  11. Materiały atrombogenne – implanty dla kardiochirurgii.
  12. Metody materiałowe w neurochirurgii.
  13. Endoprotezy, epitezy, ortezy – rodzaje materiały, zastosowania.
  14. Implanty dla okulistyki.

    Zajęcia wprowadzają w tematykę biomateriałów oraz dostarczaj słuchaczom wiedzy związanej z podstawowymi zagadnieniami dotyczącymi materiałów stosowanych w medycynie. Student zapoznaje się z metodami badań materiałów biomedycznych (badania in vitro, in vivo oraz badania kliniczne). Przekazywana jest mu podstawowa wiedza w zakresie regulacji prawnych w dziedzinie inżynierii biomateriałów oraz warunków i procedur związanych z testami implantów i wprowadzanych do zastosowań klinicznych, charakteryzowane są instytucje krajowe i światowe czuwające nad bezpieczeństwem i jakością materiałów medycznych. Oprócz tego wykłady dotyczą poszczególnych grup materiałowych i ich przydatności do konstrukcji materiałów implantacyjnych. Omawiane są procesy związane z degradacja materiałów w warunkach in vitro oraz przedstawiane są wybrane metody modyfikacji i wytwarzania biozgodnych tworzyw implantacyjnych. W ramach wykładu przedstawiane są nowoczesne rozwiązania w zakresie implantów dla kardiochirurgii, neurochirurgii, okulistyki, chirurgii kostnej oraz stomatologii. Dodatkowo przekazywana jest podstawowa wiedza związana z inżynierią tkanek i medycyną regeneracyjną w powiazaniu z metodami nanotechnologicznymi i nanomedycyną.

Ćwiczenia audytoryjne (28h):

Podczas ćwiczeń audytoryjnych omawiane oraz dyskutowane są zagadnienia będące tematem wykładów. Szczególny nacisk kładziony jest na rodzaje oraz właściwości poszczególnych grup materiałowych (biomateriałów) mających zastosowanie w naprawie, rekonstrukcji oraz regeneracji uszkodzonych tkanek i narządów. Szczegółowo dyskutowane są problemy dotyczące biozgodności, toksyczności biomateriałów w warunkach in vitro i in vivo, omawiane są metody oceny fizykochemicznej powierzchni materiałów, rodzaje i sposoby prowadzenia degradacji biomateriałów zgodnie z normą ISO 10993.
Podczas ćwiczeń student nabiera umiejętności pozwalających dobrać mu odpowiednie materiały do konstrukcji określonego rodzaju implantu i zaproponować sposób jego wytwarzania. Potrafi również przedstawić procedury badawcze dla materiałów biomedycznych.
Tematy omawiane na ćwiczeniach:

  • Podstawowe pojęcia związane z biomateriałami, przyczyny rozwoju inżynierii biomateriałów
  • Implanty dla różnych dziedzin medycyny
  • Ocena fizykochemiczna powierzchni materiałów
  • Odziaływanie na granicy komórka – biomateriał, tkanka – biomateriał
  • Badania biozgodności materiałów w warunkach in vitro i in vivo
  • Metale i stopy stosowane w medycynie
  • Implanty metaliczne z pamięcią kształtu
  • Plusy i minusy biomateriałów ceramicznych, metalicznych i polimerowych
  • Polimery stabilne, resorbowalne i naturalne w inżynierii biomateriałów
  • Kompozyty oraz nanokompozyty w medycynie
  • Nanomateriały w medycynie
  • Materiały węglowe w medycynie

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia audytoryjne: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Podstawą zaliczenia zajęć audytoryjnych jest:
- uczestnictwo w zajęciach z możliwością jednej nieobecności nieusprawiedliwionej;
- pozytywne zaliczenie dwóch kolokwiów zapowiedzianych przez prowadzącego;
- przygotowanie i wygłoszenie jednej prezentacji dotyczącej wybranego zagadnienia dotyczącego biomateriałów;
- napisanie trzech kartkówek niezapowiedzianych w ciągu całego semestru;
- co najmniej jedna ocena z odpowiedzi ustnej.
Ocena końcowa z zajęć audytoryjnych obliczana jest następująco: 2 kolokwia zapowiedziane + prezentacja (0,8) oraz kartkówki + ocena z odpowiedzi ustnej (0,2)
Zasady zaliczeń poprawkowych z zajęć audytoryjnych:
- poprawiane są jedynie zapowiedziane kolokwia z których student uzyskał ocenę 2,0 w terminie ustalonym przez prowadzącego na końcu semestru.
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie oceny pozytywnej z zajęć audytoryjnych oraz uczestnictwo w zajęciach.
Egzamin jest przeprowadzany w formie pisemnej.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena z ćwiczeń audytoryjnych jest średnią arytmetyczną ocen z 2 kolokwiów oraz oceny z prezentacji, oceny z odpowiedzi ustnej oraz krótkich kartkówek (trzy kartkówki).
Ocena końcowa jest średnią wagową oceny z zaliczenia (0,4) oraz egzaminu (0,6).

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Jeżeli student jest nieobecny podczas zapowiedzianego kolokwium pisze je w terminie poprawkowym na końcu semestru.
Jeśli student jest nieobecny w wyznaczonym terminie, kiedy przypada wygłoszenie przez niego prezentacji może zamienić z innym zespołem lub wygłosić ją na ostatnich zajęciach jeśli pozwoli na to czas.
Jeśli student jest nieobecny na kartkówce nie odrabia jest, ale może spodziewać się odpowiedzi ustnej.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Biomateriały, pod redakcją S. Błażewicz, L.Stoch, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Wa-wa 2003.
2. Błażewicz M. Węgiel jako biomateriał: badania nad biozgodnością włókien węglowych. Skrypt uczelniany. Polski Biuletyn Ceramiczny. Ceramika 63. Kraków 2001
3. Biomaterials and Biomedical Engineering, edited by G.E.Wnek, G.L.Bowlin, Marcel Dekker Inc.2004.
4. Marciniak J. Biomateriały . Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
5. Jegerman Z, Ślósarczyk A. Gęsta i porowata bioceramika korundowa w zastosowaniach medycznych, Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2007.
6. Niedźwiedzki T, Kuryszko JJ. Biologia kości. Wydawnictwo Naukowe PWN.
7. Ślósarczyk A. Bioceramika hydroksyapatytowa. Polski Biuletyn Ceramiczny, nr 13. Kraków:Polskie Towarzystwo Ceramiczne 1997
8. Drewa T. Wybrane zagadnienia z medycyny regeneracyjnej i inżynierii tkankowej. Wyd. CM, UMK. Bydgoszcz 2007
9. Łaskawiec J, Michalik R. Zagadnienia teoretyczne i aplikacyjne w implantach. Wydawnictwo Politechniki Śląskie. Gliwice 2002

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Titanium coated with functionalized carbon nanotubes : a promising novel material for biomedical application as an implantable orthopaedic electronic device, Agata Przekora, Aleksandra Benko, Marek Nocun, Jan Wyrwa, Marta BŁAŻEWICZ, Grażyna Ginalska, Materials Science and Engineering. C, Biomimetic Materials, Sensors and Systems ; 2014 vol. 45, s. 287–296.
2. Production of carbon fibers modified with ceramic powders for medical applications, Izabella Rajzer, Monika Rom, Marta BŁAŻEWICZ,Fibers and Polymers ; 2010 vol. 11 no. 4, s. 615–624.
3. On the influence of various physicochemical properties of the CNTs based implantable devices on the fibroblasts’ reaction in vitro, Aleksandra Benko, Aneta FRĄCZEK-SZCZYPTA, Elżbieta Menaszek, Jan Wyrwa Marek Nocun, Marta BŁAŻEWICZ, Journal of Materials Science. Materials in Medicine ; 2015 vol. no. 262, s. 1–13.
4. Nanocomposite polymer scaffolds for bone tissue regeneration / E. Stodolak-Zych, A. FRĄCZEK-SZCZYPTA, A. Wiecheć, M. BŁAŻEWICZ,Acta Physica Polonica. A ; 2012 vol. 121 no. 2, s. 518–521.
5. Human osteoblast-like MG 63 cells on polysulfone modified with carbon nanotubes or carbon nanohorns / Lubica Stankova, Aneta FRĄCZEK-SZCZYPTA, Marta BŁAŻEWICZ, Elena Filova, Stanisław BŁAŻEWICZ, Vera Lisa, Lucie Bacakova, Carbon ; 2014 vol. 67, s. 578–591.
6. Carbon nanomaterials for nerve tissue stimulation and regeneration / Aneta FRĄCZEK-SZCZYPTA // Materials Science and Engineering. C, Biomimetic Materials, Sensors and Systems ; 2014 vol. 34, s. 35–49.
7. Some observations on carbon nanotubes susceptibility to cell phagocytosis / Aneta FRĄCZEK-SZCZYPTA, Elżbieta Menaszek, Stanisław Błażewicz, Journal of Nanomaterials ; 2011 art. no. 473516, s. 1–8.
8. The structure and properties of the carbon non-wovens modified with bioactive nanoceramics for medical applications, A. FRĄCZEK-SZCZYPTA, S. Rabiej, G. Szparaga, E. Pabjańczyk-Wlazło, P. Król, M. Brzezińska, S. Błażewicz, M. Bogun, Materials Science and Engineering. C, Biomimetic Materials, Sensors and Systems ; 2015 vol. 51, s. 336–345.
9.Comparative in vivo biocompatibility study of single- and multi-wall carbon nanotubes, Aneta FRĄCZEK, Elżbieta Menaszek, Czesława Paluszkiewicz, Marta BŁAŻEWICZ, Acta Biomaterialia ; 2008 vol. 4 s. 1593–1602.
10. Polymer nanocomposites for bone tissue substitutes, I. Kotela, J. Podporska, E. Sołtysiak, K. J. Konsztowicz, M. BŁAŻEWICZ, Ceramics International ; 2009 vol. 35 s. 2475–2480.

Informacje dodatkowe:

Brak