KIERUNEK CHEMIA STUDIA I STOPNIA

Transkrypt

1 KIERUNEK CHEMIA STUDIA I STOPNIA PROGRAMY PRZEDMIOTÓW SPECJALISTYCZNEGO MODU U CHEMIA BIOPOLIMERÓW I BIOMATERIA ÓW Obowi zuj ca od roku akademickiego 2011/2012

2 Kod przedmiotu Nazwa przedmiotu Jednostka prowadz ca Kierunek studiów, specjalno Rok, semestr, formy zaj i liczba godzin LICZBA PUNKTÓW ECTS POLIMERY NATURALNE I BIOPOLIMERY Instytut Chemii, Ochrony rodowiska i Biotechnologii Chemia studia stacjonarne I stopnia specjalno Chemia biopolimerów i biomateria ów Rok Formy zaj Semestr wyk ad konwersatorium/ wiczenia Laboratorium Punkty ECTS Kierownik i realizatorzy Przedmioty wprowadzaj ce i wymagania wst pne III V Wyk ad: dr hab. Janusz Kapu niak, prof. AJD wiczenia: dr hab. Janusz Kapu niak, prof. AJD Chemia organiczna, Biochemia Za enia i cele nauczania Celem przedmiotu jest przedstawienie szerokich mo liwo ci wykorzystania polimerów naturalnych surowców biodegradowalnych i odnawialnych do otrzymywania materia ów o specjalnych ciwo ciach i zastosowaniach. Ramowy program przedmiotu Polisacharydy (fizykochemiczna swoisto polisacharydów, przemys owe zastosowania polisacharydów, medyczne i farmakologiczne zastosowania polisacharydów). Skrobia budowa, ciwo ci i reaktywno. Polimeryczna struktura skrobi amyloza, amylopektyna. Modyfikacje skrobi. Spo ywcze i techniczne zastosowanie skrobi modyfikowanych g ównie jako sk adników naturalno-syntetycznych tworzyw biodegradowalnych. Dekstryny i dekstrynizacja. Zastosowanie dekstryn dla celów spo ywczych i pozaspo ywczych. Celuloza i podstawowe kierunki jej zastosowa.chityna i chitozan budowa, w ciwo ci i zastosowania. Kwas alginowy zastosowania przemys owe i farmakologiczne. Inne polisacharydy naturalne: guma guar, guma ksantanowa, pektyny, hemicelulozy, inulina, heparyna, kwas hialuronowy, karageny. Modyfikacje ligniny w kierunku tworzenia polimerów charakteryzuj cych si przewodnictwem elektrycznym, termoodporno ci i bioaktywno ci. Poliestry produkowane przez mikroorganizmy. W ókna naturalne (podzia, charakterystyka, porównanie z w óknami chemicznymi). W ókna w glowe z polimerów naturalnych i syntetycznych (wytwarzanie, budowa, w ciwo ci, zastosowanie). Nowe materia y polimerowe w oparciu o w ókna naturalne (przyk adowe zestawy polimer w ókno czy ywica ókno oraz korzy ci z tego wynikaj ce, nowe mo liwo ci w dziedzinie polimerów konstrukcyjnych. Biodegradowalne polimery stosowane w farmacji, medycynie i in ynierii tkankowej (naturalne, syntetyczne oraz bakteryjne polimery biodegradowalne, metody oceny syntezy, ciwo ci, przyk ady zastosowa ). Biodegradowalne polimery w opakowalnictwie. Polimery biomedyczne. Hydro ele polimerowe (wytwarzanie, zastosowanie w medycynie i technice). Forma i warunki zaliczenia przedmiotu Metody dydaktyczne Literatura podstawowa i Wyk ad: zaliczenie na ocen. wiczenia konwersatoryjne: zaliczenie na ocen w oparciu o referaty, aktywno na zaj ciach i kolokwium. Wyk ady ilustrowane prezentacjami multimedialnymi (PowerPoint); wiczenia referat, prezentacja, dyskusja Florja czyk Z., Penczak S., Chemia polimerów (tom III), Oficyna

3 uzupe niaj ca Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1998 Nicholson J.W., Chemia polimerów, WNT, Warszawa 1996 Bortel E., Wprowadzenie do chemii polimerów, Wydawnictwo UJ, Kraków 1994 Pielichowski J., Puszy ski A., Chemia polimerów, Wydawnictwo AGH, Kraków 1998 Pielichowski J., Puszy ski A., Technologia tworzyw sztucznych, Wydawnictwo AGH, Kraków 1998

4 Kod przedmiotu Nazwa przedmiotu Jednostka prowadz ca LICZBA PUNKTÓW ECTS PODSTAWY PRZETWÓRSTWA POLIMERÓW Instytut Chemii, Ochrony rodowiska i Biotechnologii Kierunek studiów Chemia, studia stacjonarne I stopnia Chemia biopolimerów i biomateria ów Rok, semestr, formy zaj i liczba godzin Kierownik i realizatorzy Przedmioty wprowadzaj ce i wymagania wst pne Formy zaj Rok Semestr wyk ad konwersatorium/ laboratorium wiczenia III V dr hab. in. Piotr Kurcok, prof. AJD Chemia polimerów Punkty ECTS Za enia i cele nauczania Celem prowadzenia przedmiotu jest zapoznanie studentów z zagadnieniami dotycz cymi przetwórstwa polimerów, szczególnie z podstawowymi metodami dzia maj cych na celu przekszta ceni a materia ów polimerowych w wyroby gotowe lub pó produkty o danych w ciwo ciach u ytkowych, uwzgl dniaj c zarówno metody obróbki formuj cej jak i wyko czeniowej produktów. Ramowy program przedmiotu Przedmiot obejmuje nast puj ce zagadnienia: 1. Ugruntowanie wiadomo ci z zakresu chemii polimerów (polimer/ makrocz steczka, tworzywa sztuczne, masa cz steczkowa polimeru, podzia polimerów, metody charakterystyki polimerów, podstawowe grupy polimerów syntetycznych). 2. Podstawy ogólne przetwórstwa - Specyfika i metody przetwórstwa tworzyw sztucznych (podstawowe definicje,; obróbka formuj ca i obróbka wyko czeniowe) - Podstawy reologiczne procesów przetwórstwa (podstawy mechaniki o rodków ci ych, lepko - ciecze newtonowskie i nienewtonowskie, lepkospr ysto ) - W ciwo ci technologiczne tworzyw sztucznych (p ynno, skurcz i czas utwardzania 3. Przygotowanie tworzyw do przetwórstwa - Przygotowanie tworzyw termoplastycznych (granulacja, suszenie, regeneracja odpadów) - Przygotowanie t oczyw utwardzalnych (metody wytwarzania t oczyw; tabletkowanie, suszenie) - Up ynnianie (rozpuszczanie, emulgowanie i dyspergowanie). 4. Prasowanie - Podstawy procesu (metody prasowania, parametry procesu, cykl procesu) - Formy do prasowania (formy t oczne i przet oczne) - Prasy (t oczne, przet oczne, wielosto owe, b bnowe) - Technologia prasowania (prasowanie tworzyw utwardzalnych 5. Wyt aczanie - Podstawy procesu i wyt aczarki - Technologia wyt aczania (wyt aczanie rur, profilów, folii, p yt,

5 powlekanie drutów i kabli. 6. Formowanie wtryskowe - Przebieg i parametry procesu - Wtryskarki i formy wtryskowe - Technologia procesu wtrysku. 7. Formowanie pró niowe - Rodzaje formowania pró niowego - Urz dzenia do formowania pró niowego. 8. czenie - Klejenie - Spawanie - Zgrzewanie - Inne metody czenia (nitowanie, czenie rubami, po czenia zatrzaskowe, zawiasy foliowe). 9. Inne metody przetwórstwa (kalandrowanie, powlekanie i laminowanie, nanoszenie pow ok, odlewanie, spienianie, niskoci nieniowe formowanie tworzyw wzmocnionych, wytwarzanie przedmiotów wewn trz pustych, obróbka skrawaniem, obróbka powierzchniowa np. drukowanie, lakierowanie, metalizowanie czy zamszowanie). 10.Metody przetwórstwa PVC. Forma i warunki zaliczenia przedmiotu Metody dydaktyczne Literatura podstawowa i uzupe niaj ca Kolokwium zaliczeniowe Wyk ad: Prezentacje multimedialne wiczenia: Krótkie prezentacje dotycz ce wybranych problemów przygotowane przez studentów a nast pne rozszerzenie/uzupe nienie przez prowadz cego i dyskusja. Wspó czesna Wiedza o Polimerach Jan F. Rabek, PWN Warszawa 2008 Chemia Polimerów red. S. Penczek t. I, II i III PWN Warszawa 1998 Tworzywa Sztuczne. Poradnik H. Saechtling, WNT Warszawa, 2007 Reologia w przetwórstwie tworzyw sztucznych K. Wilczy ski, WNT, Warszawa M. Ob ój-muzaj, B. wierz-motysia, B. Szb owska Polichlorek winylu, WNT, Warszawa Modern Plastics: Encyclopedia Handbook, McGraw-Hill Inc Plastics Materials J.A. Byrdson, Butterworth Heinemann Londyn Tworzywa sztuczne. Materia oznawstwo I przetwórstwo K. Dobrosz i A. Matysiak, WNSiP Warszawa 1986 Przetwórstwo Tworzyw Sztucznych R. Sikora, PWN 1982

6 Kod przedmiotu Nazwa przedmiotu Jednostka prowadz ca LICZBA PUNKTÓW ECTS ELEMENTY BIOTECHNOLOGII - BIOPRODUKTY Instytut Chemii Ochrony rodowiska i Biotechnologii Kierunek studiów, specjalno Chemia, studia stacjonarne I stopnia, chemia biopolimerów i biomateria ów Rok, semestr, formy zaj i liczba godzin Formy zaj Rok Semestr wyk ad konwersatorium/ wiczenia laboratorium III Punkty ECTS Kierownik i realizatorzy Przedmioty wprowadzaj ce i wymagania wst pne Za enia i cele nauczania Ramowy program przedmiotu Forma i warunki zaliczenia przedmiotu Metody dydaktyczne Literatura podstawowa i uzupe niaj ca dr Renata Barczy ska Biochemia Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z elementami biotechnologii ze szczególnym uwzgl dnieniem technologii biosyntezy bioproduktów oraz z zastosowaniem bioproduktów w ró nych ga ziach przemys u. Wyk ad: Definicje i zakres biotechnologii oraz kierunki jej rozwoju. Otrzymywanie biomasy mikroorganizmów, podstawowe parametry fizyczne i chemiczne hodowli, ich kontrola i regulacja. Charakterystyka mikroorganizmów przemys owych zdolnych do syntezy bioproduktów, metody izolowania szczepów, przechowywania i doskonalenia. Podstawy opracowania i organizacji procesu biotechnologicznego. Warunki aseptyczne prowadzenia bioprocesów. Bioreaktory, klasyfikacja bioreaktorów, systemy mieszania i napowietrzania, optymalizacja bioprocesów. Zwierz ta jako bioreaktory. Metody wyodr bniania i oczyszczania bioproduktów. Przebieg i analiza procesów fermentacji etanolowej, produkcji kwasów organicznych. Otrzymywanie i wykorzystywanie produktów metabolizmu drobnoustrojów. Produkcja preparatów enzymatycznych i ich zastosowanie, immobilizacja enzymów, produkcja antybiotyków, produkcja witamin, otrzymywanie biofarmaceutyków, otrzymywanie i zastosowanie celulozy bakteryjnej. Bioprodukty i ich zastosowanie w piekarnictwie, w produkcji ywno ci fermentowanej, w przemy le mleczarskim (probiotyki), browarnictwie, w gorzelniach, w farmacji, w medycynie i innych ga ziach przemys u. Laboratorium: Zapoznanie si z metodami hodowli i przechowywania szczepów zdolnych do syntezy bioproduktów, stabilizacja drobnoustrojów na drodze immobilizacji. Otrzymywanie bioproduktów: biosynteza dekstranu przez Leuconostoc mezenteroides, produkcja tetracykliny przez Streptomyces rimosus, biosynteza kwasu cytrynowego przez szczepy Aspergillus Niger, biosynteza kwasu mlekowego przez szczepy Lactobacillus casei, fermentacja alkoholowa przeprowadzana przez szczepy Sachcaromyces cerevisiae, oznaczanie enzymów amylolitycznych i proteolitycznych w hodowlach Bacillus subtilis. Wyk ad: zaliczenie na ocen. Laboratorium: zaliczenie na ocen w oparciu o kolokwia. Wyk ad z prezentacjami multimedialnymi. Laboratorium prace eksperymentalne z u yciem sprz tu laboratoryjnego. Literatura podstawowa: Bednarski W., Fiedurka J., Podstawy biotechnologii przemys owej, WNT 2007 Chmiel A., Biotechnologia. Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne,

7 PWN Warszawa 1991 Chmiel A., Grudzi ski S., Biotechnologia i chemia antybiotyków, PWN Warszawa 1998 ugo ski J., Biotechnologia mikrobiologiczna, Wydawnictwo U 1997 Libudzisz A., Kowal K., Mikrobiologia techniczna cz. I i II, PWN 2007 Literatura uzupe niaj ca: Biotechnologia czasopismo, kwartalnik Bednarski W., Biotechnologia ywno ci, Wydawnictwo ART 1993

8 Kod przedmiotu LICZBA PUNKTÓW ECTS Nazwa przedmiotu CHEMIA I TECHNOLOGIA POLIMERÓW DLA NOWOCZESNYCH ZASTOSOWA Jednostka prowadz ca Instytut Chemii, Ochrony rodowiska i Biotechnologii Kierunek studiów Chemia, studia stacjonarne I stopnia Chemia biopolimerów i biomateria ów Rok, semestr, formy zaj i liczba godzin Kierownik i realizatorzy Przedmioty wprowadzaj ce i wymagania wst pne Formy zaj Rok Semestr wyk ad konwersatorium/ laboratorium wiczenia III VI dr hab. in. Piotr Kurcok, prof. AJD Chemia polimerów Punkty ECTS Za enia i cele nauczania Celem prowadzenia przedmiotu jest zapoznanie studentów z zagadnieniami nowoczesnej chemii i technologii polimerów oraz zastosowaniami nowoczesnych materia ów polimerowych w medycynie, ochronie rodowiska oraz elektronice. Ramowy program przedmiotu Przedmiot obejmuje nast puj ce zagadnienia: Powtórzenie podstawowych poj z zakresu chemii polimerów (polimer/makrocz steczka, masa cz steczkowa polimeru, podzia polimerów, struktura i mikrostruktura, makrocz steczka w roztworze, metody charakterystyki polimerów, charakterystyka podstawowych metod prowadzenia polireakcji, podstawowe grupy polimerów syntetycznych). Biodegradowalne materia y polimerowe ze róde odnawialnych; Wybrane biopolimery i mo liwo ci ich zastosowa. Kompostowalne materia y polimerowe za i przeciw. Normy europejskie reguluj ce problem; Polimery oxo-degradowalne rozwi zanie problemu degradacji poliolefin; Polimery dla medycyny rodzaje, zastosowanie i utylizacja odpadów pou ytkowych; Biodegradowalne pod a do hodowli komórkowych oraz polimerowe no niki leków; Polimery samouporz dkowj ce si nowe materia y do transportu i uwalniania substancji; Hydro ele polimerowe metody otrzymywanie, charakterystyki i zastosowanie; Podstawy recyklingu materia owego i energetycznego w gospodarce odpadami polimerowymi Materia y polimerowe dla elektroniki i optoelektroniki Forma i warunki zaliczenia Zaliczenie na ocen przedmiotu Wyk ad prezentacje multimedialne wiczenia krótkie prezentacje studentów b prowadz cego i Metody dydaktyczne dyskusja dotycz ca wybranych zagadnie stanowi ca rozszerzenie problemów prezentowanych w trakcie wyk adów. Testy sprawdzaj ce Literatura podstawowa i uzupe niaj ca poziom opanowania przedmiotu w trakcie semestru. Wspó czesna Wiedza o Polimerach Jan F. Rabek, PWN Warszawa Chemia Polimerów red. S. Penczek t. I, II i III PWN Warszawa CwiczeniaTechnologia nowoczesnych postaci leków red. R.H. Mueler i G. E. Hildebrant, Wyd. Lekarskie PZWL Principles of Polymerization G. Odian, J. Wiley & Sons, Hoboken Nonlinear Optics of Organic Molecules and Polymers red. H.S. Nalwa I S. Miyata, CRC Prss, Boca Raton K. Sudesh, H. Abe, Y. Doi Synthesis, structure and properties of polyhydroxyalkanoates: biological polyesters Prog. Polym. Sci. 25, 1503 (2000).

9 Kod przedmiotu Nazwa przedmiotu Jednostka prowadz ca Kierunek studiów, specjalno Rok, semestr, formy zaj i liczba godzin Kierownik i realizatorzy I YNIERIA BIOMATERIA ÓW LICZBA PUNKTÓW ECTS Instytut Chemii, Ochrony rodowiska i Biotechnologii Chemia studia stacjonarne I stopnia specjalno chemia biopolimerów i biomateria ów Rok III Formy zaj Semestr wyk ad konwersatorium/ wiczenia VI Wyk ad: dr hab. Piotr Dobrzy ski, prof. AJD wiczenia: dr hab. Piotr Dobrzy ski, prof. AJD Laboratorium Punkty ECTS Przedmioty wprowadzaj ce Znajomo podstaw biochemii, biologii, biologii komórek, mikrobiologii, i wymagania wst pne znajomo chemii organicznej nieorganicznej i polimerów, podstaw farmakologii i chemii leków Za enia i cele nauczania Ramowy program przedmiotu Zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami dotycz cymi biomateria ów. Poznanie w ciwo ci, oraz przyk adów zastosowa biomateria ów metalicznych, ceramicznych, z szczególnym uwzgl dnieniem biomateria ów polimerowych i specjalnych w protetyce, diagnostyce, terapeutyce, implantologii, procesach kontrolowanego uwalniania leków i in ynierii tkankowej. Poznanie problemów zwi zanych z syntez, formowaniem i biokompatybilnosc biomateria ów. Zapoznanie z post pami stosowania biomateria ów w nowoczesnych terapiach medycznych i dalszymi perspektywami rozwoju nauki o biomateria ach. Wyk ad 1. Definicja i zadania nauki o biomateria ach i in ynierii biomateria owej, historia, rozwój, zagadnienia i perspektywy. Klasy materia ów stosowanych w medycynie. 2. Reakcje pomi dzy tkank, a biomateria em. Metody testowania biomateria ów; badania biokompatybilno ci in vivo i in vitro, badania na kompatybilno z krwi, badania na zwierz tach normy etyczne i prawne. 3. Biomateria y metaliczne; stale, stopy CoCr, stopy tytanowe, stopy z pami ci kszta tu, metale dentystyczne i inne stosowane w medycynie. Korozja implantów metalowych. Wytwarzanie implantów metalowych. 4. Bioceramika; nieresorbowalna i wzgl dnie bioinertna, ceramika bioresorbowalna, bioaktywna. Techniki wytwarzania bioceramiki i jej przyk ady zastosowa medycznych. 5. Biomateria y polimerowe; zastosowanie polimerów syntetycznych - polietylenu, polipropylenu, polimetakrylanu metylu, poliestrów, poliamidów, polisulfonów, poliuretanów, polimerów perfluorowanych i innych. Biokompozyty. 6. Polimery biodegradowalne, synteza i zastosowania: polilaktydu i kopolimerów laktydu z glikolidem, e-kaprolaktonem, alifatycznych poliestrów i poliw glanów, wybranych biopolimerów. 7. Degradacja biomateria ów w warunkach biologicznych; przebieg i sterowanie biodegradacj syntetycznych polimerów biodegradowalnych, zmiany degradacyjne polimerów

10 Forma i warunki zaliczenia przedmiotu Metody dydaktyczne Literatura podstawowa i uzupe niaj ca niedegradowalnych, hydroliza, biodegradacja oksydacyjna. 8. Przyk ady zastosowa biomateria ów; w kardiochirurgii i chirurgii naczy, ortopedii, stomatologii, oftalmologii, leczeniu poparze. 9. Kontrolowane uwalnianie leków, uwalnianie przez skór, uwalnianie z biodegradowalnych matryc, koniugaty, terapie celowane. 10. Polimery z pami ci kszta tu, hydro ele czu e na bod ce, budowa, asno ci, potencjalne zastosowania biomedyczne. 11. In ynieria regeneracyjna, zadania, przyk ady, formowanie pod y do hodowli komórkowych, metody ich zasiedlania i hodowli in vitro, implantacja, ostatnie osi gni cia, perspektywy. 12. Sztuczne organy sztuczne serce, trzustka, nerka, hemodializa, afereza, nowe perspektywy. Implantologia. 13. Praktyczne aspekty zastosowania biomateria ów; wybór metody sterylizacji, sposoby pakowania, kontrola jako ci implantów, standaryzacja wyrobów. 14. Regulacje prawne dotycz ce wprowadzania do obiegu medycznego i stosowania biomateria ów, badania przedkliniczne i kliniczne. Perspektywy rozwoju nauki o biomateria ach. wiczenia: Tematyka wicze skorelowana czasowo z tematami bie cych wyk adów, b ca co do tre ci uzupe nieniem i pog bieniem tematów tam poruszanych. Wyk ad: Egzamin z ca ci tematyki obj tej wyk adem. wiczenia: zaliczenie na podstawie wyników krótkich testów sprawdzaj cych wiadomo ci, jako ci prezentacji i aktywno ci podczas zaj. Wyk ad: wyk ad ilustrowany prezentacjami multimedialnymi (krótkie filmy, animacje, zdj cia) wiczenia: krótkie wyk ady wyja niaj ce trudniejsze aspekty tematyki wyk adów, odpowiedzi na pytania, dyskusja, prezentacje studentów, testy sprawdzaj ce przyswajan wiedz z wyk adów Biocybernetyka i in ynieria biomedyczna 2000, red. Stanis aw ewicz, Leszek Stoch. Biomateria y Tom IV, Wyd. EXIT, Warszawa 2003 Marciniak J., Biomateria y, Wyd. Politechniki skiej, Gliwice E. Pamu a, Biomateria y dla in ynierii tkankowej : badania nad kszta towaniem struktury i ciwo ci biologicznych poliestrów alifatycznych, Polskie Stowarzyszenie Biomateria ów, 2008 Biomaterials principles and application, red. J. B. Park, J D. Bronzino, CRC Press, Biomaterials Sciences An Introduction to Materials in Medicine, red. D. Ratner i inni, Academic Press, 1996.