Academic year: 2012/2013 Code: EIB s ECTS credits: 4. Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Engineering in Biomedicine

Transkrypt

1 Module name: Implanty i sztuczne narządy Academic year: 2012/2013 Code: EIB s ECTS credits: 4 Faculty of: Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Engineering in Biomedicine Field of study: Biomedical Engineering Specialty: - Study level: First-cycle studies Form and type of study: - Lecture language: Polish Profile of education: Academic (A) Semester: 6 Course homepage: Responsible teacher: Academic teachers: dr inż. Stodolak-Zych Ewa (stodolak@agh.edu.pl) dr inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl) dr inż. Pielichowska Kinga (kingapie@agh.edu.pl) dr inż. Stodolak-Zych Ewa (stodolak@agh.edu.pl) dr inż. Zima Aneta (azima@agh.edu.pl) dr inż. Morawska-Chochół Anna (morawska@agh.edu.pl) Description of learning outcomes for module MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion) Social competence M_K001 Rozumie, że rozwój inzynierii biomaterialów ma istotne znaczenie dla poprawy standardu życia pacjentów a także dla rozwoju nowoczesnych technologii biomedycznych. IB1A_K01, IB1A_K02 Activity during, Project, Participation in a discussion M_K002 Ma świadomość roli współpracy w zespole majacej na celu integrację wiedzy i umiejętności jego członków, pozwalającą na realizację określonego zadania związanego z; projektowaniem, otrzymywaniem i badaniem nowych materiałów implantacyjnych lub elementów sztucznych narzadów. IB1A_K03, IB1A_K04 Activity during, Project, Execution of laboratory, Completion of laboratory M_K003 Rozumie konieczność przekazywania informacji dotyczących nowych technologii biomedycznych w zakresie implantów i sztucznych narządów szerszemu odbiorcy. IB1A_K05 Activity during, Project, Participation in a discussion 1 / 7

2 Skills M_U001 Potrafi dokonać syntezy danych literaturowych dotyczących istniejących lub nowych trendów materiałowych w implantologii i w funkcjonowaniu sztucznych narządów. IB1A_U01, IB1A_U05 Project, Participation in a discussion, Involvement in teamwork M_U002 Potrafi współpracować w zespole; w obrębie wykonania zadania labolatoryjnego i projektowego, wykorzystując wiedzę własną z zakresu nauk materiałowych oraz w oparciu o przeglad literatury fachowej. IB1A_U02, IB1A_U03, IB1A_U07 Project, Execution of laboratory, Involvement in teamwork M_U003 Potrafi brać czynny udział w dyskusji na tematy związane z projektowaniem, wytwarzaniem biomateriałów, implantów i sztucznych narzadów. IB1A_U04, IB1A_U08 Project, Completion of laboratory M_U004 Ma świadomość ważnosci podejmowanych prac dotyczących wytwarzania i testowania biomateriałów stosowanych w sztucznych narządach i implantach, jako alternatywy dla dotychczasowych standardów leczenia. IB1A_U11 Project, Participation in a discussion, Completion of laboratory Knowledge M_W001 Zna zależności pomiędzy budową i funkcją narządów w organizmie człowieka. Ma świadomość ważności ich poprawnego działania w utrzymaniu homeostazy organizmu. IB1A_W04, IB1A_W05 Execution of laboratory M_W002 Zna zależności pomiędzy właściwościami biomateriałów a ich budowa na różnym poziomie struktury. IB1A_W03 Execution of laboratory M_W003 Zna metody badawcze służące charakteryzowaniu biomateriałów na poziomie strukturalnym, mikrostrukturalnym, fizykochemicznym i mechanicznym. IB1A_W02, IB1A_W03, IB1A_W09 Execution of laboratory M_W004 Rozumie metodykę projektowania biomateriałów o zadanych właściwościach materiałowych oraz ich funkcjię zależną od roli: implant, sztuczny narząd. IB1A_W11, IB1A_W12, IB1A_W15 Execution of laboratory M_W005 Ma świadomość wspomagania uszkodzonego narządu/tkanki za pomocą biomateriałów lub implantów zastępujacych czasowo utracone funkcje organizmu. IB1A_W13 Execution of laboratory FLO matrix in relation to forms of MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of 2 / 7

3 Lectures Auditorium Laboratory Project Conversation seminar Seminar Practical Fieldwork Workshops Others E-learning Social competence M_K001 M_K002 M_K003 Skills M_U001 M_U002 M_U003 Rozumie, że rozwój inzynierii biomaterialów ma istotne znaczenie dla poprawy standardu życia pacjentów a także dla rozwoju nowoczesnych technologii biomedycznych. Ma świadomość roli współpracy w zespole majacej na celu integrację wiedzy i umiejętności jego członków, pozwalającą na realizację określonego zadania związanego z; projektowaniem, otrzymywaniem i badaniem nowych materiałów implantacyjnych lub elementów sztucznych narzadów. Rozumie konieczność przekazywania informacji dotyczących nowych technologii biomedycznych w zakresie implantów i sztucznych narządów szerszemu odbiorcy. Potrafi dokonać syntezy danych literaturowych dotyczących istniejących lub nowych trendów materiałowych w implantologii i w funkcjonowaniu sztucznych narządów. Potrafi współpracować w zespole; w obrębie wykonania zadania labolatoryjnego i projektowego, wykorzystując wiedzę własną z zakresu nauk materiałowych oraz w oparciu o przeglad literatury fachowej. Potrafi brać czynny udział w dyskusji na tematy związane z projektowaniem, wytwarzaniem biomateriałów, implantów i sztucznych narzadów / 7

4 M_U004 Knowledge M_W001 M_W002 M_W003 M_W004 M_W005 Ma świadomość ważnosci podejmowanych prac dotyczących wytwarzania i testowania biomateriałów stosowanych w sztucznych narządach i implantach, jako alternatywy dla dotychczasowych standardów leczenia. Zna zależności pomiędzy budową i funkcją narządów w organizmie człowieka. Ma świadomość ważności ich poprawnego działania w utrzymaniu homeostazy organizmu. Zna zależności pomiędzy właściwościami biomateriałów a ich budowa na różnym poziomie struktury. Zna metody badawcze służące charakteryzowaniu biomateriałów na poziomie strukturalnym, mikrostrukturalnym, fizykochemicznym i mechanicznym. Rozumie metodykę projektowania biomateriałów o zadanych właściwościach materiałowych oraz ich funkcjię zależną od roli: implant, sztuczny narząd. Ma świadomość wspomagania uszkodzonego narządu/tkanki za pomocą biomateriałów lub implantów zastępujacych czasowo utracone funkcje organizmu Module content Lectures Rozróżnienie pojęć biomateriał, implant, sztuczny narząd. System powiązań pomiędzy komórką, tkanką a narządem. Kanały informacyjne w komórkach żywych. Błona komórkowa, receptory błonowe. Błony wewnętrzne organizmu; otrzewna, okostna, osierdzie budowa i funkcja. Membrana syntetyczna granica łącząca lakarza i inżyniera. Wprowadzenie do inżynierii materiałów membranowych. Wymagania stawiane membranom o zastosowaniu medycznym. Metody otrzytmywania membran polimerowych: inwersja w ukłądzie trójskałdnikowym, spiekanie proszków polimerowych. Metody formowania membran; kapilarnych i membran płaskich. Warunki zachodzenia procesów separacyjnych na przykładzie mechanizmu sitowego, rozpuszczalnikowo-dyfuzyjnego. Prawa rządzące transportem masy; prawo Darcy ego, Fouriera, Ficka. Membrany w implantologii: membrany okulistyczne, membran 4 / 7

5 stosowanych w sterowanej regeneracji kości (GBR) sterowanej regeneracji nerwów (GNR). Membrany typu space maker. Nowoczesne metody leczenia ubytków kostnych z wykorzystaniem implantów membranowych. Modele sztucznej skóry na przykladzi implantów skóry. Narządy hybrydowe (bio)sztuczna trzustka, hybrydowa wątroba. Membrany jako elementy sztucznych narządów: membrany w oksygenacji, dializie, hemoperfuzji.transplantologia. Zabiegi transplantacji u ludzi i zwierząt. Laboratory Zastosowanie metody numerycznej w analizie materiałowej trzpieni endoprotez Celem ćwiczenia jest analiza charakterystyki odkształceniowo-naprężeiowej trzpieni endoprotez wykonanych z różnych materiałów z wykorzystaniem modelu numerycznego (MES). Cementy kostne Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z mechanizmem wiązania in situ cementów kostnych. Porównanie wiązania cemantów fosforanowych (ceramicznych i akrylanowych (polimerowych) pod kątem szybkosci wiązania, efektu cieplnego reakcji oraz określenie optymalnego stosunku L/P. Materiały dla kardiochirurgii Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z materiałami o właściwościach atrombogennych. Ocena ich właściwości fizycznych i chemicznych a także zbadania wpływu środwiska biologicznego na ich parametry fizykochemiczne powierzchni tj; zwilżalnośc i chropowatość. Otrzymywanie materialów dla inzynierii tkankowej Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z; wymaganiami materiałowymi stawianymi rusztowaniom dla potrzeb inzynierii tkankowej, technikami formowania rusztowań dla inzynierii tkankowej oraz metodami badań charakteryzującymi materiały 3D. W trkacie ćwiczenia wytwarzane sa rózne rodzaje rusztown (polimerowe, ceramiczne), które nastepnie poddaje sie charakterytstyce pod kątem mikrostruktury. Materiały implantacyjne przeznaczone na implanty okulistyczne Celem ćeiczenia jest zapoznanie się z alternatywnymi metodami leczenia jaskry z wykorzystaniem membranowych implantów polimerowych i kompozytowych skutecznie poprawiających procesy ultrafiltracji w komorze przedniej oka. Otrzymywanie i charakterystyka membran Celem ćwiczenia jest otrzymanie membran metoda inwersji faz a także zapozanienie sie z klasyfikacją polimerowych materiałow membranowych ze względu na ich strukturę, funkcję oraz metodę otrzymywania. Ciśnieniowe techniki rozdziału - odwrócona osmoza Celem ćwiczenia jest praktyczne zapozanianie się z procesami osmozy i osmozy odwróconej oraz porównanie szybkosci wspomnianych procesow ze względu na materiał membranowy a takżeze względu na skład medium separującego. Otrzymywanie kapsułek alginanowych jako potencjalnych materiałów do enkapsulacji Celem ćwiczenia jest wytworzeinie róznych wielkosci kapsułek alginanowych oraz określenie wpływu warunków wytwarzania na wielkość i kształt mikrokapsułek. Dializa i techniki dializacyjne Celem ćwiczenia jest praktyczne zapozanieie sie z technika dializoterapii oraz zasadanimi i wymogami procesu, okreslenie prawidłowego klirensu membrany w zadanym układzie. 5 / 7

6 Project Przygotowanie do opracowania projektu Wymogi merytoryczne konieczne do przygotowania projektu. Wymogi edytorskie pomocne w przygotowaniu projektu. Wymogi merytoryczne konieczne w trkacie przygotowania prezentacji projektu. Wymogi edytorskie prezentacji projektu. Szkolenie z zakresu doboru bibliografii Możliwości bibliograficzne baz uczelanianych. Możliwosci bibliografoczne baz spoza uczelni. Umiejętnośc formułowania słów kluczowych. Rzetelnosc informacji podawanych w internecie. Prezentacja projektu Obrona publiczna (grupowa) tez projektu. Umiejętność merytorycznej odpowiedzi na pytania. Przygotowanie prezentacji. Method of calculating the final grade Ocena końcowa z przedmiotu to średnia wazona z ocen uzyskanych z labolatorium (waga 0,4), projektu (waga 0,1), egzaminu (waga 0,5). Prerequisites and additional requirements Wiedza z zakresu materiałoznawstwa; podstawowe własciwości materiałów polimerowych, ceramicznych, metalicznych i kompozytowych. Ukończony kurs z przedmiotu Biomateriały z uwzględnieniem podziału materialów na zachowanie się w warunkach in vitro/in vivo. Podtsawowa wiedza z zakresu anatomii i fizjologii człowieka. Recommended literature and teaching resources 1. Joseph D. Bronzino Tissue Engineering and Artificial Organs (The Biomedical Engineering Handbook) Gerald Miller Artificial Organs M. Darowski, T. Orłowski, A. Weryński, J. M. Wójcicki, Sztuczne narządy. Tom 3, Wydawnictwo PAN, Skrypt dla studentów Inzynierii Biomedycznej z zakresu implantów i sztucznych narządów, Praca zbiorowa pod red E. Stodolak, AGH Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module Additional scientific publications not specified Additional information W ramach zajęć labolatoryjnych Student zobowiązany jest do odbycia 6 ćwiczeń w semstrze. Ćwiczenia przebiegają według harmonogramu podanego na początku semstru. 6 / 7

7 Student workload (ECTS credits balance) Student activity form Contact hours Realization of independently performed tasks Examination or Final test Preparation for Participation in laboratory Completion of a project Preparation of a report, presentation, written work, etc. Participation in lectures Participation in project Summary student workload Module ECTS credits Student workload 8 h 15 h 2 h 16 h 45 h 10 h 9 h 30 h 15 h 150 h 4 ECTS 7 / 7