Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Bioceramika
Tok studiów:
2015/2016
Kod:
CIM-2-223-MN-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Mikro i nanotechnologie materiałowe
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
2
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Ślósarczyk Anna (aslosar@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. dr hab. inż. Ślósarczyk Anna (aslosar@agh.edu.pl)
dr inż. Zima Aneta (azima@agh.edu.pl)
dr inż. Czechowska Joanna (jczech@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student zna klasyfikację biomateriałów ceramicznych i zakres ich zastosowań w medycynie. IM2A_W03, IM2A_W15 Egzamin
M_W002 Student zna i rozumie pojęcia związane z wytwarzaniem bioceramiki (surowce, metody formowania, sposoby wypalania, obróbki końcowej i sterylizacji). IM2A_W03, IM2A_W14 Egzamin
M_W003 Student zna i rozumie technologie produkcji różnych form bioceramicznych preparatów implantacyjnych (proszki, granule, gęste i porowate implanty, pokrycia) IM2A_W03, IM2A_W14 Egzamin
M_W004 Student zna zasady oceny fizykochemicznej i biologicznej ceramicznych preparatów implantacyjnych w testach in vitro i in vivo. IM2A_W04 Egzamin
Umiejętności
M_U001 Student potrafi zaprojektować tworzywa do uzupełniania ubytków kości różniące się składem, mikrostrukturą i wytrzymałością. IM2A_U04, IM2A_U11, IM2A_U08 Prezentacja
M_U002 Student potrafi zaproponować metody oceny właściwości fizykochemicznych i biologicznych ceramicznych preparatów implantacyjnych i kompozytów bioceramicznych. IM2A_U08, IM2A_U16 Prezentacja
Kompetencje społeczne
M_K001 Student zna działania lecznicze i ewentualne efekty uboczne stosowania materiałów implantacyjnych w substytucji kości. IM2A_K08, IM2A_K02, IM2A_K06 Aktywność na zajęciach
M_K002 Student zna role materiałów stosowanych w substytucji kości, zasady ich doboru i projektowania. Rozumie znaczenie inżynierii biomateriałowej dla medycyny i gospodarki. IM2A_K07, IM2A_K06 Aktywność na zajęciach
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student zna klasyfikację biomateriałów ceramicznych i zakres ich zastosowań w medycynie. + - - - - + - - - - -
M_W002 Student zna i rozumie pojęcia związane z wytwarzaniem bioceramiki (surowce, metody formowania, sposoby wypalania, obróbki końcowej i sterylizacji). + - - - - + - - - - -
M_W003 Student zna i rozumie technologie produkcji różnych form bioceramicznych preparatów implantacyjnych (proszki, granule, gęste i porowate implanty, pokrycia) + - - - - + - - - - -
M_W004 Student zna zasady oceny fizykochemicznej i biologicznej ceramicznych preparatów implantacyjnych w testach in vitro i in vivo. + - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi zaprojektować tworzywa do uzupełniania ubytków kości różniące się składem, mikrostrukturą i wytrzymałością. - - - - - + - - - - -
M_U002 Student potrafi zaproponować metody oceny właściwości fizykochemicznych i biologicznych ceramicznych preparatów implantacyjnych i kompozytów bioceramicznych. - - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student zna działania lecznicze i ewentualne efekty uboczne stosowania materiałów implantacyjnych w substytucji kości. - - - - - + - - - - -
M_K002 Student zna role materiałów stosowanych w substytucji kości, zasady ich doboru i projektowania. Rozumie znaczenie inżynierii biomateriałowej dla medycyny i gospodarki. - - - - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Historia bioceramiki.

    Zarys historii wytwarzania i stosowania ceramicznych materiałów implantacyjnych w medycynie. Bioceramika I,II i III generacji. Znaczenie bioceramiki dla ortopedii, chirurgii twarzoczaszki i stomatologii.

  2. Budowa kości. Ceramiczne i kompozytowe preparaty kościozastępcze.

    Kość jako naturalny kompozyt. Wymagania stawiane implantom kostnym. Zalety i wady ceramicznych preparatów kościozastępczych. Sposoby łączenia implantów z kością. Znaczenie granicy rozdziału implant kość.

  3. Podział bioceramiki-kryteria podziału.

    Charakterystyka i zakres zastosowań różnych form implantów ceramicznych (proszki, granule, kształtki gęste, porowate oraz z porowatością powierzchniową, materiały gradientowe).

  4. Wytwarzanie oraz ocena fizykochemiczna i biologiczna bioceramiki spiekanej i wiązanej chemicznie.

    Sposoby wytwarzania (surowce, formowanie, wypalanie, obróbka końcowa, sterylizacja). Ocena mikrostruktury, porowatość, wytrzymałości mechanicznej, spójności, stabilności chemicznej, biodegradowalności, biozgodności i bioaktywności.

  5. Bioceramika inertna, biokatywna i resorbowalna.

    Bioaktywne szkła, szkło-ceramika i ceramika. Znaczenie bioaktywności i biodegradowalności i skłonności do resorpcji. Mechanizmy bioaktywności. Kryteria doboru kościozastępczych preparatów implantacyjne.

  6. Gęsta i porowata bioceramika korundowa.

    Proszki korundowe, sposoby otrzymywania gęstych i porowatych implantów korundowych. Zakres zastosowań bioceramiki korundowej w medycynie.

  7. Bioceramika tlenkowa oparta na ZrO2 i TiO2.

    Rola przemiany fazowej T-J w kształtowaniu właściwości fizykochemicznych i biologicznych bioceramiki ZrO2.Kompozyty ZrO2-Al2O3 (ZTA, ATZ). Tworzywa oparte na TiO2 dla zastosowań medycznych forma i właściwości.

  8. Bioceramika fosforanowo-wapniowa.

    Bioceramika hydroksyapatytowa (HA, whitlockitowa (β-TCP) oraz dwufazowa HA- β-TCP (BCP)-otrzymywanie, właściwości, zastosowanie w medycynie. Nowe kierunki badań nad bioceramiką CaPs.

  9. Cementy kostne.

    Rodzaje cementów kostnych. Zalety i wady cementów PMMA i fosforanowo-wapniowych. Wymagania stawiane cementom kostnym. Sposoby kształtowania parametrów reologicznych i czasów wiązania zaczynów cementowych. Cementy kostne nowej generacji.

  10. Bioaktywne materiały kompozytowe.

    Cel stosowania kompozytów w medycynie. Kompozyty nieorganiczno-organiczne i nieorganiczno-nieorganiczne. Materiały hybrydowe.

  11. Bioceramika dla stomatologii.

    Zastosowanie ceramiki w stomatologii zachowawczej, protetyce, implantoprotetyce, ortodoncji, endodoncji, periodontologii oraz chirurgii szczękowo-twarzowej. Rodzaje cementów stomatologicznych. Właściwości i zakres zastosowań porcelany dentystycznej, ceramiki tlenkowej i materiałów szkło-ceramicznych w stomatologii. Bioceramika w sterowanej regeneracji tkanek.

  12. Pokrycia ceramiczne na implantach metalicznych.

    Cel i sposoby nanoszenia pokryć. Charakterystyka i kryteria oceny pokryć ( grubość, skład fazowy, mikrostruktura, adhezja do podłoża, trwałość).

  13. Ceramiczne homogeniczne i heterogeniczne nośniki leków.

    Podział nośników leków. Mechanizmy uwalniania leków. Znaczenie i dobór materiałów ceramicznych dla miejscowego podawania leków.

  14. Biomimetyka.

    Wzorce z natury w technice i inżynierii biomateriałowej. Naturalne struktury typu laminaty i FGM. Naturalne kompozyty. Znaczenie bioceramiki dla inżynierii tkankowej.

Zajęcia seminaryjne:
  1. Rola i zakres porowatości w ceramicznych materiałach implantacyjnych. Zakres zastosowań bioceramiki porowatej i gęstej.
  2. Znaczenie biomateriałów hybrydowych dla implantologii.
  3. Znaczenie gipsu jako materiału implantacyjnego.
  4. Bioceramika w zastosowaniach stomatologicznych.
  5. Znaczenie bioceramiki w leczeniu chorób i urazów kości. Rola biomimetyki w otrzymywaniu materiałów implantacyjnych.
  6. Zasady doboru materiałów w medycynie implantacyjnej.
  7. Ocena bioceramiki w testach in vitro i in vivo.
  8. Sposoby formowania i obróbki cieplnej implantów kostnych. Rola technik RP.
  9. Bioceramika hydroksyapatytowa dla ortopedii, stomatologii i chirurgii twarzo-czaszki.
  10. Otrzymywanie, właściwości i zakres zastosowań bioceramiki whitlockitowej.
  11. Znaczenie kompozytów dla medycyny.
  12. Bioceramika tlenkowa.
  13. Tworzywa szkło-ceramiczne w medycynie implantacyjnej.
  14. Czynniki determinujące zachowanie się ceramicznych preparatów implantacyjnych w żywym organizmie.
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 59 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w wykładach 14 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 14 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 8 godz
Przygotowanie do zajęć 8 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 15 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

0,5*ocena z egzaminu+0,5*ocena z seminarium

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Podstawowa widza z zakresu chemii, biologii i inżynierii materiałowej.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1.„Biomateriały t. IV” praca zbiorowa pod red. S. Błażewicza i L. Stocha, wyd. Exit Warszawa 2003
2.Z. Jaegermann, A.Ślósarczyk „Gęsta i porowata bioceramika korundowa w zastosowaniach medycznych” UWND AGH-Kraków 2007
3.R.B.Heimann " Clasic and advanced ceramics" VILEY- VCH Verlag GmbH & Co. 2010
4.B.D.Ratner,A.S.Hofmann,F.J.Schoen,J.E.Lemons" Biomaterials Science. An Introduction to Materials in Medicine" Elsevier- Academic Press, 2013
5.F. Nadachowski, S.Jonas, W.Ptak „Wstęp do projektowania technologii ceramicznych” UWND AGH-Kraków 1999
6.Czasopismo “Inżynieria Biomateriałów Engineering of Biomaterials”
7.Czasopismo “Biomaterials”
8.Czasopismo “Journal of Materials Science. Materials in Medicine”

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Borkowski L., Pawłowska M., Radzki R.P., Bieńko M., Polkowska I., Belcarz A., Karpiński M., Słowik T., Matuszewski Ł., ŚLÓSARCZYK A., Ginalska G. ,Effect of a carbonated HAP/β-glucan composite bone substitute on healing of drilled bone voids in the proximal tibial metaphysis of rabbits., Materials Science and Engineering C (2015) 1;53:60-67. (IF=2,736)

2. Mróz W., Budner B., Syroka R., Niedzielski K., Golański G., ŚLÓSARCZYK A., Schwarze D., Douglas T. E. L., In vivo implantation of porous titanium alloy implants coated with magnesium-doped octacalcium phosphate and hydroxyapatite thin films using pulsed laser deposition, Journal of Biomedical Materials Research. Part B, Applied Biomaterials (2015) 103 1: 151–158. (2,328)

3. Kolmas J., Jabłoński M., ŚLÓSARCZYK A., Kolodziejski W., Solid-State NMR Study of Mn2+ for Ca2+ Substitution in Thermally Processed Hydroxyapatites, Journal of the American Ceramic Society (2015) 98: 1265–1274. (IF=2,428)

4. Kolmas J., Kaflak A., Zima A., ŚLÓSARCZYK A., Alpha-tricalcium phosphate synthesized by two different routes: Structural and spectroscopic characterization, Ceramics International (2015) 41(4) 5727-5733.(IF=2,110)

5. Czechowska J., Zima A., Paszkiewicz Z., Lis J., ŚLÓSARCZYK A., Physicochemical properties and biomimetic behaviour of α−TCP−chitosan based materials, Ceramics International (2014) 404: 5523–5532.(IF=2,110)

6. Paluszkiewicz C., Czechowska J., ŚLÓSARCZYK A., Paszkiewicz Z., Evaluation of a setting reaction pathway in the novel composite TiHA-CSD bone cement by FT-Raman and FT-IR spectroscopy, Journal of Molecular Structure (2013) 1034; 289–295. (IF=1,585)

7. Zima A.,Paszkiewicz Z., Siek D., Czechowska J., ŚLÓSARCZYK A., Study on the new bone cement based on calcium sulfate and Mg, CO3 doped hydroxyapatite, Ceramics International (2012) 386 4935–4942.

8. ŚLÓSARCZYK A., Bioceramika hydroksyapatytowa, Prace Komisji Nauk Ceramicznych, Polski Biuletyn Ceramiczny nr 13, Polskie Towarzystwo Ceramiczne, Kraków 1997

Informacje dodatkowe:

Brak