Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Biomateriały
Course of study:
2017/2018
Code:
EIB-1-450-s
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Biomedical Engineering
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl)
Module summary

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 Jest świadomy znaczenia rozwoju inżynierii biomateriałów oraz rozumie ważność jej wpływu na poprawę komfortu życia i zdrowia człowieka. IB1A_K05 Activity during classes,
Participation in a discussion
M_K002 Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania oraz konieczności przekazywania informacji dotyczących nowych rozwiązań inżynierii biomateriałów szerszemu gronu odbiorców. IB1A_K05, IB1A_K01 Activity during classes,
Oral answer,
Participation in a discussion
Skills
M_U001 Potrafi dobrać odpowiednie materiały do konstrukcji określonego implantu i zaproponować sposób jego wytworzenia. IB1A_U08 Examination,
Test,
Oral answer,
Participation in a discussion,
Execution of exercises
M_U002 Potrafi na podstawie zdobytej wiedzy oraz posługując się zestawem norm zaproponować rodzaj badań fizykochemicznych i biologicznych danego biomateriału dla konkretnego zastosowania. IB1A_U01 Activity during classes,
Examination,
Test,
Oral answer,
Participation in a discussion,
Execution of exercises
Knowledge
M_W001 Posiada wiedzę dotyczącą rodzaju biomateriałów stosowanych do konstrukcji określonego rodzaju implantu oraz innych elementów służących do zespalania, rekonstrukcji i regeneracji tkanek. IB1A_W03, IB1A_W15 Examination,
Test,
Oral answer,
Participation in a discussion,
Activity during classes
M_W002 Zna metody badawcze służące do oceny właściwości fizykochemicznych i biologicznych biomateriałów. IB1A_W09 Examination,
Test,
Oral answer,
Participation in a discussion
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. IB1A_W12 Examination,
Test,
Oral answer,
Participation in a discussion
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
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. + + - - - - - - - - -
Skills
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. - + - - - - - - - - -
Knowledge
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. + + - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  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.

Auditorium classes:

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

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 133 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Examination or Final test 5 h
Contact hours 15 h
Realization of independently performed tasks 35 h
Preparation for classes 15 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 7 h
Participation in lectures 28 h
Participation in auditorium classes 28 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

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

Prerequisites and additional requirements:

Prerequisites and additional requirements not specified

Recommended literature and teaching resources:

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

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

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.

Additional information:

None