Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Implanty i sztuczne narządy
Course of study:
2017/2018
Code:
EIB-1-640-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:
6
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Stodolak-Zych Ewa (stodolak@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Pielichowska Kinga (kingapie@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Stodolak-Zych Ewa (stodolak@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Szaraniec Barbara (szaran@agh.edu.pl)
dr inż. Morawska-Chochół Anna (morawska@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 Rozumie, że rozwój inzynierii biomaterialów ma istotne znaczenie dla poprawy standardu życia pacjentów a także dla rozwoju nowoczesnych technologii biomedycznych. IB1A_K02, IB1A_K01 Activity during classes,
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_K04, IB1A_K03 Activity during classes,
Project,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
M_K003 Rozumie konieczność przekazywania informacji dotyczących nowych technologii biomedycznych w zakresie implantów i sztucznych narządów szerszemu odbiorcy. IB1A_K05 Activity during classes,
Project,
Participation in a discussion
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_U07, IB1A_U03 Project,
Execution of laboratory classes,
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 classes
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 classes
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 Examination,
Test,
Project,
Execution of laboratory classes
M_W002 Zna zależności pomiędzy właściwościami biomateriałów a ich budowa na różnym poziomie struktury. IB1A_W03 Examination,
Test,
Project,
Execution of laboratory classes
M_W003 Zna metody badawcze służące charakteryzowaniu biomateriałów na poziomie strukturalnym, mikrostrukturalnym, fizykochemicznym i mechanicznym. IB1A_W09, IB1A_W02, IB1A_W03 Examination,
Test,
Project,
Execution of laboratory classes
M_W004 Rozumie metodykę projektowania biomateriałów o zadanych właściwościach materiałowych oraz ich funkcjię zależną od roli: implant, sztuczny narząd. IB1A_W15, IB1A_W11, IB1A_W12 Examination,
Test,
Project,
Execution of laboratory classes
M_W005 Ma świadomość wspomagania uszkodzonego narządu/tkanki za pomocą biomateriałów lub implantów zastępujacych czasowo utracone funkcje organizmu. IB1A_W13 Examination,
Test,
Project,
Execution of laboratory classes
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 Rozumie, że rozwój inzynierii biomaterialów ma istotne znaczenie dla poprawy standardu życia pacjentów a także dla rozwoju nowoczesnych technologii biomedycznych. + - - + - - - - - - -
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. - - + - - - - - - - -
M_K003 Rozumie konieczność przekazywania informacji dotyczących nowych technologii biomedycznych w zakresie implantów i sztucznych narządów szerszemu odbiorcy. + - - + - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi dokonać syntezy danych literaturowych dotyczących istniejących lub nowych trendów materiałowych w implantologii i w funkcjonowaniu sztucznych narządów. - - - + - - - - - - -
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. - - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi brać czynny udział w dyskusji na tematy związane z projektowaniem, wytwarzaniem biomateriałów, implantów i sztucznych narzadów. - - - + - - - - - - -
M_U004 Ma świadomość ważnosci podejmowanych prac dotyczących wytwarzania i testowania biomateriałów stosowanych w sztucznych narządach i implantach, jako alternatywy dla dotychczasowych standardów leczenia. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna zależności pomiędzy budową i funkcją narządów w organizmie człowieka. Ma świadomość ważności ich poprawnego działania w utrzymaniu homeostazy organizmu. + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna zależności pomiędzy właściwościami biomateriałów a ich budowa na różnym poziomie struktury. + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna metody badawcze służące charakteryzowaniu biomateriałów na poziomie strukturalnym, mikrostrukturalnym, fizykochemicznym i mechanicznym. + - - - - - - - - - -
M_W004 Rozumie metodykę projektowania biomateriałów o zadanych właściwościach materiałowych oraz ich funkcjię zależną od roli: implant, sztuczny narząd. + - - - - - - - - - -
M_W005 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 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 classes:
  1. 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).

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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.

Project classes:
  1. 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.

  2. Szkolenie z zakresu doboru bibliografii

    Możliwości bibliograficzne baz uczelanianych. Możliwosci bibliografoczne baz spoza uczelni. Umiejętnośc formułowania słów kluczowych. Rzetelnosc informacji podawanych w internecie.

  3. Prezentacja projektu

    Obrona publiczna (grupowa) tez projektu. Umiejętność merytorycznej odpowiedzi na pytania. Przygotowanie prezentacji.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 120 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Contact hours 8 h
Realization of independently performed tasks 10 h
Examination or Final test 2 h
Preparation for classes 4 h
Participation in laboratory classes 42 h
Completion of a project 6 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 6 h
Participation in lectures 28 h
Participation in project classes 14 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa z przedmiotu to średnia wazona z ocen uzyskanych z labolatorium, projektu, egzaminu.

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) 2006
2. Gerald Miller Artificial Organs 2006
3. M. Darowski, T. Orłowski, A. Weryński, J. M. Wójcicki, Sztuczne narządy. Tom 3, Wydawnictwo PAN, 2005
4. Skrypt dla studentów Inzynierii Biomedycznej z zakresu implantów i sztucznych narządów, Praca zbiorowa pod red E. Stodolak, AGH 2010.

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.