Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Biomateriały i Kompozyty
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
CIM-2-208-BK-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Biomateriały i kompozyty
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. Pamuła Elżbieta (epamula@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. dr hab. inż. Błażewicz Stanisław (blazew@agh.edu.pl)
dr inż. Gumuła Teresa (tgumula@agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Pamuła Elżbieta (epamula@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Szaraniec Barbara (szaran@agh.edu.pl)
dr inż. Morawska-Chochół Anna (morawska@agh.edu.pl)
dr inż. Krok-Borkowicz Małgorzata (krok@agh.edu.pl)
dr inż. Szatkowski Piotr (pszatko@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Studenci zdobywają szczegółową wiedzę w zakresie metod otrzymywania, kształtowania właściwości oraz praktycznego wykorzystania biomateriałów w medycynie i kompozytów w różnych gałęziach przemysłu.

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 posiada szczegółową wiedzę dotyczącą metod otrzymywania materiałów dla medycyny IM2A_W03, IM2A_W07 Kolokwium
M_W002 zna metody wytwarzania i charakteryzowania właściwości materiałów kompozytowych IM2A_W06 Kolokwium
M_W003 posiada wiedzę na temat mechanizmów degradacji materiałów IM2A_W03 Kolokwium
Umiejętności
M_U001 potrafi zaproponować sposób wytwarzania i/lub modyfikacji powierzchni biomateriałów IM2A_U06 Sprawozdanie
M_U002 zna podstawowe metody badań właściwości biomateriałów i materiałów kompozytowych IM2A_U06 Sprawozdanie
M_U003 potrafi zaproponować metody badawcze i urządzenia charakteryzujące najważniejsze parametry biomateriałów i kompozytów IM2A_U06 Sprawozdanie
Kompetencje społeczne
M_K001 potrafi współpracować w grupie i przekazywać informacje dotyczące inżynierii biomateriałów i technologii kompozytów w sposób powszechnie zrozumiały IM2A_K02 Prezentacja
M_K002 ma świadomość roli inżynierii biomateriałów i technologii kompozytów we współczesnej gospodarce IM2A_K06 Odpowiedź ustna
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 posiada szczegółową wiedzę dotyczącą metod otrzymywania materiałów dla medycyny + - - - - - - - - - -
M_W002 zna metody wytwarzania i charakteryzowania właściwości materiałów kompozytowych + - - - - - - - - - -
M_W003 posiada wiedzę na temat mechanizmów degradacji materiałów + - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 potrafi zaproponować sposób wytwarzania i/lub modyfikacji powierzchni biomateriałów - - + - - + - - - - -
M_U002 zna podstawowe metody badań właściwości biomateriałów i materiałów kompozytowych - - + - - - - - - - -
M_U003 potrafi zaproponować metody badawcze i urządzenia charakteryzujące najważniejsze parametry biomateriałów i kompozytów - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 potrafi współpracować w grupie i przekazywać informacje dotyczące inżynierii biomateriałów i technologii kompozytów w sposób powszechnie zrozumiały - - + - - + - - - - -
M_K002 ma świadomość roli inżynierii biomateriałów i technologii kompozytów we współczesnej gospodarce - - - - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

1. Wprowadzenie do nauki o biomateriałach, podstawowe definicje, cztery generacje biomateriałów, zasady projektowania biomateriałów, wyroby medyczne
2. Oddziaływanie biomateriał-komórka: rola wody i zaadsorbowanych białek i innych biomolekuł; materiały sprzyjające lub przeciwdziałające adhezji białek i innych biomolekuł
3. Reakcja organizmu na biomateriały: koagulacja krwi i oddziaływanie krew-materiał; materiały atrombogenne
4. Reakcja organizmu na biomateriały: stan zapalny, gojenie, reakcja typu około ciała obcego, reakcja immunologiczna
5. Biofilmy bakteryjne i infekcje związane z biomateriałami, strategie projektowania biomateriałów przeciwdziałających infekcjom i tworzeniu biofilmów
6. Biologiczna ocena wyrobów medycznych (badania in vitro)
7. Biologiczna ocena wyrobów medycznych (badania doświadczalne na zwierzętach)
8. Badania kliniczne i aspekty prawne związane z wprowadzaniem wyrobów medycznych na rynek
9. Metody sterylizacji wyrobów medycznych
10. Wybrane zagadnienia projektowania i mikromechaniki materiałów kompozytowych włóknistych
11. Wybrane zagadnienia obliczeniowe w technologii nanokompozytów polimerowych
12. Metody wytwarzania materiałów kompozytowych z osnowami polimerowymi – wybrane problemy
13. Recykling materiałów kompozytowych
14. Zastosowanie materiałów kompozytowych w budownictwie
15. Przemysł i rynek pracy w Polsce i na świecie w zakresie materiałów kompozytowych

Ćwiczenia laboratoryjne:

1. Badania biomateriałów w warunkach in vitro z wykorzystaniem kultur komórkowych (cytotoksyczność, adhezja, proliferacja, żywotność, metabolizm, czynniki sekrecyjne)
2. Badanie właściwości nici chirurgicznych i ocena ich zachowania się w warunkach in vitro
3. Ocena budowy chemicznej protez więzadeł i ścięgien oraz ich zachowania się w płynach fizjologicznych
4. Badanie materiałów opatrunkowych w warunkach in vitro
5. Badanie procesu pełzania polimerów i kompozytów o osnowie polimerowej
6. Płytki oraz stabilizatory zewnętrzne przeznaczone do zespalania odłamów kostnych – analiza materiałowa
7. Modelowanie endoprotez stawu biodrowego
8. Badanie właściwości mechanicznych betonów wzmacnianych laminatami
9. Porowate kompozyty polimerowo-ceramiczne otrzymywane metodą liofilizacji

Zajęcia seminaryjne:

Metody badań powierzchni biomateriałów. Dobór, wytwarzanie i modyfikacja właściwości materiałów przeznaczonych dla medycyny. Kształtowanie struktury i właściwości biomateriałów na poziomie nano-, mikro- i makroskopowym i ich wpływ na procesy biologiczne i biozgodność. Fizykochemiczne metody modyfikacji powierzchni biomateriałów (tekstura, budowa chemiczna). Aktywacja biologiczna biomateriałów. Mechanizmy degradacji biomateriałów.
Charakterystyka kompozytowych grup materiałowych. Metody formowania polimerowych materiałów kompozytowych. Szybkie prototypowanie z wykorzystaniem materiałów polimerowych i kompozytowych – drukowanie 3D. Metody badań wybranych właściwości użytkowych materiałów kompozytowych.
Recykling polimerowych materiałów kompozytowych. Projektowanie i wprowadzanie wyrobów kompozytowych na rynek (od skali laboratoryjnej po skalę przemysłową). Obieg dokumentów towarzyszący pracy inżyniera.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 229 godz
Punkty ECTS za moduł 9 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 69 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 30 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 40 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena z zajęć laboratoryjnych (33,3%), ocena z zajęć seminaryjnych (33,3%), ocena z egzaminu (33,3%)

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość języka angielskiego na poziomie umożliwiającym zrozumienie treści artykułów naukowych z zakresu biomateriałów i kompozytów; obsługa komputera; umiejętność przygotowywania sprawozdań i przygotowywania prezentacji multimedialnych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Biomateriały, Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna pod red. M. Nałęcz, tom 4 pod red. S Błażewicz, L. Stoch, wydawnictwo EXIT Warszawa 2003
2. Leszek A. Dobrzański, Materiały Inżynierskie i Projektowanie Materiałowe, Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2006
3. A. Boczkowska, J. Kapuściński, K. Puciłowski, S. Wojciechowski, Kompozyty, Wyd. Politechnika Warszawska, 2000

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. E. Pamuła, L. Bacakova, E. Filova, J. Buczyńska, P. Dobrzyński, L, Noskowa, L. Grausova, The influence of pore size on colonization of poly(L-lactide-glycolide) scaffolds with human osteoblast-like MG 63 cells in vitro, Journal of Materials Science: Materials in Medicine 19(1), 2008, 425-35.
2. E. Pamuła, P. Dobrzyński, B. Szot, M. Krętek, J. Krawciów, B. Płytycz, M. Chadzińska, Cytocomaptibility of aliphatic polyesters – in vitro study on fibroblasts and macrophages, Journal of Biomedical Materials Research A 87(2) 2008, 524-535.
3. T. Douglas, E. Pamula, D. Hauk, J. Wiltfang, S. Sivananthan, E. Sherry, P.H. Warnke, Porous polymer/hydroxyapatite scaffolds: characterization and biocompatibility investigations, Journal of Materials Science: Materials in Medicine 20, 2009, 1909-15.
4. D. Mikociak, S. Blazewicz, J. Michalowski, Biological and Mechanical Properties of Nanohydroxyapatite-Containing Carbon/Carbon Composites International Journal of Applied Ceramic Technology 9, 2012, 468-478.
5. A. Morawska-Chochol, P. Domalik-Pyzik, J. Chlopek, B. Szaraniec, J. Sterna, M. Rzewuska, M. Bogun, R. Kucharski, P. Mielczarek, Gentamicin release from biodegradable poly-L-lactide based composites for novel intramedullary nails, Materials Science & Engineering C – Materials for Biological Applications 45, 2014,15-20.
6.T. Gumula, A. Rudawski, J. Michalowski, S. Blazewicz, Fatigue behavior and oxidation resistance of carbon/ceramic composites reinforced with continuous carbon fibers, Ceramics International 41, 2015,7381-7386.

Informacje dodatkowe:

Brak