Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Sztuczne narządy
Course of study:
2019/2020
Code:
CIMT-2-116-BK-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
1
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)
Module summary

Moduł umożliwia zapoznanie się z nowoczesnymi technikami wspomagania uszkodzonych narządów oraz uświadamia konieczność pracy nad nowymi rozwiązaniami materiałowymi usprawniającymi ich funkcjonowanie.

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: is able to
M_K001 Rozumie, iż rozwój inżynierii biomateriałów ma istotne znaczenie dla poprawy standardu życia pacjentów a także dla rozwoju nowoczesnych technologii biomedycznych. IMT2A_K03 Activity during classes,
Presentation
M_K002 Rozumie konieczność przekazywania informacji dotyczących nowych technologii biomedycznych w zakresie implantów i sztucznych narządów szerszemu gronu odbiorców. IMT2A_K02 Activity during classes,
Presentation
Skills: he can
M_U001 Potrafi dokonać syntezy danych literaturowych dotyczących istniejących rozwiązań lub nowych trendów materiałowych w implantologii i w funkcjonowaniu sztucznychnarządów. IMT2A_U04 Presentation,
Report
M_U002 Potrafi współpracować w zespole; w obrębie wykonania zadania laboratoryjnego wykorzystując własną wiedzę z zakresu nauki o materiałach oraz w oparciu o przegląd literatury. IMT2A_U05, IMT2A_U01 Activity during classes,
Project,
Report
M_U003 Potrafi brać czynny udział w dyskusji na tematy związane z projektowaniem, wytwarzaniem biomateriałów, implantów i sztucznych narządów IMT2A_U04 Activity during classes,
Presentation,
Report
M_U004 Ma świadomość ważności podejmowanych prac dotyczących wytwarzania i testowania biomateriałów stosowanych w sztucznych narządach i implantach, jako alternatywy dla dotychczasowych standardów leczenia. IMT2A_U04, IMT2A_U03 Activity during classes,
Presentation,
Report
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna zależność pomiędzy budową i funkcją narządów w organizmie człowieka. Ma świadomość ważności ich poprawnego działania w utrzymaniu homeostazy w organizmu. IMT2A_W03 Activity during classes,
Examination
M_W002 Zna zależności pomiędzy właściwościami biomateriałów a ich budową na różnym poziomie IMT2A_W03, IMT2A_W04 Activity during classes,
Examination
M_W003 Zna metody badawcze służące charakteryzowaniu biomateriałów na poziomie strukturalnym, mikrostrukturalnym, fizykochemicznym i mechanicznym. IMT2A_W03 Activity during classes,
Examination
M_W004 Rozumie metodykę projektowania biomateriałów o zadanych właściwościach materiałowych oraz ich funkcję zależną od roli: implant, sztuczny narząd. IMT2A_W03 Activity during classes,
Examination
M_W005 Ma świadomość konieczności wspomagania uszkodzonego narządu/tkanki za pomocą biomateriałów lub implantów zastępujących czasowo utracone funkcje organizmu. IMT2A_W03, IMT2A_W05 Activity during classes,
Examination
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 15 0 0 0 0 15 0 0 0 0 0
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
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Rozumie, iż rozwój inżynierii biomateriałów ma istotne znaczenie dla poprawy standardu życia pacjentów a także dla rozwoju nowoczesnych technologii biomedycznych. + - - - - + - - - - -
M_K002 Rozumie konieczność przekazywania informacji dotyczących nowych technologii biomedycznych w zakresie implantów i sztucznych narządów szerszemu gronu odbiorców. + - - - - + - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi dokonać syntezy danych literaturowych dotyczących istniejących rozwiązań lub nowych trendów materiałowych w implantologii i w funkcjonowaniu sztucznychnarządów. - - - - - + - - - - -
M_U002 Potrafi współpracować w zespole; w obrębie wykonania zadania laboratoryjnego wykorzystując własną wiedzę z zakresu nauki o materiałach oraz w oparciu o przegląd literatury. - - - - - + - - - - -
M_U003 Potrafi brać czynny udział w dyskusji na tematy związane z projektowaniem, wytwarzaniem biomateriałów, implantów i sztucznych narządów - - - - - + - - - - -
M_U004 Ma świadomość ważności podejmowanych prac dotyczących wytwarzania i testowania biomateriałów stosowanych w sztucznych narządach i implantach, jako alternatywy dla dotychczasowych standardów leczenia. - - - - - + - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna zależność pomiędzy budową i funkcją narządów w organizmie człowieka. Ma świadomość ważności ich poprawnego działania w utrzymaniu homeostazy w organizmu. + - - - - + - - - - -
M_W002 Zna zależności pomiędzy właściwościami biomateriałów a ich budową na różnym poziomie + - - - - + - - - - -
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 funkcję zależną od roli: implant, sztuczny narząd. + - - - - + - - - - -
M_W005 Ma świadomość konieczności wspomagania uszkodzonego narządu/tkanki za pomocą biomateriałów lub implantów zastępujących czasowo utracone funkcje organizmu. + - - - - + - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 60 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 h
Realization of independently performed tasks 30 h
Module content
Lectures (15h):

Przedmiot składający się z wykładów (14h) i podporządkowanych im seminarium z częścią laboratoryjną (14h). Zakres przedmiotu obejmuje przedstawienie rozwiązań klinicznych dotyczących możliwości wspomagania uszkodzonych narządów typu nerki, wątroba, trzustka czy skóra przez zastosowanie odpowiednich materiałów o charakterze porowatym lub nieporowatym. Wykłady podzielone są na dwa etapy pierwszy z nich dotyczy hierarchizacji pojęć podstawowych z dziedziny inżynierii biomateriałów (biomateriał, implant, sztuczny narząd) oraz znalezienia podobnej hierarchii w naturalnym organizmie (komórka, tkanka, narząd). Druga część wykładów dotyczy przykładowych sztucznych narządów wraz z uwzględnieniem ich podstawowego elementu funkcjonalnego jakim jest błona separującą (membrana). Przykładowe jej zastosowanie dotyczy kolejnej cześci wykładu a wiec prezentacji: substytutów skóry, sztucznej nerki (dializatora), sztucznej wątroby, hybrydowej trzustki oraz konieczności zastosowania sztucznych narządów w aspekcie problemów transplantacyjnych i etycznych związanych z ksenotransplantacją.
1. Wprowadzenie do przedmiotu: biomateriał-implant-sztuczny narząd – rozróżnienie pojęć
2. Komórka-tkanka-narząd. Budowa i funkcja w organizmie w aspekcie procesów transportu
3. Substytuty skóry na bazie materiałów syntetycznych. Podział i warunki medyczne ich aplikacji.
4. Sztuczna nerka i techniki dializacyjne (dializa, hemoperfuzja, diafilrtacja). Zasady technik separacji związków, wymagania stawiane materiałom na membrany dializacyjne
5. Systemy (bio)sztucznej wątroby (BAL)
6. Metody wspomagania leczenia cukrzycy. Hybrydowa trzustka
7. Bioetyka zabiegów transplantacji i ksenotransplantacji. Przykłady zabiegów

Seminar classes (15h):

Seminarium z przedmiotu realizowane jest również dwuetapowo: w pierwszej części studenci przygotowują na podstawie przygotowanej literatury założenia materiałowe stawiane syntetycznym materiałom membranowym dla potrzeb wybranego sztucznego narządu (dializatora, separatora osocza, podłoża dla hepatocytow, wysp trzustkowych Langerhansa itp.) i prezentują je podczas krótkich wystąpień ustnych. Druga cześć seminarium ma charakter praktyczny w którym studenci zapoznają się z metodą enkapsulacji komórek/substancji biologicznie aktywnych ch stosowaną w hybrydowej trzustce, wykonują membranę płaską i kapilarną stosowana w dializoterapii i przeprowadzają proces oczyszczania zawiesiny złożonej z białek i soli.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Seminar classes: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest prezentacja multimedialna oraz ustna prowadzona przez studentów. Kolejnym ważnym elementem kształcenia są odpowiedzi na powstałe pytania, a także dyskusja studentów nad prezentowanymi treściami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Seminar classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci prezentują na forum grupy temat wskazany przez prowadzącego oraz uczestniczą w dyskusji nad tym tematem. Ocenie podlega zarówno wartość merytoryczna prezentacji, jak i tzw. kompetencje miękkie.
Method of calculating the final grade:

Ocena z seminarium obejmuje średnią z ocen cząstkowych uzyskanych przez Studenta podczas prezentacji wstępnej (dobór materiałów na podstawie przeglądu literatury) i części praktycznej kończącej się przygotowaniem sprawozdań. Ocena końcowa stanowi średnią arytmetyczną z kolokwium zaliczeniowego (obejmującą część wykładową) i seminaryjnych ocen cząstkowych.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Prerequisites and additional requirements:

Wiedza z zakresu nauki o materiałach; podstawowe właściwości materiałów polimerowych, ceramicznych, metalicznych i kompozytowych. Podział materiałów ze względu na ich zachowanie się w warunkach in vitro/in vivo. Podstawowa 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 Inżynierii 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:

E. STODOLAK, M. BŁAŻEWICZ, Alginate-based composites – carriers of bioactive materials: preliminary study, Composites 2008 vol. 8 nr 4, s. 375–378.
E. STODOLAK-ZYCH, A. Łuszcz, E. Menaszek, A. Ścisłowska-Czarencka, Resorbable polymer membranes for medical applications, Journal of Biomimetics, Biomaterials and Tissue Engineering, 2014 vol. 19, s. 99–108.
R. Leszczyński, E. STODOLAK, J. Wieczorek, J. Orłowska-Heitzman, T. GUMUŁA, S. BŁAŻEWICZ, In vivo biocompatibility assessment of (PTFE-PVDF-PP) terpolymer-based membrane with potential application for glaucoma treatment, Journal of Materials Science. Materials in Medicine 2010 vol. 21 s. 2843–2851

Additional information:

None