Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Biomateriały i Kompozyty
Course of study:
2019/2020
Code:
CIMT-2-327-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Pamuła Elżbieta (epamula@agh.edu.pl)
Module summary

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

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 potrafi współpracować w grupie i przekazywać informacje dotyczące inżynierii biomateriałów i technologii kompozytów w sposób powszechnie zrozumiały IMT2A_K02 Presentation
M_K002 ma świadomość roli inżynierii biomateriałów i technologii kompozytów we współczesnej gospodarce IMT2A_K03 Oral answer
Skills: he can
M_U001 potrafi zaproponować sposób wytwarzania i/lub modyfikacji powierzchni biomateriałów IMT2A_U04 Report
M_U002 zna podstawowe metody badań właściwości biomateriałów i materiałów kompozytowych IMT2A_U04 Report
M_U003 potrafi zaproponować metody badawcze i urządzenia charakteryzujące najważniejsze parametry biomateriałów i kompozytów IMT2A_U04 Report
Knowledge: he knows and understands
M_W001 posiada szczegółową wiedzę dotyczącą metod otrzymywania materiałów dla medycyny IMT2A_W01, IMT2A_W03 Test
M_W002 zna metody wytwarzania i charakteryzowania właściwości materiałów kompozytowych IMT2A_W03 Test
M_W003 posiada wiedzę na temat mechanizmów degradacji materiałów IMT2A_W01 Test
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
135 30 0 75 0 0 30 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 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 - - - - - + - - - - -
Skills
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 - - + - - - - - - - -
Knowledge
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 + - - - - + - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 235 h
Module ECTS credits 8 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 135 h
Preparation for classes 30 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 40 h
Realization of independently performed tasks 30 h
Module content
Lectures (30h):

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

Laboratory classes (75h):

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

Seminar classes (30h):

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.

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.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • 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:

Warunkiem zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest uzyskanie pozytywnych ocen ze sprawdzianów dopuszczających do wykonania ćwiczeń, ocen z wykonania ćwiczeń i ocen ze sprawozdań.
Warunkiem zaliczenia zajęć seminaryjnych jest uzyskanie pozytywnych ocen z prezentacji, odpowiedzi i kolokwiów.

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.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • 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 zajęć laboratoryjnych (1/3), ocena z zajęć seminaryjnych (1/3), ocena z egzaminu (1/3)

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

W przypadku usprawiedliwionej nieobecności na zajęciach seminaryjnych i laboratoryjnych należy jak najszybciej skontaktować się z prowadzącymi, którzy ustalą zasady i termin odrabiania zajęć.

Prerequisites and additional requirements:

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

Recommended literature and teaching resources:

1. Biomateriały, Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna, tom 4 pod red. S Błażewicz, J. Marciniak, wydawnictwo EXIT Warszawa 2017
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

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

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.

Additional information:

Brak