Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Bioceramika
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
CIMT-2-223-BK-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. inż. Ślósarczyk Anna (aslosar@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student zna klasyfikację biomateriałów ceramicznych i zakres ich zastosowań w medycynie. IMT2A_W01, IMT2A_W03 Egzamin
M_W002 Student zna i rozumie pojęcia związane z wytwarzaniem bioceramiki (surowce, metody formowania, sposoby wypalania, obróbki końcowej i sterylizacji). IMT2A_W01, IMT2A_W03 Egzamin
M_W003 Student zna i rozumie technologie produkcji różnych form bioceramicznych preparatów implantacyjnych (proszki, granule, gęste i porowate implanty, pokrycia) IMT2A_W01, IMT2A_W03 Egzamin
M_W004 Student zna zasady oceny fizykochemicznej i biologicznej ceramicznych preparatów implantacyjnych w testach in vitro i in vivo. IMT2A_W01 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi zaprojektować tworzywa do uzupełniania ubytków kości różniące się składem, mikrostrukturą i wytrzymałością. IMT2A_U05, IMT2A_U04 Prezentacja
M_U002 Student potrafi zaproponować metody oceny właściwości fizykochemicznych i biologicznych ceramicznych preparatów implantacyjnych i kompozytów bioceramicznych. IMT2A_U04 Prezentacja
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student zna działania lecznicze i ewentualne efekty uboczne stosowania materiałów implantacyjnych w substytucji kości. IMT2A_K01, IMT2A_K02, IMT2A_K03 Aktywność na zajęciach
M_K002 Student zna role materiałów stosowanych w substytucji kości, zasady ich doboru i projektowania. Rozumie znaczenie inżynierii biomateriałowej dla medycyny i gospodarki. IMT2A_K03 Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 15 0 0 0 0 15 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student zna klasyfikację biomateriałów ceramicznych i zakres ich zastosowań w medycynie. + - - - - + - - - - -
M_W002 Student zna i rozumie pojęcia związane z wytwarzaniem bioceramiki (surowce, metody formowania, sposoby wypalania, obróbki końcowej i sterylizacji). + - - - - + - - - - -
M_W003 Student zna i rozumie technologie produkcji różnych form bioceramicznych preparatów implantacyjnych (proszki, granule, gęste i porowate implanty, pokrycia) + - - - - + - - - - -
M_W004 Student zna zasady oceny fizykochemicznej i biologicznej ceramicznych preparatów implantacyjnych w testach in vitro i in vivo. + - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi zaprojektować tworzywa do uzupełniania ubytków kości różniące się składem, mikrostrukturą i wytrzymałością. - - - - - + - - - - -
M_U002 Student potrafi zaproponować metody oceny właściwości fizykochemicznych i biologicznych ceramicznych preparatów implantacyjnych i kompozytów bioceramicznych. - - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student zna działania lecznicze i ewentualne efekty uboczne stosowania materiałów implantacyjnych w substytucji kości. - - - - - + - - - - -
M_K002 Student zna role materiałów stosowanych w substytucji kości, zasady ich doboru i projektowania. Rozumie znaczenie inżynierii biomateriałowej dla medycyny i gospodarki. - - - - - + - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 60 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 17 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć -2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):
  1. Historia bioceramiki.

    Zarys historii wytwarzania i stosowania ceramicznych materiałów implantacyjnych w medycynie. Bioceramika I,II i III generacji. Znaczenie bioceramiki dla ortopedii, chirurgii twarzoczaszki i stomatologii.

  2. Budowa kości. Ceramiczne i kompozytowe preparaty kościozastępcze.

    Kość jako naturalny kompozyt. Wymagania stawiane implantom kostnym. Zalety i wady ceramicznych preparatów kościozastępczych. Sposoby łączenia implantów z kością. Znaczenie granicy rozdziału implant kość.

  3. Podział bioceramiki-kryteria podziału.

    Charakterystyka i zakres zastosowań różnych form implantów ceramicznych (proszki, granule, kształtki gęste, porowate oraz z porowatością powierzchniową, materiały gradientowe).

  4. Wytwarzanie oraz ocena fizykochemiczna i biologiczna bioceramiki spiekanej i wiązanej chemicznie.

    Sposoby wytwarzania (surowce, formowanie, wypalanie, obróbka końcowa, sterylizacja). Ocena mikrostruktury, porowatość, wytrzymałości mechanicznej, spójności, stabilności chemicznej, biodegradowalności, biozgodności i bioaktywności.

  5. Bioceramika inertna, biokatywna i resorbowalna.

    Bioaktywne szkła, szkło-ceramika i ceramika. Znaczenie bioaktywności i biodegradowalności i skłonności do resorpcji. Mechanizmy bioaktywności. Kryteria doboru kościozastępczych preparatów implantacyjne.

  6. Gęsta i porowata bioceramika korundowa.

    Proszki korundowe, sposoby otrzymywania gęstych i porowatych implantów korundowych. Zakres zastosowań bioceramiki korundowej w medycynie.

  7. Bioceramika tlenkowa oparta na ZrO2 i TiO2.

    Rola przemiany fazowej T-J w kształtowaniu właściwości fizykochemicznych i biologicznych bioceramiki ZrO2.Kompozyty ZrO2-Al2O3 (ZTA, ATZ). Tworzywa oparte na TiO2 dla zastosowań medycznych forma i właściwości.

  8. Bioceramika fosforanowo-wapniowa.

    Bioceramika hydroksyapatytowa (HA, whitlockitowa (β-TCP) oraz dwufazowa HA- β-TCP (BCP)-otrzymywanie, właściwości, zastosowanie w medycynie. Nowe kierunki badań nad bioceramiką CaPs.

  9. Cementy kostne.

    Rodzaje cementów kostnych. Zalety i wady cementów PMMA i fosforanowo-wapniowych. Wymagania stawiane cementom kostnym. Sposoby kształtowania parametrów reologicznych i czasów wiązania zaczynów cementowych. Cementy kostne nowej generacji.

  10. Bioaktywne materiały kompozytowe.

    Cel stosowania kompozytów w medycynie. Kompozyty nieorganiczno-organiczne i nieorganiczno-nieorganiczne. Materiały hybrydowe.

  11. Bioceramika dla stomatologii.

    Zastosowanie ceramiki w stomatologii zachowawczej, protetyce, implantoprotetyce, ortodoncji, endodoncji, periodontologii oraz chirurgii szczękowo-twarzowej. Rodzaje cementów stomatologicznych. Właściwości i zakres zastosowań porcelany dentystycznej, ceramiki tlenkowej i materiałów szkło-ceramicznych w stomatologii. Bioceramika w sterowanej regeneracji tkanek.

  12. Pokrycia ceramiczne na implantach metalicznych.

    Cel i sposoby nanoszenia pokryć. Charakterystyka i kryteria oceny pokryć ( grubość, skład fazowy, mikrostruktura, adhezja do podłoża, trwałość).

  13. Ceramiczne homogeniczne i heterogeniczne nośniki leków.

    Podział nośników leków. Mechanizmy uwalniania leków. Znaczenie i dobór materiałów ceramicznych dla miejscowego podawania leków.

  14. Biomimetyka.

    Wzorce z natury w technice i inżynierii biomateriałowej. Naturalne struktury typu laminaty i FGM. Naturalne kompozyty. Znaczenie bioceramiki dla inżynierii tkankowej.

Zajęcia seminaryjne (15h):
  1. Rola i zakres porowatości w ceramicznych materiałach implantacyjnych. Zakres zastosowań bioceramiki porowatej i gęstej.
  2. Znaczenie biomateriałów hybrydowych dla implantologii.
  3. Znaczenie gipsu jako materiału implantacyjnego.
  4. Bioceramika w zastosowaniach stomatologicznych.
  5. Znaczenie bioceramiki w leczeniu chorób i urazów kości. Rola biomimetyki w otrzymywaniu materiałów implantacyjnych.
  6. Zasady doboru materiałów w medycynie implantacyjnej.
  7. Ocena bioceramiki w testach in vitro i in vivo.
  8. Sposoby formowania i obróbki cieplnej implantów kostnych. Rola technik RP.
  9. Bioceramika hydroksyapatytowa dla ortopedii, stomatologii i chirurgii twarzo-czaszki.
  10. Otrzymywanie, właściwości i zakres zastosowań bioceramiki whitlockitowej.
  11. Znaczenie kompozytów dla medycyny.
  12. Bioceramika tlenkowa.
  13. Tworzywa szkło-ceramiczne w medycynie implantacyjnej.
  14. Czynniki determinujące zachowanie się ceramicznych preparatów implantacyjnych w żywym organizmie.
Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Zajęcia seminaryjne: 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:

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Zajęcia seminaryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

0,5*ocena z egzaminu+0,5*ocena z seminarium

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

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Podstawowa widza z zakresu chemii, biologii i inżynierii materiałowej.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1.„Biomateriały t. IV” praca zbiorowa pod red. S. Błażewicza i L. Stocha, wyd. Exit Warszawa 2003
2.Z. Jaegermann, A.Ślósarczyk „Gęsta i porowata bioceramika korundowa w zastosowaniach medycznych” UWND AGH-Kraków 2007
3.R.B.Heimann " Clasic and advanced ceramics" VILEY- VCH Verlag GmbH & Co. 2010
4.B.D.Ratner,A.S.Hofmann,F.J.Schoen,J.E.Lemons" Biomaterials Science. An Introduction to Materials in Medicine" Elsevier- Academic Press, 2013
5.F. Nadachowski, S.Jonas, W.Ptak „Wstęp do projektowania technologii ceramicznych” UWND AGH-Kraków 1999
6.Czasopismo “Inżynieria Biomateriałów Engineering of Biomaterials”
7.Czasopismo “Biomaterials”
8.Czasopismo “Journal of Materials Science. Materials in Medicine”

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Borkowski L., Pawłowska M., Radzki R.P., Bieńko M., Polkowska I., Belcarz A., Karpiński M., Słowik T., Matuszewski Ł., ŚLÓSARCZYK A., Ginalska G. ,Effect of a carbonated HAP/β-glucan composite bone substitute on healing of drilled bone voids in the proximal tibial metaphysis of rabbits., Materials Science and Engineering C (2015) 1;53:60-67. (IF=2,736)

2. Mróz W., Budner B., Syroka R., Niedzielski K., Golański G., ŚLÓSARCZYK A., Schwarze D., Douglas T. E. L., In vivo implantation of porous titanium alloy implants coated with magnesium-doped octacalcium phosphate and hydroxyapatite thin films using pulsed laser deposition, Journal of Biomedical Materials Research. Part B, Applied Biomaterials (2015) 103 1: 151–158. (2,328)

3. Kolmas J., Jabłoński M., ŚLÓSARCZYK A., Kolodziejski W., Solid-State NMR Study of Mn2+ for Ca2+ Substitution in Thermally Processed Hydroxyapatites, Journal of the American Ceramic Society (2015) 98: 1265–1274. (IF=2,428)

4. Kolmas J., Kaflak A., Zima A., ŚLÓSARCZYK A., Alpha-tricalcium phosphate synthesized by two different routes: Structural and spectroscopic characterization, Ceramics International (2015) 41(4) 5727-5733.(IF=2,110)

5. Czechowska J., Zima A., Paszkiewicz Z., Lis J., ŚLÓSARCZYK A., Physicochemical properties and biomimetic behaviour of α−TCP−chitosan based materials, Ceramics International (2014) 404: 5523–5532.(IF=2,110)

6. Paluszkiewicz C., Czechowska J., ŚLÓSARCZYK A., Paszkiewicz Z., Evaluation of a setting reaction pathway in the novel composite TiHA-CSD bone cement by FT-Raman and FT-IR spectroscopy, Journal of Molecular Structure (2013) 1034; 289–295. (IF=1,585)

7. Zima A.,Paszkiewicz Z., Siek D., Czechowska J., ŚLÓSARCZYK A., Study on the new bone cement based on calcium sulfate and Mg, CO3 doped hydroxyapatite, Ceramics International (2012) 386 4935–4942.

8. ŚLÓSARCZYK A., Bioceramika hydroksyapatytowa, Prace Komisji Nauk Ceramicznych, Polski Biuletyn Ceramiczny nr 13, Polskie Towarzystwo Ceramiczne, Kraków 1997

Informacje dodatkowe:

Brak