Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Inżynieria biomateriałów
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
CIMT-2-214-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:
dr hab. inż. Szaraniec Barbara (szaran@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Tematyka przedmiotu obejmuje wiedzę z zakresu biomateriałów ceramicznych, metalowych, polimerowych i kompozytowych. Studenci zapoznają się z zasadami projektowania i doboru materiałów w różnych zastosowaniach medycznych, technikami otrzymywania/modyfikacji biomateriałów oraz metodami ich badań, ze szczególnym uwzględnieniem badania biozgodności i oddziaływania materiału ze środowiskiem biologicznym. Omówione zostaną metody umożliwiające diagnostykę po wprowadzeniu implantów do organizmu.

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 posiada wiedzę z zakresu biomateriałów metalicznych, ceramicznych, polimerowych i kompozytowych, zna podstawowe trendy w rozwoju biomateriałów, zna podstawowe czynniki decydujące o biozgodności stosowanych w medycynie materiałów. IMT2A_W03 Kolokwium,
Prezentacja,
Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach,
Wynik testu zaliczeniowego
M_W002 zna podstawowe uwarunkowania konstrukcyjno-materiałowe implantów stosowanych w chirurgii kostnej. IMT2A_W03 Kolokwium,
Prezentacja,
Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach,
Wynik testu zaliczeniowego
Umiejętności: potrafi
M_U001 potrafi wytypować materiał dla określonej funkcji biologicznej. IMT2A_U04, IMT2A_U03 Kolokwium,
Udział w dyskusji,
Prezentacja,
Aktywność na zajęciach,
Wynik testu zaliczeniowego
M_U002 potrafi łączyć zagadnienia biomechaniczne z materiałowymi i biologicznymi. IMT2A_U04, IMT2A_U03 Kolokwium,
Prezentacja,
Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach,
Wynik testu zaliczeniowego
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 ma świadomość zagrożeń wynikających ze stosowania materiałów medycznych, zna procedury dopuszczania tego typu materiałów do praktyki klinicznej. IMT2A_K03 Kolokwium,
Prezentacja,
Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach,
Wynik testu zaliczeniowego
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 posiada wiedzę z zakresu biomateriałów metalicznych, ceramicznych, polimerowych i kompozytowych, zna podstawowe trendy w rozwoju biomateriałów, zna podstawowe czynniki decydujące o biozgodności stosowanych w medycynie materiałów. + - - - - + - - - - -
M_W002 zna podstawowe uwarunkowania konstrukcyjno-materiałowe implantów stosowanych w chirurgii kostnej. + - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 potrafi wytypować materiał dla określonej funkcji biologicznej. - - - - - + - - - - -
M_U002 potrafi łączyć zagadnienia biomechaniczne z materiałowymi i biologicznymi. - - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 ma świadomość zagrożeń wynikających ze stosowania materiałów medycznych, zna procedury dopuszczania tego typu materiałów do praktyki klinicznej. + - - - - + - - - - -
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 14 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 4 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 10 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):

Tematyka wykładów:
1. Biozgodność, oddziaływanie z organizmem żywym. Perspektywy rozwoju biomateriałów.
2. Biomateriały metaliczne.
3. Biomateriały polimerowe i kompozytowe (+biomateriały ceramiczne)
4. Materiały z pamięcią kształtu.
5. Osteosynteza śrubowa i płytkowa. Stabilizatory. Ubytki tkanki kostnej i chrzęstnej.
6. Wybrane zagadnienia stabilizacji kręgosłupa człowieka. Biomechaniczne aspekty stosowania implantów.
7. Materiały do kontaktu z krwią.

Zajęcia seminaryjne (15h):

Zajęcia seminaryjne mają na celu utrwalenie i poszerzenie wiedzy uzyskanej na wykładach
I. Zagadnienia ogólne
• reakcje organizmu na implant
• metody badań biomateriałów
• właściwości płynów ustrojowych i tkanek
• biomateriały pochodzenia naturalnego
• materiały bioaktywne
• materiały bioresorbowalne – charakterystyka i przykłady zastosowań
• degradacja materiałów w środowisku biologicznym
• metody modyfikacji powierzchni
• nanomateriały w medycynie
• zużycie implantów i materiałów stosowanych na implanty

II. Metody badań w diagnostyce medycznej (pozwalające na ocenę funkcjonowania implantów)
1. Radiologia
2. Tomografia komputerowa
3. Rezonans magnetyczny NMR
4. Densytometria
5. Artoskopia
6. Ultrasonografia
7. Scyntygrafia

III. Przykłady zastosowań biomateriałów
1. Implanty dokręgosłupowe
2. Implanty stosowane w obrębie czaszki i twarzo-czaszki
3. Endoprotezy stawowe
4. Narzędzia chirurgiczne
5. Implanty kontaktujące się z krwią

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:

Warunkiem zaliczenia zajęć seminaryjnych jest zaliczenie kolokwiów, przygotowanie i przedstawienie referatu. Warunkiem zaliczenia całego przedmiotu i podstawą otrzymania oceny końcowej jest zaliczenie zajęć seminaryjnych oraz kolokwium zaliczeniowego.

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:

Warunki zaliczenia seminarium:
1. Kolokwia
2. Referat
3. Dyskusja, aktywność

OK=(0,3*KZ)+(0,7*S)
KZ – ocena z kolokwium zaliczeniowego
S – ocena z zajęć seminaryjnych

KZ, S – oceny uzyskane w pierwszym terminie lub średnia arytmetyczna z ocen uzyskanych we wszystkich terminach.

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

Student ma możliwość napisania lub poprawy kolokwium na zajęciach dodatkowych lub konsultacjach. W przypadku dłuższej usprawiedliwionej nieobecności powinien zgłosić chęć uzupełnienia zaległości w trakcie semestru.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość zagadnień związanych z nauką o materiałach/materiałoznawstwem, sposobami charakteryzowania i opisu właściwości materiałów, technologiami wytwarzania materiałów.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Literatura
1. Biomateriały – Problemy Biocybernetyki i inżynierii Biomedycznej, Tom 4 pod redakcją Macieja Nałęcza. Wydawnictwo PAN, 2003 (nowe wydanie)
2. Biomechanika – Problemy Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej, Tom 5 pod redakcją Macieja Nałęcza. Wydawnictwo PAN, 2003 (nowe wydanie)
3. Biomateriały – Jan Marciniak, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002
4. Biomechanika Inżynierska, R.Będziński. Wyd. Politechnika Wrocławska 1997
5. Osteoporoza – J. Badurski i inni, Osteoprint, Białystok 1994
6. Biomateriały w chirurgii kostnej – J.Marciniak, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 1992
7. Osteosynteza metodą Zespol – teoria i praktyka kliniczna, W. Ramotowski, PZWL Warszawa 1988

Czasopisma
1. Biomaterials
2. Journal of Materials Science – Materials in Medicine
3. Journal of Biomedical Materials Research
4. Journal of Biomaterials Applications
5. Journal of Biomaterials Science
6. Journal of Applied Biomaterials & Biomechanics
7. Engineering of Biomaterials/Inżynieria Biomateriałów
8. Acta of Bioengineering and Biomechanics
9. Acta Biomaterialia
10. Bio-medical Materials and Engineering
11. Biomedical Materials
12. Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1.Chłopek, J., et al., In vitro studies of carbon nanotubes biocompatibility. Carbon, 2006. 44(6): p. 1106-1111.
2.Goryczka, T., B. Szaraniec, and J. Lelątko, POLYLACTIDE LAYER FOR SURFACE PROTECTION IN Ni-Ti SHAPE MEMORY ALLOY. Engineering of Biomaterials, 2010. XII: p. 126-128.
3.Goryczka, T. and B. Szaraniec, Characterization of Polylactide Layer Deposited on Ni-Ti Shape Memory Alloy. Journal of Materials Engineering and Performance, 2014. 23(7): p. 2682-2686.
4.Gryń, K., et al., Mechanical characterization of multifunctional resorbable composite plate for osteosynthesis. Engineering of Biomaterials, 2015. 18: p. 22-33.
5.Morawska-Chochol, A., et al., The effect of magnesium alloy wires and tricalcium phosphate particles on apatite mineralization on polylactide-based composites. Materials Letters, 2016. 180: p. 1-5.
6.Morawska-Chochół, A., et al., Gentamicin release from biodegradable poly-l-lactide based composites for novel intramedullary nails. Materials Science and Engineering: C, 2014. 45: p. 15-20.
7. Pokrowiecki, R., et al., Recent trends in surface modification of the titanium biomaterials used for endoosseus dental implants. Eng Biom Vol. 124. 2014.
8. Analiza mikrostruktury spieków tytanowych z gradientem porowatości przy zastosowaniu rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej. K Pałka, B Szaraniec, Engineering of Biomaterials 2012, 15, (112), 26-30
9. Characterization of Polylactide Layer Deposited on Ni-Ti Shape Memory Alloy
T Goryczka, B Szaraniec, Journal of Materials Engineering and Performance2014, 23 (7), 2682-2686
10. Współczesne kierunki badań w zakresie modyfikacji warstwy wierzchniej biomateriałów tytanowych przeznaczonych na śródkostne wszczepy stomatologiczne. R Pokrowiecki, B Szaraniec, J Chłopek, M Zaleska,Engineering of Biomaterials 2014, 7 (124), 2-10
11. Skrypt dla studentów Inżynierii Biomedycznej z zakresu implantów i sztucznych narządów, Praca zbiorowa pod red E. Stodolak, AGH 2010
12. Wielofunkcyjne biomateriały tytanowe. B. Szaraniec Prace monograficzne Inżynieria Biomateriałów 2019
6. Pokrowiecki, R., et al., In vitro studies of nanosilver-doped titanium implants for oral and maxillofacial surgery. Int J Nanomedicine, 2017. 12: p. 4285-4297.
8. Scislowska-Czarnecka, A., et al., Ceramic modifications of porous titanium: Effects on macrophage activation. Tissue and Cell, 2012. 44(6): p. 391-400.
9. Suchanek, K., et al., Crystalline hydroxyapatite coatings synthesized under hydrothermal conditions on modified titanium substrates. Materials Science and Engineering: C, 2015. 51: p. 57-63.
15. Suchanek, K., et al., Assessment of phase stability and in vitro biological properties of hydroxyapatite coatings composed of hexagonal rods. Surface and Coatings Technology, 2019. 364: p. 298-305.
16. Szaraniec, B., K. Jodkowska, and J. Chłopek, Biological properties of porous titanium with modified surface – in vivo studies. Engineering of Biomaterials, 2009. 89-91: p. 204-208.
17. Szaraniec, B., J. Chłopek, and G. Dynia, Porowate biomateriały tytanowe modyfikowane ceramiką bioaktywną. Vol. 30. 2009. 449-451.
18. Szaraniec, B. and Ł. Zych, Otrzymywanie bioaktywnych powłok na podłożu tytanu metodą osadzania elektroforetycznego (EPD). Vol. 33. 2012. 260-263.
19. Szaraniec, B., Durability of Biodegradable Internal Fixation Plates. Materials Science Forum, 2013. 730-732: p. 15-19.
20. Szaraniec, B., et al., Bioabsorbable fixation plates for veterinary medicine. Engineering of Biomaterials, 2014. 125: p. 30-36.
21. Szaraniec, B., et al., Multifunctional polymer coatings for titanium implants. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl, 2018. 93: p. 950-957.

Informacje dodatkowe:

Brak