Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Biomateriały ceramiczne, polimerowe i kompozytowe
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
NMTN-1-517-s
Wydział:
Metali Nieżelaznych
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Materiały i Technologie Metali Nieżelaznych
Semestr:
5
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 będzie obejmowała wiedzę z zakresu biomateriałów ceramicznych, 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 trendy rozwoju biomateriałów (w tym nanokompozyty i kompozyty hybrydowe).

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 zna podstawowe uwarunkowania konstrukcyjno-materiałowe implantów stosowanych w medycynie MTN1A_W04, MTN1A_W05 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Sprawozdanie,
Kolokwium,
Egzamin
M_W002 posiada wiedzę z zakresu biomateriałów ceramicznych, polimerowych i kompozytowych, zna podstawowe trendy w rozwoju biomateriałów, zna podstawowe czynniki decydujące o biozgodności stosowanych w medycynie materiałów. MTN1A_W06, MTN1A_W05 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Sprawozdanie,
Kolokwium,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 potrafi wytypować materiał dla określonej funkcji biologicznej MTN1A_U07, MTN1A_U06, MTN1A_U02, MTN1A_U03 Egzamin,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie
M_U002 potrafi łączyć zagadnienia materiałowe z biomechanicznymi i biologicznymi wymaganiami MTN1A_U07, MTN1A_U06, MTN1A_U02, MTN1A_U03 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Sprawozdanie,
Odpowiedź ustna,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 ma świadomość zagrożeń wynikających ze stosowania materiałów medycznych, zna procedury dopuszczania tego typu materiałów do praktyki klinicznej MTN1A_K02, MTN1A_K01 Kolokwium,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Sprawozdanie,
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
60 30 0 30 0 0 0 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 zna podstawowe uwarunkowania konstrukcyjno-materiałowe implantów stosowanych w medycynie + - + - - - - - - - -
M_W002 posiada wiedzę z zakresu biomateriałów ceramicznych, polimerowych i kompozytowych, zna podstawowe trendy w rozwoju biomateriałów, zna podstawowe czynniki decydujące o biozgodności stosowanych w medycynie materiałów. + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 potrafi wytypować materiał dla określonej funkcji biologicznej - - + - - - - - - - -
M_U002 potrafi łączyć zagadnienia materiałowe z biomechanicznymi i biologicznymi wymaganiami - - + - - - - - - - -
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 127 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
  1. Biozgodność, oddziaływanie z organizmem żywym. Perspektywy rozwoju biomateriałów.
  2. Biomateriały polimerowe
  3. Biomateriały ceramiczne
  4. Biomateriały kompozytowe
  5. Materiały inteligentne, materiały z pamięcią kształtu
  6. Biomateriały w ortopedii. Osteosynteza śrubowa i płytkowa.
  7. Biomechaniczne aspekty stosowania implantów.
  8. Implanty kontaktujące się z krwią.
  9. Nanomateriały w medycynie
  10. Metody badań w diagnostyce medycznej (pozwalające na ocenę funkcjonowania implantów)
  11. Metody modyfikacji powierzchni, nanostrukturyzacja, funkcjonalizacja materiałów, biomateriały hybrydowe.
  12. Biomateriały w medycynie regeneracyjnej.
  13. Metody badań biomateriałów
Ćwiczenia laboratoryjne (30h):
  1. Otrzymywanie porowatych biomateriałów ceramicznych i ich charakterystyka .

    Charakterystyka mikrostruktury gąbek ceramicznych, badania mechaniczne gąbek.

  2. Otrzymywanie materiałów polimerowych i kompozytowych metodą wtrysku i ich charakterystyka.
  3. Otrzymywanie kompozytów włóknistych metodą prasowania prepregów i ich charakterystyka.

    Badania właściwości mechanicznych materiałów (twardość, udarność, wytrzymałość na rozciąganie, moduł Younga, odkształcalność)

  4. Charakterystyka powierzchni biomateriałów.
  5. Badania biodegradacji biomateriałów w warunkach in vitro.
Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Wykłady w formie prezentacji multimedialnej z aktywnym udziałem studentów.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: Wykonywanie ćwiczeń praktycznych obejmujących wytwarzanie i badanie materiałów ceramicznych, polimerowych i kompozytowych dla medycyny
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zaliczenie z ćwiczeń laboratoryjnych otrzymuje student, który wykonał wszystkie przewidziane w programie ćwiczenia i przygotował sprawozdania ocenione pozytywnie.
Do egzaminu dopuszczony jest student posiadający zaliczenie z ćwiczeń laboratoryjnych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Obecność na wykładach.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Wykonanie wszystkich (5) ćwiczeń laboratoryjnych
Sposób obliczania oceny końcowej:

OK = (0,6 * E) + (0,4 * CL)
E-egzamin
CL-ćwiczenia laboratoryjne

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

Student ma możliwość do jednego dodatkowego terminu odbycia zajęć laboratoryjnych pod koniec semestru. W przypadku dłuższej usprawiedliwionej nieobecności powinien zgłosić chęć odrobienia zajęć 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
2. Biomechanika – Problemy Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej, Tom 5 pod redakcją Macieja Nałęcza. Wydawnictwo PAN, 2003
3. Biomateriały – Jan Marciniak, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002
4. Biomechanika Inżynierska, R.Będziński. Wyd. Politechnika Wrocławska 1997
5. Biomateriały – Inżynieria Biomedyczna i Podstawy Zastosowania, Tom 4 pod redakcją S. Błażewicza i J. Marciniaka, Wydawnictwo Exit, 2016
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.
Pokrowiecki, R., et al., Współczesne kierunki badań W zakresie modyfikacji WarstWy Wierzchniej biomateriałóW tytanoWych przeznaczonych na śródkostne Wszczepy stomatologiczne recent trends in surface modification of the titanium biomaterials used for endoosseus dental implants. Vol. 124. 2014. 2-10.
10. 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.
11. Pokrowiecki, R., et al., In vitro studies of nanosilver-doped titanium implants for oral and maxillofacial surgery. International journal of nanomedicine, 2017. 12: p. 4285-4297.
12. Scislowska-Czarnecka, A., et al., Ceramic modifications of porous titanium: Effects on macrophage activation. Tissue and Cell, 2012. 44(6): p. 391-400.
13. 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.
14. 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.
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.
22. Skrypt dla studentów Inżynierii Biomedycznej z zakresu implantów i sztucznych narządów, Praca zbiorowa pod red E. Stodolak, AGH 2010

Informacje dodatkowe:

Brak