Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Sensory chemiczne i biosensory
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
CTCH-2-128-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Technologia Chemiczna
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. Lewenstam Andrzej (alewenst@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Rozumie ważność problemów związanych z wykorzystaniem systemów monitoringu oraz systemów kontroli jakości do ochrony środowiska i badań klinicznych oraz rozumie potrzebę stosowania sensorów chemicznych i biosensorów w takich systemach pomiarowych. Zna systematykę, parametry i typy sensorów chemicznych oraz biosensorów jak również zasady ich działania i zależności opisujące wielkość generowanego sygnału..

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 systematykę, parametry i typy sensorów chemicznych oraz biosensorów jak również zasady ich działania i zależności opisujące wielkość generowanego sygnału. TCH2A_W03 Egzamin,
Udział w dyskusji
M_W002 Zna metody eksperymentalne wykorzystywane w trakcie opracowywania nowych konstrukcji sensorów chemicznych i biosensorów oraz w trakcie ich testowania i praktycznego wykorzystania TCH2A_W03 Egzamin,
Udział w dyskusji
M_W003 Zna zasady wykorzystania sensorów chemicznych i biosensorów w chemii, badaniach klinicznych, systemach monitoringu, ochronie środowiska oraz w systemach kontroli jakości. TCH2A_W03 Egzamin,
Udział w dyskusji
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi prawidłowo dobrać układ pomiarowy do danego typu sensora chemicznego lub biosensora i poprawnie wykonać pomiary TCH2A_W03 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Referat,
Udział w dyskusji
M_U002 Potrafi poprawnie powiązać wielkość sygnału sensora chemicznego lub biosensora ze stężeniem oznaczanego składnika TCH2A_W03 Aktywność na zajęciach,
Odpowiedź ustna,
Prezentacja,
Referat,
Udział w dyskusji
M_U003 Potrafi rozpoznać wpływ substancji przeszkadzających (interferentów) na wielkość sygnału sensora chemicznego lub biosensora oraz wie jak wyeliminować lub zminimalizować te niekorzystne oddziaływania. TCH2A_W03 Aktywność na zajęciach,
Odpowiedź ustna,
Prezentacja,
Referat,
Udział w dyskusji
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Rozumie ważność problemów związanych z wykorzystaniem systemów monitoringu oraz systemów kontroli jakości do ochrony środowiska i badań klinicznych oraz rozumie potrzebę stosowania sensorów chemicznych i biosensorów w takich systemach pomiarowych TCH2A_W03 Aktywność na zajęciach,
Odpowiedź ustna,
Prezentacja,
Referat,
Udział w dyskusji
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 0 0 0 30 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 systematykę, parametry i typy sensorów chemicznych oraz biosensorów jak również zasady ich działania i zależności opisujące wielkość generowanego sygnału. + - - - - - - - - - -
M_W002 Zna metody eksperymentalne wykorzystywane w trakcie opracowywania nowych konstrukcji sensorów chemicznych i biosensorów oraz w trakcie ich testowania i praktycznego wykorzystania + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna zasady wykorzystania sensorów chemicznych i biosensorów w chemii, badaniach klinicznych, systemach monitoringu, ochronie środowiska oraz w systemach kontroli jakości. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi prawidłowo dobrać układ pomiarowy do danego typu sensora chemicznego lub biosensora i poprawnie wykonać pomiary - - - - - + - - - - -
M_U002 Potrafi poprawnie powiązać wielkość sygnału sensora chemicznego lub biosensora ze stężeniem oznaczanego składnika - - - - - + - - - - -
M_U003 Potrafi rozpoznać wpływ substancji przeszkadzających (interferentów) na wielkość sygnału sensora chemicznego lub biosensora oraz wie jak wyeliminować lub zminimalizować te niekorzystne oddziaływania. - - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Rozumie ważność problemów związanych z wykorzystaniem systemów monitoringu oraz systemów kontroli jakości do ochrony środowiska i badań klinicznych oraz rozumie potrzebę stosowania sensorów chemicznych i biosensorów w takich systemach pomiarowych + - - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 125 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 63 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):

Wprowadzenie do nauki o sensorach chemicznych, zasadach działania i zasadach praktycznego wykorzystania sensorów chemicznych, ze szczególnym uwzględnieniem sensorów potencjometrycznych i amperometrycznych. Warstwy receptorowe sensorów potencjometrycznych, problemy selektywności i limitu detekcji. Bezobsługowe sensory chemiczne, sensory typu ChemFET oraz ISFET. Budowa i działanie wybranych biosensorów i elektrod modyfikowanych. Zasady doboru układów pomiarowych do współpracy z wybranymi sensorami chemicznymi i biosensorami, zasady prawidłowego wykonywania pomiarów. Omówienie przykładów praktycznych zastosowań sensorów chemicznych, biosensorów oraz elektrod modyfikowanych w chemii, medycynie oraz w systemach pomiarowych stosowanych w monitoringu i ochronie środowiska, systemach kontroli jakości oraz w analityce klinicznej.

Zajęcia seminaryjne (30h):

Kontrola zakresu wiadomości z zakresu chemii fizycznej ze szczególnym uwzględnieniem elektrochemii, chemii organicznej, chemicznej analizy instrumentalnej, uzupełnienie i poszerzenie wiadomości z w/w dziedzin do stopnia umożliwiającego zrozumienie zasad funkcjonowania wybranych sensorów chemicznych, biosensorów i elektrod modyfikowanych.
Omówienie budowy zasad funkcjonowania, zależności opisujących wielkość generowanego sygnału w funkcji stężenia analitu i interferentów oraz sposobów uzyskiwania informacji analitycznej najistotniejszych sensorów chemicznych i biosensorów. Omówienie modyfikacji konstrukcji oraz sposobów interpretacji sygnałów w/w sensorów na podstawie aktualnych doniesień literaturowych.

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:

Aktywny udział w zajęciach seminaryjnych, przygotowanie i wygłoszenie referatów przygotowanych na podstawie najnowszych publikacji dotyczących nowoczesnych sensorów chemicznych i biosensorów

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:

Na ocenę końcową składa się ocena z aktywności na zajęciach seminaryjnych (20%), ocena z przygotowanych na zajęcia seminaryjne prezentacji (30%) oraz ocena z egzaminu końcowego (50%).

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

ustalany indywidualnie

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Zaliczone przedmioty kanonu (chemia nieorganiczna, chemia fizyczna, termodynamika, instrumentalne metody analizy, pomiary instrumentalne.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1.Zbigniew Galus „Teoretyczne podstawy elektroanalizy chemicznej” PWN Warszawa 1977 (lub późniejsze wydania).

2. Jiri Koryta, Jiri Dworak, Ilasta Bohackowa, „Elektrochemia”, PWN Warszawa 1980 (lub późniejsze wydania).

3. Adam Hulanicki „Współczesna chemia analityczna – wybrane zagadnienia”, PWN Warszawa 2001 (lub późniejsze wydania).

4. Zbigniew Brzózka, Wojciech Wróblewski, Sensory chemiczne” Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1998 (lub późniejsze wydania).

5. A. Cygański „Podstawy metod elektroanalitycznych” PWN Warszawa 1995 (lub późniejsze wydania).

6. Henryk Scholl, Tadeusz Błaszczyk, Paweł Krzyczmoniak, „Elektrochemia” Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź 1998

7. A.J.Bard and L.R.Faulkner „Electrochemical methods, fundamental and applications” Wiley, New York 1980 (lub późniejsze wydania).

8. J. Wang “Analytical electrochemistry” VCH Publisher Inc., New York, Cambridge 1994 (lub późniejsze wydania).

9. Artykuły ukazujące się w czasopismach naukowych poświęconych elektrochemii, chemii analitycznej oraz sensorom chemicznym i biosensorom.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

„Conducting polymer based ion-selective electrodes” – J.Migdalski, T.Błaż, A.Lewenstam, Anal. Chim. Acta, 322, 141, 1996. (106 cytowań wg. WoS)

“Multielectrode potentiometry in a one-drop sample”, T. Błaż, B. Baś, J. Kupis, J. Migdalski, A. Lewenstam, Electrochemistry Communications 34, 181–184, 2013

„Conducting polymers – mechanisms of cationic sensitivity and the methods of inducing thereof”, Migdalski J., Błaż T., Lewenstam A., Electrochimica Acta 133, 316-324, 2014

“Biomimetic membranes based on molecularly imprinted conducting polymers as a sensing element for determination of taurine”, Kupis-Rozmysłowicz J., Wagner M., Bobacka J., Lewenstam A., Migdalski J. Electrochimica Acta 188, 537–544, 2016.

“All-solid-state reference electrode with heterogeneous membrane”, T. Błaż, A. Lewenstam, J. Migdalski, Analytical Chemistry 89, 1068–1072, 2017

“Calibration free solid contact electrodes with two PVC based membranes” B. Bartoszewicz, S. Dąbrowska, A Lewenstam, Jan Migdalski, Sensors and Actuators B. Chemical 274, 268–273, 2018.

„A Breakthrough Application of a Cross-Linked Polystyrene Anion-Exchange Membrane for a Hydrogencarbonate Ion-Selective Electrode”, S. Dąbrowska, Jan Migdalski, A Lewenstam, Sensors 19(6), 1268, 2019

Informacje dodatkowe:

Brak