Detail předmětu

Materiály pro biomedicinské aplikace

FEKT-MPC-MBAAk. rok: 2020/2021

Předmět se zabývá materiály včetně nanostrukturovaných a speciálními technologiemi jejich přípravy pro použití v biomedicínské praxi. Dále vlivem biologického prostředí na korozi a životnost použitých materiálů a je pojednána kompatibilita tkáňových implantátů. Metrologie nanostruktur – mikroskopie, rentgen, hmotnostní spektrometrie sekundárních ióntů. Součástí předmětu je kapitola, zabývající se novými elektrochemickými zdroji, používanými pro speciální přístroje a zařízení v medicíně, např.kardiostimulátory a defibrilátory. Významná je část pojednávající o principu a využití NMR pro diagnostické a analytické účely. Další část předmětu je věnována vlastnostem a využitím makromolekulárních látek v lékařství, např. v léčivech, polymerních implantátech a očních čočkách.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
 kvalifikovaně posoudit využití materiálů v biomedicínské praxi
 popsat onemocnění srdce a cévního systému a popsat možnosti léčby
 popsat vlastnosti makromolekulárních látek, keramik a kovů vhodných pro implantáty
 má přehled o současném stavu ve vývoji materiálů pro kontaktní a nitrooční čočky
 má základní znalosti o použití elektrochemických zdrojů proudu pro laboratorní zařízení, kardiostimulátory ( defibrilátory)
 má přehled o trendech v oblasti přípravy a využití bionanomateriálů v lékařství, např. pro léčení karcinogenních chorob
 dovede se orientovat v principu a využití nukleární magnetické rezonanční spektroskopie ( NMR), a NMR kompatibilitě tkáňových implantátů

Prerekvizity

Student, který si zapíše tento předmět by měl být schopen:
- orientovat se v základních medicínských pojmech
- mít základní přehled o biochemických pochodech v živých organismech
- měl by být schopen vysvětlení základních funkcí elektrických obvodů využívaných v biomedicíně
- měl by být schopen na základě návodů pracovat s chemikáliemi
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka znalého pro samostatnou činnost“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, laboratoře a exkurze. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt.


Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení laboratoří ( 6 úloh po 5 bodech).....................30b
Písemná část závěrečné zkoušky.........................................60b
Zpracování a prezentace zadaného tematu.......................10b

Osnovy výuky

1. Základní fyzikální vlastnosti tkání a tělních tekutin
2. Koroze a kompatibilita materiálů v živých organismech
3. Elektrody jako čidla složení tkání
4. Chemické zdroje pro laboratorní zařízení a implantáty
5. Materiály pro biologické prostředí
6. Vliv iontů různých prvků na složení a vlastnosti
tkáňových tekutin
7. Základy NMR spektroskopie tomografie a základní
diagnostické metody
8. NMR kompatibilita tkáňových implantátů, magnetická
susceptibilita maateriálů

Učební cíle

Navrhovaný projekt bude připravovat studenty magisterského studia FEKT na řešení technických, ekonomických a ekologických problémů, spojených s volbou , užíváním a zkoušením různých materiálů a zařízení v biomedicínských apikacích.
Jsou to především čidla a speciální elektrody pro využití v různých oborech medicíny. Součástí projektu bude studium a rozvoj nových elektrochemických zdrojů, používaných pro speciální přístroje a zařízení v medicíně, např.kardiostimulátory. Bude řešen vliv biologického prostředí na korozi a životnost použitých materiálů, pojednána bude kompatibilita tkáňových implantátů. Součástí projektu budou přednášky o vlivu iontů na stav lidského organismu. Předmět je vhodný i pro mezioborová studia v oblasti lékařství a biologie.
V rámci projektu jsou připravena laboratorní cvičení z oblasti koroze kovových materiálů, elektroanalytických čidel vhodných pro rozbor biologických materiálů a měření vybíjecí charakteristiky malých zdrojů proudu.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Povinná jsou laboratorní cvičení. Řádně omluvené zmeškané laboratorní cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit.

Základní literatura

Sedlaříková,M. a kol. Materiály pro biomedicínu, elektronická skripta (CS)
Vondrák, J., Sedlaříková,M.,Elektrochemická měření, elektronická verze (CS)
VONDRÁK, J., SEDLAŘÍKOVÁ, M., REITER, J., NOVÁK, V., NEČESAL, P. Carbon and/ or graphite anodes for gel polymer batteries. In International Meeting on Lithium Batteries. Nara, Japonsko: The Electrochemical Society, Inc., 2004. s. 234 ( s.)ISBN: 1-56677-415- 2. (CS)
Valečko,Z: Bioelektronika, BEN Technická literatura, Praha 2005 (CS)
Navrátil,L. a kol: Medicínská biofyzika, GRADA 2005, Praha (CS)
Žabka,M. a kol.:Moderní lékové formy ve farmaceutické technologii, Bratislava 2001 (CS)

Doporučená literatura

Bednář B. a kol.:Nové materiály, VŠCHT, Praha 1991 (CS)
Pistoia, G.: Lithium Batteries, New Materials, Developments and Perspective, Elsevier Science B.V., Amsterodam, 1994 (EN)
Liu,B. In vitro investigation of Fe30Mn6Si shape memory alloy as potential biodegradable metallic material, Material Letters 65 (2011) 540-543 (EN)

eLearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-EVM magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-BEI , 1. ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

eLearning