Detail předmětu

Materiály a komponenty pro biomedicínu

FEKT-AMBMAk. rok: 2011/2012

Předmět se zabývá speciálními materiály pro použití v biomedicínské praxi. Součástí předmětu je kapitola, zabývající se novými elektrochemickými zdroji, používanými pro speciální přístroje a zařízení v medicíně, např. kardiostimulátory a defibrilátory. Dále je uveden vliv biologického prostředí na korozi a životnost použitých materiálů a je pojednána kompatibilita tkáňových implantátů.Část přednášek je věnována využití polymerních materiálů v biomedecíně, např. jako implantáty nebo léčiva s postupným uvolňováním aktivní látky nebo s cíleným uvolňováním léčiva (např. cílená cytostatika). Další oblastí polymerních materiálů jsou hydrogely pro kontaktní čočky a další aplikace. Součástí projektu jsou přednášky o měření iontů a jejich vlivu na stav lidského organismu. Významná je část pojednávající o principu a využití NMR pro diagnostické a analytické účely.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Marie Sedlaříková, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav elektrotechnologie (UETE)

Výsledky učení předmětu

Znalosti z materiálového inženýrství

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

1. Základní vlastnosti tkání a tělních tekutin. Vliv iontů různých prvků na jejich složení a zdraví člověka
2. Koroze a kompatibilita materiálů v živých organismech
3. Polymerní materiály používané v biomedicinálních aplikacích, kontaktní a nitrooční čočky
4. Lékové formy, cílená cytostatika
5. Materiály a jejich využití v kardiologii
6. Chemické zdroje pro laboratorní přístroje a imlantáty
7 Měření koncentrace a parametrů kladných a záporných iontů. Speleoterapie.
8. NMR kompatibilita tkáňových implantátů
9. Biokompatibilita tkáňových implantátů, šicí materiály, sterilizace

Učební cíle

Navrhovaný předmět bude rozšiřovat znalosti studentů bakalářského studia FEKT v oblasti materiálů a jejich vlastností pro využití v biomedicíně

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Bednář, B. a kol.: Nové materiály, Ediční středisko VŠCHT, Praha 1991 (CS)
Navrátil,L. a kol: Medicínská biofyzika, GRADA 2005, Praha (CS)
Vondrák, J., Sedlaříková,M.,Elektrochemická měření, elektronická verze (CS)
Žabka,M. a kol.:Moderní lékové formy ve farmaceutické technologii, Bratislava 2001 (CS)

Doporučená literatura

Liu,B. In vitro investigation of Fe30Mn6Si shape memory alloy as potential biodegradable metallic material, Material Letters 65 (2011) 540-543 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BTBIO-A bakalářský

    obor A-BTB , 3 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Marie Sedlaříková, CSc.

Osnova

1. Koroze a kompatibilita materiálů v živých organismech, korozní diagramy,složení tkáňových tekutin
2. Elektrodové potenciály, vliv kovových iontů na živé tkáně
3. Elektrody jako čidla složení tkání, měření pH, iontově selektivní elektrody,
elektrochemická čidla in vivo a in vitro
4. Chemické zdroje pro laboratorní zařízení a implantáty, akumulátory, jejich údržba a vlastnosti. Gelové elektrolyty- vlastnosti, výhody a nevýhody, využití v akumulátorech.
5. Lithiové články, baterie pro implantáty v kardiologii, defibrilátory
6.Materiály pro biologické prostředí. Materiály pro implantáty. Keramické, kovové a polymerní materiály.
7. Hydrogely v biomedicinálních aplikacích, typ kontaktu s živou tkání. Ddefinice hydrogelu, výhody hydrogelů ve srovnání s jinými materiály.
8. Kontaktní a nitrooční čočky,materiály, botnavost, mechanické vlastnosti, rozpustnost pro kyslík, výrobní technologie, aplikační možnosti
9. Cílená cytostatika Polymerní systémy pro dopravu a řízené uvolňování biologicky aktivních molekul.Rozpustné polymerní nosiče léčiv. Cílené směrování léčiv.
10. Ionty. Vliv kladných a záporných iontů na lidský organismus. Speleoterapie. Vliv záporných iontů zdravotní stav člověka.
11. Parametry materiálů v pobytových prostorách a jejich vliv na velikost prostorového náboje. Vliv oděvních materiálů na vznik a eliminaci statického náboje.
12. NMR kompatibilita tkáňových implantátů. Parametry, ovlivňující kontrast v MR obraze, elektrické vlastnosti materiálů pro medicínu ovlivňující MR obrazy
13. Sledování vlivu materiálů tkáňových implantátů na MR obrazy a jejich zkreslení MR techniky měření a vyhodnocení sledovaných vlivů.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Marie Sedlaříková, CSc.

Osnova

1. Stanovení vápníku a dusičnanů v minerálních vodách
2. Enviromentální elektronový mikroskop
3. Diagnostika biomateriálů pomocí enviromentálního rastrovacího elektronového mikroskopu
4. Měření vybíjecí charakteristiky lithiových baterií
5. Měření koncentrace vzdušných iontů v různých prostředích
6. Magnetická rezonance
7. Měření deformací v magnetických polích způsobených elektricky a magneticky vodivými implantáty
8. Příprava hydrogelů radikálovou polymerací a polymerací UV zářením, kinetika botnání
9. Fladeho korozní diagramy: Cu, Zn, N, Au
10, 11, 12, 13. Exkurze do nemocničních laboratoří a speciálních oddělení , exkurze do Výzkumného ústavu makromolekulární chemie AV ČR v Praze, exkurze do farmaceutické firmy.