čeština

5

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 NMR spektroskopie, a NMR kompatibilitě tkáňových implantátů

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 biomed.
- měl by být schopen na základě návodů pracovat s chemikáliemi

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává tři samostatné projekty

Hodnocení laboratoří ( 2 protokoly po 6 bodech).....................................celkem 12 bodů
Zpracování zadaného tematu ............................................3 po 6 bodech, celkem 18 bodů
Prezentace 1 tematu.....................................................................................................10bodů
písemná část závěrečné zkoušky.................................................................................60 bodů

Zkouška z předmětu bude probíhat prezenční i distanční formou (online) pomocí e-learning.

1. Vliv stavby atomů a struktury na vlastnosti materiálů
2. Kovové materiály a jejich použití v biomedicíně
3. Koroze a kompatibilita materiálů v živých organismech
4. Polymery a jejich využití v lékařství, implantáty, nitrooční a kontaktní čočky
5. Lékové formy, cílená cytostatika
6. Vliv iontů různých prvků na složení a vlastnosti tkáňových tekutin, vliv na zdraví
7. Chemické zdroje elektrické energie a jejich využití v lékařství
8 . Využití modelování a 3D tisk v medicíně

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.

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

Vondrák, J., Sedlaříková,M.,Elektrochemická měření, elektronická verze
Sedlaříková,M a kol.: Materiály pro biomedicínu, elektronická skripta
Navrátil,L. a kol: Medicínská biofyzika, GRADA 2005, Praha
Žabka,M. a kol.:Moderní lékové formy ve farmaceutické technologii, Bratislava 2001
Valečko,Z: Bioelektronika, BEN Technická literatura, Praha 2005

eLearning: aktuální otevřený kurz

26 hod., povinná

Rozpis cvičení
1. Měření vodivostí elektrolytů jako diagnostická metoda
Princip: použití ponorné cely na měření vodivosti elektrolytů. Kalibrace této cely. Použití codicostního testu na posouzení čistoty přírodních vod a vody destilované.
Přístroje: RCL měřič, potenciostat AUTOLAB
Drobné potřeby: destilovaná voda, chlorid draselný, odměrné nádobí
Získané znalosti: Poznání principu, rozdíl mezi měření elektrotechnického rezistoru a elektrolytické cely, volba frekvence pro měření; vztah mezi čistotou vody a obsahem minerálů

2. Stanovení korozní odolnosti vybraných kovů
Princip: Výzkum koroze a korozní odolnosti v elektrochemickém prostředí
Metoda: počítačem řízenou voltametrií se určí oblast koroze, pasivace a rozpouštění vzorků kovu
Přístroje: potenciostat AUTOLAB
Drobné potřeby: kalomelová elektroda, Pt pomocná elektroda, elektrody Fe, Ni, Cu, Al, elektrochemická nádobka
Roztoky: zředěná kyselina chlorovodíková, pufr o pH=5 a pH=9
Získané znalosti: pochopení vztahu mezi pH roztoku, elektrochemickým potenciálem a korozní odolností; podstata pasivace kovů

3. Stanovení vápníku v roztocích pomocí iontově selektivní elektrody
Princip: Použití potenciometrické metody (využití Nernstovy rovnice) pro stanovení vápníku.
Přístroje: mikropočítačem řízený pH metr CRYTUR
Drobné potřeby: iontově selektivní elektroda CRYTUR pro stanovení vápníku, nádobka, laboratorní nádobí (především odměrné)
Roztoky: KCl s přídavky solí vápníku pro kalibraci, vzorky přírodních vod
Získané znalosti: Seznámení s metodou užívanou pro stanovení řady látek v přírodních a biologických vzorcích problémy s vysokým ředěním vzorků

4. Měření pH
Princip: Použití potenciometrické metody (využití Nernstovy rovnice) pro stanovení kyselosti.
Přístroje: mikropočítačem řízený pH metr CRYTUR
Drobné potřeby: skleněná elektroda CRYTUR, nádobka, laboratorní nádobí (především odměrné)
Roztoky: kalibrační pufrové roztoky, vzorky přírodních vod
Získané znalosti: Seznámení s pojmem pH, stanovením kyselisti či alkality, s pojmem pufrové roztoky a s indikátorovými papírky.

5. Měření koncentrace vzdušných iontů aspiračním kondenzátorem v různých prostředích
Měření bude prováděno metodou aspiračního kondenzátoru. Cílem bude měření přirozené koncentrace kladných i záporných iontů v laboraotrních podmínkách. Druhou částí bude určit koncentraci kladných i záporných iontů vytvářených ionizátorem.

6. Měření saturační charakteristiky a stanovení spektrální charakteristiky iontového pole
Metodou aspiračního kondenzátoru bude změřena saturační charakteristika v prostoru s přirozenou koncentrací a ionizací, vytvořenou hořícími svíčkami. Rozsah polarizečního napětí bude 10 – 500 V, což odpovídá měření lehkých a středně těžkých záporných iontů. Graficky bude určena spektrální charakteristika obou prostředí.

7. Základní nastavení tomografu (na ÚPT)
Seznámení s tomografem, jeho základním nastavením a provedení nastavení homogenity základního pole. Tato část je důležitá pro všechna MR měření sa výrazně ovlivňuje kvalitu snímaných obrazů.

8. MR obrazy biologických vzorků (na ÚPT)
Budou změřeny MR obrazy fantomů nebo biologických vzorků metodami FE a SE.
Současně budou studenti seznámeni s programy pro zpracování a vyhodnocování obrazu.

9.Vliv materiálů na MR zobrazení (na ÚPT)
Měření obrazu váhovaného magnetickou susceptibilitou měřeného vzorku a měření obrazu deformovaného materiálem pro zubní implantáty a stanovení magnetické susceptibility testovaného vz

eLearning: aktuální otevřený kurz