Detail předmětu

Materiály pro biomedicinské aplikace

FEKT-MKC-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.

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.

Doporučená nebo povinná literatura

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

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

Jazyk výuky

čeština

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

Cíl

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.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MKC-EVM magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor