Biomateriály

Přednášející:

Cvičící:

Anotace:

Předmět sestává ze dvou souvisejících částí: materiály, jejichž syntéza nebo architektura vnitřní struktury je inspirována z oblasti materiálů biologických a materiály pro implantáty a umělé orgány. Prvá část je zaměřena na na vytváření, popis funkcí, strukturní charakterizaci vlastností biomimetických materiálů. Druhá část poskytuje úvod do vztahů mezi strukturou, vlastnostmi, použitím technologiemi zpracování a zkoušení biomateriálů pro lékařské aplikace, implantáty a umělé orgány.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Fyzikální chemie biomateriálů. Samopodobnost a samopříbuznost, perkolace, sol-gel přechod, difuzí limitovaná agregace a růst, růst organických struktur

2. Koloidy. Van der Waals síly, síly elektrostatického původu, neuspořádanost, procesy koagulace, kinetika, termodynamika a morfologie koloidních agregátů, spontánní růst koloidních fraktálů a jeho řízení

3. Izoelektrický bod, amfifilní molekuly a surfaktanty, mezifázové vrstvy a jejich spontánní zakřivení, tvorby, morfologie a vlastnosti lamelárních, válcovitých, sférických a složitých micel, vezikul a liposomů

4. Supramolekulární a biologické samovolně se vytvářející architektury

5. Tkáňové inženýrství. Růst tkáně in vitro a zpětná implantace

6. Biomineralizace. Tvorba, vnitřní struktura a vlastnosti biominerálů

7. Biologické nanonomateriály. Feritin a příbuzné proteiny. Magnetotaktické bakterie.

8. Elektrochemické senzory, imunosenzory a biosenzory

9. Struktura a vlastnosti rozhraní organického a anorganického materiálu

10. Materiály pro implantace a umělé orgány

11. Struktura, vlastnosti a zpracování materiálů pro implantáty

12. Chování implantovaných materiálů ve fyziologickém prostředí. Molekulární a supramolekulární transformace, chemická a elektrochemická koroze, rozpouštění, bobtnání a vyluhování

13. Mechanické vlastnosti materiálu ve fyziologickém prostředí. Deformace a poškozování, tření a opotřebení

14. Metody zkoušení materiálu pro biologické aplikace. Zkoušení in vitro, modelování chování implantátů, klinické zkoušky materiálů implantátů

Osnova cvičení:

1. Hodnocení mechanických vlastností biomateriálů

2. Hodnocení mechanických vlastností biomateriálů

3. Hodnocení elektrických vlastností biomateriálů

4. Hodnocení elektrických vlastností biomateriálů

5. Měření elektrického potenciálu při zatěžování biomateriálů

6. Měření elektrického potenciálu při zatěžování biomateriálů

7. Difusí limitovaná agregace - experimentální demonstrace

8. Difusí limitovaná agregace - experimentální demonstrace

9. Studie: Keramické a kovové materiály pro ortopedii - nové pohledy a porovnání

10. Studie: Keramické a kovové materiály pro ortopedii - nové pohledy a porovnání

11. Exkurze: Klinická aplikace implantátů

12. Exkurze: Klinická aplikace implantátů

13. Exkurze: Technologie zpracování biomateriálů

14. Exkurze: Technologie zpracování biomateriálů

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Biomaterials and Bioengineering Handbook, Ed. by Donald L. Wise, Cambridge Scientific Inc., Cambridge, Massachusetts 2000. Dekker 2000.

2. Jonathan Black (Clemson Univ., South Caroline), Biological Performance of Materials (Fundamentals of Biocompatibility), 3rd ed., Dekker 1999

3. M. Daoud, Claudine E. Williams, Soft Matter Physics, Springer 1995

4. Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications. ed. By Edelstein, A.S. and Cammarata, R.C. The Institute of Physics, London 1998.

5. Madou,M: Fundamenrtals of Microfabrication. CRC Press New York 1997

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Silnoproudá elektrotechnika - elektroenergetika- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Telekomunikace a radiotechnika - vysokofrekvenční a mikrovlná technika- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Silnoproudá elektrotechnika - technologické systémy- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Kybernetika a měření - řídicí technika- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Elektronika - elektronické systémy- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Ekonomika a řízení energetiky- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Biomedicínské inženýrství- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Elektronika - aplikovaná elektronika- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Ekonomika a řízení v elektrotechnice- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Elektronika - elektronika a fotonika- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Kybernetika a měření - umělá inteligence- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Kybernetika a měření - měřicí a přístrojové systémy- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Kybernetika a měření - letecké informační a řídicí systémy- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Silnoproudá elektrotechnika - elektrické pohony- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Silnoproudá elektrotechnika - aplikovaná elektrotechnika- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Telekomunikace a radiotechnika - optoelektrické systémy- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Telekomunikace a radiotechnika - rádiové komunikační, navigační a radarové systémy- strukturované s. (volitelný předmět odborný)
• Telekomunikace a radiotechnika - multimediální, zvuková a televizní technika- strukturované studium (volitelný předmět odborný)
• Telekomunikace a radiotechnika - telekomunikace- strukturované studium (volitelný předmět odborný)