Biomateriály a biokompatibilita

Garant předmětu:

Petr Písařík

Přednášející:

Jan Mikšovský, Martin Otáhal, Petr Písařík, Jan Remsa

Cvičící:

Jan Mikšovský, Martin Otáhal, Petr Písařík, Jan Remsa

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Jsou představeny základní metody pro přípravu nanomateriálů - nanokompozitů, nanoprášků, nanovrstev, nanovláken a nanokrystalických materiálů. Pozornost je soustředěna na rozdíl mezi PVD (physical vapor depositionfyzikální metody) a CVD (chemical vapor deposition- chemické metody) metodami. Jsou diskutovány principy metod, jejich výhody a nevýhody, omezení a oblast použití. Jsou diskutovány fyzikální a chemické principy metod pro přípravu nanovláken, nanovrstev, nanokompozitů a nanoprášků. Pozornost je zaměřena zejména na metody termicky indukovaných reakcí, srážecí postupy, sol- gel, laserové metody, napařování (tepelným ohřevem, elektronovým svazkem, molekulární epitaxe - MBE, pulsní laserová depozice- PLD), naprašování (katodové, magnetonové, iontové plátování, plazmový nástřik), růst z roztoku, chemický rozklad kapalin nebo plynů, hybridní systémy, lektrospinning.

Soudobé teoretické, experimentální a klinické poznatky o funkcích, tvarech, strukturách a vlastnostech umělých náhrad v humánní a veterinární medicíně. Struktury a vlastnosti některých vybraných tkání. Umělé náhrady částí diafýz, na náhrady plochých kostí, kostí obličejového skeletu, chrupavek, obratlů (včetně plotének) a některých cév.

Požadavky:

Vypracování semestrální práce (25 % závěrečné známky) a zápočtová písemka (75 % závěrečné známky). Hodnocení standartní ČVUT.

Osnova přednášek:

1. Vymezení základní oblasti výzkumu materiálů a biokompatibility

2. Specifika týkající se nanomateriálů a posuzování biokompatibility nanomateriálů. Základní metody pro přípravu nanomateriálů - nanokompozitů, nanoprášků, nanovrstev, nanovláken a nanokrystalických materiálů.

3. Rozdíl mezi PVD (physical vapor deposition- fyzikální metody) a CVD (chemical vapor deposition- chemické metody) metodami. Jsou diskutovány jejich výhody a nevýhody, omezení a oblast použití. Fyzikální a chemické principy PVD a CVD metod pro přípravu nanovláken, nanovrstev, nanokompozitů a nanoprášků.

4. PVD metody, vymezení, rozdělení.

5. Laserové metody, napařování (tepelným ohřevem, elektronovým svazkem)

6. Molekulární epitaxe MBE.

7. Naprašování (katodové, magnetronové, iontové plátování, plazmový nástřik atd.).

8. Charakteristiky nanomateriálů obecně a metody jejich stanovení

9. Metody pro stanovení mechanických a povrchových vlastností (mikrotvrdost, adheze, smáčivost, z- potenciál).

10. Metody pro stanovení biokompatibilních vlastností. Příklady charakterizací biokompatibilních materiálů, nanokompozitů a multivrstev

11. Soudobé teoretické, experimentální a klinické poznatky o funkcích, tvarech,strukturách a vlastnostech umělých náhrad v humánní a veterinární medicíně.

12. Struktury a vlastnosti některých vybraných tkání

13. Umělé náhrady částí diafýz, na náhrady plochých kostí, kostí obličejového skeletu, chrupavek, obratlů (včetně plotének) a některých cév

14. Odevzdání semestrálních prací a zápočtová písemka

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Seznámit studenty s biomateriály, jejich přípravou a charakterizací jdjich vlastností.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] KUBÁTOVÁ, J. a kol., Sborník přednášek NANOTECHNOLOGIE, ESF, program CZ 04.01.03, 2008.

[2] JELÍNEK, M. a kol, přehledový článek. Hybridní laserové systémy pro tenké vrstvy. Jemná mechanika a optika. 2015.

[3] Moderní nanotechnologie na počátku 21. století: kolekce učebních textů projektu OPVK NANOTEAM. Vyd. 1. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2013, 221 s. ISBN 978-80-214-4802-5.

[4] HOŠEK, J. Úvod do nanotechnologie. Vyd. 1. V Praze: České vysoké učení technické, 2010, 170 s. ISBN 978-80-01-04555-8.

Doporučená literatura:

[1] NĚMCOVÁ, I., RYCHLOVSKÝ, P. a ČERMÁKOVÁ, L.. Spektrometrické analytické metody. 2. vyd. Praha: Karolinum, 2004, 166 s. ISBN 80-246-0776-x.

[2] DELONG, A.. Metody analýzy povrchů: elektronová mikroskopie a difrakce. Vyd. 1. Editor Ludmila Eckertová, Luděk Frank. Praha: Academia, 1996, 379 s. ISBN 80-200-0329-0.

[3] MIGONNEY, V. (ed.) Biomaterials. John Wiley & Sons, Inc. 2014

[4] ALARCON, E.I., AHUMADA, M. (eds.) Nanoengineering Materials for Biomedical Uses. Springer, 2019

[5] RAHMANDOUST, M., AYATOLLAHI, M.R. (eds.) Nanomaterials for Advanced Biological Applications. Springer, 2019

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
Čt
Pá	místnost KL:B-326 Písařík P. Mikšovský J. 08:00–17:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Učebna místnost KL:B-326 Remsa J. Otáhal M. 08:00–17:50 (přednášková par. 2) Kladno FBMI Učebna

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Navazující magisterská studijní specializace Nanotechnologie (povinný předmět)