F7DIPTIB - Perspektivní technologie pro implantáty a biosenzory

Předmět je zaměřen na perspektivní technologie pro implantáty a biosenzory v lékařství. Cílem předmětu je seznámit se základními principy běžně používaných technologií pro implantáty a biosenzory. Předmět pokrývá metody výroby a vývoje, fyzikální vlastnosti a jejich měření, a metody aplikace v klinické praxi.

Standardně probíhá výuka kontaktní formou a předmět je zakončen ústní zkouškou, které předchází písemná příprava. V případě, že počet studentů je menší než 5, může výuka probíhat v podobě řízeného samostudia s pravidelnými konzultacemi. Dále je požadováno vypracování písemné studie studentem na zadané téma z oboru. Podmínkou pro připuštění ke zkoušce je absolvování dvou laboratorních cvičení (doloženo protokolem podepsaným studentem, vedoucím cvičení a garantem předmětu). Protokoly budou archivovány v referátu pro doktorské studium.

Osnova přednášek:

1.Rozdíl mezi PVD a CVD depozičními technologiemi, kritéria pro výběr depozičních technologií. Hlavní PVD a CVD tenkovrstvové technologie, principy, výhody a nevýhody PVD a CVD metod (rychlost růstu vrstev, energie částic, tlaková kritéria, omezení, velikost plochy).

2.Napařovací a naprašovací metody (diodové naprašování, magnetron RF, DC), princip, omezení.

3.Depoziční metody - IBAD, iontové plátování. Depoziční metody - MBE, ECR, LPE, sol- gel, CVD.

4.Lasery a jejich aplikace v materiálovém výzkumu, graf technologie intenzita laserového záření délka laserového impulsu.

5.Pulsní laserová depozice, princip, výhody, nevýhody. Fokuzace laserového svazku (gausovský svazek, excimerový laser, divergence, minimální spot, fokuzační délka, kvalita a homogenita svazku).

6.Interakce laserového záření s terčem, modely, femtosekundová ablace. Transport částic z terče- plazmový obláček, Analýza a šíření plazmového obláčku (CCD kamera, umístění podložky, vliv tlaku, spotu). Analýza vlastností vrstev rozdělení metod. Analýza vrstev pomocí XRD (Bragg Brentanno, rocking curve,..), FTIR, Raman, NMR.).

7.Optické metody pro charakterizaci vrstev (elipsometrie, transmise, optická propustnost a odrazivost, šířka zakázaného pásu, index lomu, mikroskopy, luminiscence).

8.Mechanismus růstu vrstev (Frank- van der Merve, Volmer Veber, Stranski- Krastanov), homoepitaxe, heteroepitaxe.

9.Hybridní laserové depoziční systémy (RF výboje, magnetron, ), gradientní a kompozitní vrstvy. MAPLE, organické vrstvy.

10.Lékařské aplikace laserových tenkých vrstev (vrstvy HA, DLC, pokrytí protéz, srdečních chlopní)

Osnova cvičení (bloková forma výuky po 4 vyučovacích hodinách):

1.Analýza vrstev - složení XPS, ESCA, AES, WDX, PIXE RBS, SIMS, NMR

2.Analýza vrstev - morfologie- SEM, AFM, STM, TEM, SNOM

Předmět je zaměřen na perspektivní technologie pro implantáty a biosenzory v lékařství. Cílem předmětu je seznámit se základními principy běžně používaných technologií pro implantáty a biosenzory. Předmět pokrývá metody výroby a vývoje, fyzikální vlastnosti a jejich měření, a metody aplikace v klinické praxi.

Povinná literatura:

[1] D.B. Chrisey, G.K. Hubler: Pulsed laser Deposition of Thin Films, John Wiley, 1994.

[2] B.E.A. Saleh, M.C. Teich: Základy fotoniky, svazek 3, matfyzpress, Praha, 1995.

[3] M. Vrbová a kol.: Lasery a moderní optika: oborová encyklopedie, Prometheus, Praha, 1994.

[4] M. Jelínek: Pulsní laserová depozice tenkých vrstev v elektronice, doktorská disertační práce, Praha, 1999.

Doporučená literatura:

[1] M. Jelínek: Laserová depozice tenkých vrstev, Habilitační práce, Praha, 2005.

[2] M. Gricová: Metoda analýzy materiálu, skripta ČVUT FEL, 1992.

[3] J.C.Miller, R.F.Haglund: Laser deposition and desorption. Vol. 30, Experimental methods in the physical sciences, Academic Press

[4] Handbook of deposition technologies for films and coatings, second edition, Noyes publication, R.F. Bunshah - editor, 1994.

Modul A