Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
F7PMLBIOR | Z,ZK | 5 | 2P+1L | česky |
Forma ověření studijních výsledků:
•cvičení: odevzdané výsledky cvičení, protokoly;
•zkouška: písemná část s multiple choice test (30 otázek) z přednesených témat a témat probraných na cvičeních, součet bodů musí být víc nejméně 60 %, následná ústní zkouška s diskusí témat probíraných na cvičeních.
Požadavky na studenta: 100 % účast na cvičeních, neúčast bude řešena seminární prací, kontroly znalostí před i během cvičení.
Témata přednášek:
1.Úvod do předmětu biorozhraní: Co je biorozhraní? Rozhraní neuron – elektroda a další typy biorozhraní.
2.Povrchové modifikace materiálů pro biorozhraní: Fyzikální a chemické metody pro modifikaci povrchů biomateriálů.
3.Charakterizace materiálů pro biorozhraní: konfokální mikroskopie, AFM, SEM, QCM, Spektroskopické metody (FTIR, Ramanova spektroskopie), elipsometrie, ATR.
4.Buněčné kultury pro studium funkčních biorozhraní: odezva buněčného materiálu při kontaktu s látkou. Metody pro studium buněčné odezvy na materiál. Zkoušky (assays) buněčné proliferace, metabolické aktivity, imunologie
5.Rozhraní mezi neuronem a elektrodou (1): Metody pro záznam a stimulaci el. excitovatelných buněk Analogický elektrický obvod rozhraní mezi neuronem a elektrodou. Popis vztahů a simulace.
6.Rozhraní mezi neuronem a elektrodou (2): Metody pro vytvoření kontaktu mezi neuronem a elektrickým zařízením, strategie pro zvýšení adheze neuronů a zlepšení přenesou signálů. 3D elektrody pro aktivní pohlcení elektrody neurony. Principy chemické funkcionalizace povrchu.
7.Technologie mikro-elektrodových polí: Teoretické a praktické aspekty návrhu mikroelektrodových polí pro neurologii a kardiologii. Ekvivalentní elektrický obvod pro rozhraní neuron/elektroda.
8.Metody zpracovaní dat získaných z mikroelektrodových polí: Principy zpracování dat. Algoritmy pro klasifikaci spiků: extrakce a klasifikace parametrů, klastrování a klasifikace.
9.Dlouhodobě invazivní elektrody: Princip techniky hloubkové mozkové stimulace (deep brain stimulation) a praktické aspekty přípravy nanoelektrod pro neurotechnologii. Periferní nervová soustava. Metody pro čtení a ovládaní motorických signálů, Funkční biorozhraní pro umělé oko a retinální implantáty retiny. Kochleární neuroimplantát.
10.Aktuální trendy a perspektivy využití biorozhraní v medicíně.
Témata laboratorní cvičení:
1.–2. Charakterizace materiálů pro biorozhraní pomocí AFM a spektroskopických metod.
3.–4. Analýza a interpretace výsledků měření, vypracování protokolu experimentu.
5.–6. Provádění chemické funkcionalizace materiálů, nasazení buněčných kultur.
7.–8. Záznam signálů z kultivovaných nervových buněk pomocí mikro-elektrodových polí.
9.–10. Základní vizualizace a analýza dat získaných z mikro-elektrodových polí. Diskuse výsledků.
Témata laboratorních úloh mohou přizpůsobena aktuálním trendům a řešeným projektům v rámci FBMI ČVUT.
Povinná literatura:
•HUTMACHER, Dietmar and Wojciech CHRZANOWSKI (Eds). Bionterfaces: Where Material Meets Biology. The Royal Society of Chemistry. 2015, ISBN 978-1-84973-876-7.
•ROSINA, Jozef, Jana VRÁNOVÁ a Hana KOLÁŘOVÁ. Biofyzika: pro zdravotnické a biomedicínské obory. 2., doplněné vydání. Praha: Grada Publishing, 2021. ISBN 978-80-271-2526-5.
Doporučená literatura:
•ROAO, R. P. N. Brain-Computer interfacing: an introduction. Cambridge University Press, 2013. ISBN
9781139032803.
•CLEMENT, Claude. Brain-Computer Interface technologies: Accelerating Neuro-Tecnology for Human Benefit. Springer 2019. ISBN 978-3-030-27852-6.