F7PBNBK - Biomateriály a biokompatibilita

Výuka bude vedena prezenčním způsobem. K aktivizaci studentů budou sloužit krátké diskuse nad tématem přednášky, a to jak na začátku, tak v průběhu výuky. V průběhu přednášek pak budou studenti dotazování na klíčové otázky vyučované problematiky, tak aby přednášející získal zpětnou vazbu, jak studenti dané problematice rozumí.

Pro výuku a zejména komunikaci mezi vyučujícími a studenty bude využíváno prostředí Moodle.

Podmínky zápočtu: odevzdané protokoly.

Podmínky zkoušky: Získání minimálně 50 % bodů z písemky složené z témat probíraných na přednáškách a ústního dozkoušení. Hodnocení standardní ČVUT.

1. Úvod do biomateriálů (definice, historie, základní pojmy, legislativa MDR, FDA, související normy ČSN, ISO, ASTM)

2. Principy biokompatibility (hemokompatibilita, cytotoxicita, imunologická odpověď)

3. Klasifikace biomateriálů (podle složení, struktury, aplikace)

4. Mechanické a fyzikální vlastnosti biomateriálů (pevnost, tvrdost, elasticita)

5. Kovové biomateriály (nerezová ocel, titan a slitiny, kobalt-chrom, oxid zirkoničitý)

6. Uhlíkové biomateriály (grafit, pyrolytický uhlík, diamantový uhlík)

7. Keramické biomateriály (biokeramika, hydroxyapatit, bioaktivní sklo)

8. Polymery v medicíně (syntetické a přírodní polymery, biodegradabilní polymery)

9. Materiály s tvarovou pamětí (NITINOL, polymerní materiály s pamětí)

10.Povrchové úpravy biomateriálů (plazmové modifikace, nanostrukturované povrchy, hydrofilita)

11.Testování mechanických vlastností a odolnosti proti korozi

12.Testování biologických vlastností (in vitro a in vivo testování, ISO normy, etické aspekty)

13.Aplikace biomateriálů (implantáty, protézy, tkáňové inženýrství)

14.Nanotechnologie a budoucnost biomateriálů (nanočástice, antibakteriální povrchy, biohybridní materiály)

Osnova laboratorních cvičení:

1. Příprava vzorků

2. Mikroskopická analýza biomateriálů

3. Mechanické testování biomateriálů

4. Koroze kovových biomateriálů

5. Povrchová úprava a modifikace biomateriálů

6. Nanostrukturní biomateriály

7. Zpracování a vyhodnocení dat

Předmět se zaměřuje na studium biomateriálů, jejich vlastností, aplikací a biokompatibility v kontextu moderní medicíny a biotechnologií. Účastníci se seznámí s různými typy biomateriálů a jejich použitím v lékařství, včetně implantátů, protéz a tkáňového inženýrství. Přednášky pokrývají základy principy biokompatibility, mechanické vlastnosti materiálů, metody povrchových úprav a testování jejich biologických vlastností. Důraz je kladen na experimentální práci, včetně přípravy vzorků, mikroskopické analýzy, testování mechanických a korozních vlastností.

Povinná literatura:

[1] MOZAFARI, Masoud (ed.). Handbook of Biomaterials Biocompatibility. Elsevier Science & Technology, 2020. ProQuest Ebook Central, https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=6235706.

[2] NAVRÁTIL, Leoš a ROSINA, Jozef. Medicínská biofyzika. 2., zcela přepracované a doplněné vydání. Praha: Grada Publishing, 2019. ISBN 978-80-271-0209-9.

[3] ČSN EN ISO 5832-1:2017. Implantabilní chirurgické kovy Část 1, 3, 11 . Praha: ÚNMZ, 2017.

Doporučená literatura:

[1] THOMAS, Sabu (ed.) a kol. Fundamental Biomaterials: Polymers. Elsevier Science & Technology, 2018. ProQuest Ebook Central, https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=5327209.

[2] BALAKRISHNAN, Preetha (ed.) a kol. Fundamental Biomaterials: Metals. Elsevier Science & Technology, 2018. ProQuest Ebook Central, https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=5471197.

[3] THOMAS, Sabu (ed.) a kol. Fundamental Biomaterials: Ceramics. Elsevier Science & Technology, 2018. ProQuest Ebook Central, https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=5301618.

[4] YANG, Lei (ed.) a kol. Biomaterials in Translational Medicine. Elsevier Science & Technology, 2018. ProQuest Ebook Central, https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=5609777.

[5] ČSN EN ISO 10993-1:2020. Biologické hodnocení zdravotnických prostředků Část 1: Hodnocení a testování v rámci řízení biologického rizika

• Bakalářský studijní program Biomedicínské nanotechnologie (povinný předmět)