Materiałoznawstwo - Politechnika Gdańska

Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
KONSPEKT PRZEDMIOTU
PIERWSZEGO POZIOMU STUDIÓW STACJONARNYCH
Nazwa przedmiotu
Materiałoznawstwo
Semestry:
Rodzaj przedmiotu:
II
Liczba godzin w semestrze:
Wykład
Semestr II
30
Semestr III
Strumień/profil:
chemia w medycynie
X
Skrót:
Podstawowy
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
MTRZ
Punkty ECTS:
4
Seminarium
Łącznie
30
30
30
elektronika w medycynie
X
Osoba odpowiedzialna za przedmiot:
Imię:
Jan
E-mail: [email protected]
fizyka w medycynie
X
Nazwisko:
Telefon:
informatyka w medycynie
X
Biernat
58-347-1056
Lokal:
410 ChB
Cele przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawami materiałoznawstwa: podstawowymi pojęciami, ukazanie
sposobu oceny jakości materiałów, ich właściwości z punktu widzenia zastosowań. Główne zagadnienia związane są z
materiałami: stosowanymi w budowie urządzeń elektronicznych, stosowanymi w budowie aparatury pomiarowej,
stanowiącymi główne składniki czujników, wyświetlaczy, naczyń, pojemników, składników formulacji leków, płynów
ustrojowych. Główny nacisk położony jest na biozgodność materiałów i wykorzystanie praw fizyki i chemii w wykorzystaniu
materiałów do założonych celów. Pokazane są również przykładowe metody wytwarzania w przemyśle, w tym w
przemyśle farmaceutycznym i w produkcji form leków.
Spodziewane efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje:
- zrozumienie kryteriów wyboru materiałów do określonego zastosowania,
- uwzględnienie właściwości mechanicznych, optycznych, elektrycznych, magnetycznych i biozgodności materiałów z
żywym organizmem,
- umiejętność rozpoznawania struktury materiałów,
- zrozumienie relacji pomiędzy strukturą fizyczną materiałów i właściwościami fizycznymi,
- zrozumienie relacji pomiędzy budową chemiczną materiałów lub ich składników a właściwościami fizycznymi,
- zrozumienie powodów braku biozgodności materiałów z żywym organizmem,
- umiejętność korzystania z danych podręcznikowych dla oceny przydatności materiałów do planowanych celów,
- zrozumienie podstawowych reguł rządzących pracą przemysłu,
- zrozumienie konieczności kontrolowania procesów produkcyjnych i jakości produktów. Określenie kryteriów jakości
materiałów,
- zrozumienie konieczności oceny jakości produktów farmaceutycznych,
- zrozumienie kryteriów oceny materiałów/surowców stosowanych w produkcji przemysłowej i stosowanych w praktyce
np. do celów analitycznych jako materiałów pomocniczych
Karta zajęć - wykład
Lp.
Zagadnienie
Poziom
wiedzy
A
B
C
1
2
Ciało stałe, definicje fizyczne i praktyczne, struktura ciała stałego.
Budowa chemiczna a struktura
Elementy krystalografii, sieci krystaliczne, monokryształy,
X
umiejętności
D
E
Liczba
godzin
1
1
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Lp.
polikryształy. Elementy symetrii. Układy krystalograficzne
Izomorfim, polimorfizm, kwarc, odmiany alotropowe pierwiastków,
diament, grafit, fulereny, nanorurki węglowe,
Metale, stopy, stopy, śródwęzłowe, spieki
Powłoki nieorganiczne na metalach, korozja
Materiały ceramiczne
Materiały amorficzne, szkła odmiany, zastosowanie
Włókna naturalne i syntetyczne, organiczne i nieorganiczne
Warstwy, metody wytwarzania, warstwy monomolekularne
Lipofilowość i hydrofilowość, zwilżalność, ugrupowania lipo- i
hydrofilowe, równowagi (HLB)
Układy zdyspergowane, emulsje, rola detergentów
Koloidy, typy, wytwarzanie, rola biologiczna
Osmoza, elektroosmoza, dejonizacja koloidów, koagulacja
Materiały koloidalne w medycynie
Monomery, polimery organiczne, metody wytwarzania
Typy reakcji polimeryzacji, izomeria, polimery usieciowane
Polimery kondensacyjne i addycyjne, biozgodność
Chemiczna modyfikacja polimerów, wymieniacze jonowe
Tworzywa zbrojone, wstęp do materiałów kompozytowych
Kopolimery, kokondensaty
Zależności między strukturą a właściwościami tworzyw sztucznych
Przykłady zastosowań polimerów w medycynie, zastawki, sztuczne
serce, sztuczna nerka
Przykłady zastosowań metali i materiałów ceramicznych w
medycynie
Właściwości materiałów: mechaniczne, cieplne, elektryczne,
magnetyczne, optyczne, biologiczne
Metody przemysłowe wytwarzania materiałów
Kontrola i sterowanie procesami produkcyjnymi
Przemysłowa synteza preparatów farmaceutycznych
Formy leków, wytwarzanie, ocena jakości
Systemy terapeutyczne
Zastosowanie materiałów w inżynierii biomedycznej
X
1
X
X
X
X
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
X
X
X
1
1
1
X
X
X
X
X
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
1
X
1
X
1
X
X
1
1
1
1
1
1
Razem: 30
X
X
X
Karta zajęć - laboratorium
Zagadnienie
Poziom
wiedzy
A
B
C
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Informacja o sposobach pracy w laboratorium, BHP, harmonogram
wykonywania ćwiczeń i podział na grupy 2-3 osobowe.
Układy krystalograficzne i symetria. Techniczne zastosowania
promieniowania X
Materiały krystaliczne i bezpostaciowe, hodowla monokryształów,
programy RASMOL, ISIS
Chemiczna i fizyczna modyfikacja powierzchni materiałów
ceramicznych i metali
Polimery organiczne, laboratoryjna synteza polimeru
Polimery organiczne. Właściwości i identyfikacja
Wytwarzanie szkła metodą termiczną i zol-żel. Właściwości szkła.
Nieorganiczne materiały dotowane
Preparatyka nanomateriałów (nanosrebro)
Korozja metali
Materiały wiążące i ceramika
Uzupełnienie zaległości w odrabianiu ćwiczeń i zaliczeniach
umiejętności
D
E
Liczba
godzin
X
X
1
X
X
3
X
X
3
X
X
3
X
X
X
X
X
X
3
3
3
X
X
X
X
X
X
3
3
3
2
Razem: 30
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
Próg zaliczenia:
Semestr:
II
Semestr:
III
Warunki zaliczenia przedmiotu
z ćwiczeń
z laboratorium
z projektu
z wykładu
13/25
z seminarium
Z CAŁOŚCI
13/25
Opis form zaliczenia
Wykład (semestr II)
Id
Termin
1
Sesja egz.
Punkty
13/25
Razem: 13
Laboratorium (semestr III)
Id
Termin
1
Ćwiczenie 1
2
Ćwiczenie 2
Punkty
3
3
Ćwiczenie 3
3
4
Ćwiczenie 4
4
5
Ćwiczenie 5
3
6
7
Ćwiczenie 6
Ćwiczenie 7
2
3
8
Ćwiczenie 8
3
9
10
11
Ćwiczenie 9
Ćwiczenie 10
Ćwiczenie 11
2
2
Zakres
Egzamin testowy z zakresu zagadnień 1-30 wg planu wykładów
Zakres
Wprowadzenie
Zdanie „wejściówki”, wykonanie zadań wg instrukcji do ćwiczenia L2 i zaliczenie
sprawozdania
Zdanie „wejściówki”, wykonanie zadań wg instrukcji do ćwiczenia L3 i zaliczenie
sprawozdania
Zdanie „wejściówki”, wykonanie zadań wg instrukcji do ćwiczenia L4 i zaliczenie
sprawozdania
Zdanie „wejściówki”, wykonanie zadań wg instrukcji do ćwiczenia L5 i zaliczenie
sprawozdania
Zdanie „wejściówki” i wykonanie zadań wg instrukcji do ćwiczenia L6
Zdanie „wejściówki”, wykonanie zadań wg instrukcji do ćwiczenia L7 i zaliczenie
sprawozdania
Zdanie „wejściówki”, wykonanie zadań wg instrukcji do ćwiczenia L8 i zaliczenie
sprawozdania
Zdanie „wejściówki” i wykonanie zadań wg instrukcji do ćwiczenia L9
Zdanie „wejściówki” i wykonanie zadań wg instrukcji do ćwiczenia L10
Uzupełnienie braków w odrabianiu ćwiczeń i zaliczeń
Razem: 25
Uwagi dotyczące kryteriów zaliczenia:
Student musi zaliczyć test egzaminacyjny z wykładów (13 punktów na 25 możliwych) i zaliczyć poszczególne ćwiczenia (13
punktów na 25 możliwych). Pytanie zadawane w czasie ćwiczeń dotyczyć będą poszczególnych zagadnień, które stanowią
przedmiot ćwiczenia. Odpowiedzi na pytania mają również pozwolić na ocenienie stopnia przygotowania studenta do
odrabiania ćwiczeń. W sumie student musi zdobyć minimum 26 punktów. W ramach przedmiotu istotne jest zapoznanie
się teoretyczne i praktyczne z różnymi materiałami. Aby poprawić oceny studenci muszą zdobyć dodatkowe punkty z
materiału wykładów w dodatkowych terminach, a w przypadku laboratorium w ramach ćwiczenia uzupełniającego.
Lp.
1.
Przedmiot
Chemia
2.
Fizyka
3
Matematyka
Przedmioty wyprzedzające wraz z wymaganiami wstępnymi
Zakres
1. Zagadnienie ogólne: budowa związków chemicznych
1.1. Zagadnienie szczegółowe; umiejętność korelowania budowy chemicznej z
właściwościami fizycznymi
1.2. Zagadnienie szczegółowe: umiejętność korelowania budowy chemicznej z
właściwościami chemicznymi
1. Zagadnienie ogólne: elektryczność, przewodnictwo elektryczne, przewodniki,
półprzewodniki, izolatory, kondensatory itd.
2. Zagadnienie ogólne: optyka, światło monochromatyczne, spolaryzowane,
załamanie i interferencja
1. Zagadnienia ogólne: głównie geometria
Metody dydaktyczne:
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
Wykład prowadzony będzie z wykorzystaniem projektora, za pomocą którego zaprezentowane są slajdy, ukazujące
wszystkie przewidziane treści przedmiotu. W przypadku wątpliwości lub dodatkowych pytań ograniczona część wykładu
odbędzie się metodą tradycyjną. Rozszerzenie materiału może się odbywać również w ramach konsultacji. Największy
nacisk będzie położony na umiejętność myślenia i kojarzenia zdobytej wiedzy również w ramach innych przedmiotów
(fizyka, chemia, matematyka). Temu celowi będzie służyć również bezpośredni kontakt ze studentami. Jego forma to
pytania zadawane w czasie wykładu i ćwiczeń laboratoryjnych z całkowitą swoboda dyskusji.
Praktyczną ilustracją wybranych fragmentów materiału przedstawianego w czasie wykładów są zajęcia laboratoryjne.
Każdy student lub 2-3 osobowa grupka będzie wykonywała czynności przewidziane programem według instrukcji
dostępnej na stronie domowej Katedry, będzie charakteryzował materiały pod różnymi względami i porównywał własne
wyniki z danymi literatury. W tym celu będzie miał dostęp do baz danych w komputerze. Uzyskane wyniki będzie
interpretował w dyskusji z prowadzącym zajęcia.
Wykaz literatury podstawowej:
1. Każda encyklopedia materiałoznawstwa
2. Podstawy dyfrakcji promieni rentgenowskich, B.D. Cullity, PWN, Warszawa 1964.
3. Materiały ceramiczne, R. Pampuch, PWN Warszawa 1988.
4. Farmacja stosowana, S. Janicki, A. Fiebig, M. Sznitowska, Warszawa, PZWL 2006
5. Chemia, L. Pauling, P. Pauling, PWN Warszawa 1997.
6. Z. Florjańczyk, S. Pęczek (red.), Chemia polimerów tom I, II i III, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT,
Warszawa 2001.
Wykaz literatury uzupełniającej:
1. Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000. Tom 3. Sztuczne narządy, pod red. M. Nałęcza.
Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2001.
2. Wpływ obróbki termicznej i hydrolizy enzymatycznej na alergenność białek
http://www.pttz.org/zyw/wyd/czas/2007,%203(52)/15_Szymkiewicz.pdf
3. Internet, Wikipedia
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.