Detail předmětu
Materiály pro medicínské aplikace
FCH-MC_MMAAk. rok: 2023/2024
Polymery tvoří významnou část biomateriálů využívaných v medicíně, především jako součásti medicínských zařízení, biosenzorů, implantátů, nosičů léčiv či buněk. Předmět shrnuje dosavadní poznatky o syntéze biomedicínských polymerů včetně jejich modifikace, kopolymerace, funkcionalizace, samouspořádavacích procesů a charakterizace. Je kladen důraz na vlastnosti hydrogelů a biodegradovatelných polymerů využitelných v medicíně, na testování jejich biokompatibility, stability a bioaktivity v živém organizmu. Část je věnována metodám příprav scaffoldů pro tkáňové inženýrství a přehledu biomateriálů pro náhrady kostí, šlach, chrupavek, kůže, nervové a kardiovaskulární soustavy. Obsahem předmětu jsou i kompozitní polymerní materiály obsahující (nano)vlákna či (nano)částice, jejich vlastnosti a aplikace v medicíně.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Aktivní účast na výuce včetně seminární práce (30 %).
Není, ale účast na přednáškách se doporučuje.
Učební cíle
Studenti budou schopni vybrat vhodné biomateriály, případně jejich kombinace pro definované medicínské aplikace, navrhnout metody syntéz a příprav (bio)polymerů včetně metod charakterizace a testování in vitro i in vivo pro uvažované aplikace.
Doporučená literatura
Ratner BD, Hoffman AS, Schoen FJ, Lemons JE, editors. Biomaterials Science. An Introduction to Materials in Medicine. 2nd ed., Elsevier Academic press, California USA, London UK. 2004, pp. 851. ISBN: 0-12-582463-7.
Rieger B, Künkel, Coates GW, Reichardt R, Dinjus E, Zevaco TA, volume editors. Synthetic biodegradable polymers. In: Advances in Polymer Science. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2012; vol. 245, pp. 364. ISSN: 0065-3195
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Biodegradace polymerů, biokompatibilita, toxicita - charakterizace a testování materiálů in vitro i in vivo
3. Tkáňové inženýrství – principy, metodiky, kmenové buňky, interakce biomateriálů s buňkami, extracelulární matrix, nosiče léčiv.
4. Metody příprav scaffoldů pro tkáňové inženýrství – lyofilizace, 3D tisk, elektrospining, lití rozpouštědla, napěnění, sol-gel, stereolitografie, laserové slinování, prototyping atd.
5. Celkový přehled biomateriálů a implantátů pro tkáňové inženýrství kostí, nervové a kardiovaskulární soustavy, kůže, šlach, menisků a chrupavek.
6. Hydrogely v medicíně – reologie, síťování, mechanické vlastnosti, botnání, aplikace.
7. Biopolymery I – polysacharidy: celulóza, hyaluronan, chitosan, alginát, silk fibroin – vlastnosti, modifikace a aplikace
8. Biopolymery II – polynukleotidy (RGD), proteiny (kolagen, fibrin), polyestery (PHB, PHV), isoprenoidy – vlastnosti, modifikace a aplikace
9. Syntetické polymery I - nedegradovatelné – polyakryláty, polyetylen, silikony, polyuretany, polyetylentereftalát: mechanické vlastnosti a testování pro medicínské aplikace
10. Syntetické polymery II - biodegradovatelné – polyestery (PLA, PGA, PCL, PHB)- polykondenzace, polymerace za otevření kruhu, blokové kopolymery, sol-gel přechod, katalyzátory, biodegradace, aplikace
11. Syntetické polymery III - biodegradovatelné - polyhydroxyalkanoáty, polyesterkarbonáty, polyesteramidy, polyesteruretany, polypropylenfumaráty, polyortoestery, polyanhydridy, polyalkylkyanoakryláty, polyiminokarbonáty, anorganické polyfosfazeny a polyfosfoestery
12. Chemické modifikace (bio)polymerů – reakce dle funkčních skupin, funkcionalizace syntetických polymerů, vázání biologicky aktivních látek, síťování
13. Kompozitní polymerní materiály a jejich využití v medicíně – (nano)vlákny a (nano)částicemi plněné polymery, kombinace přírodních a syntetických polymerů, keramické a kovové biomateriály, sterilizace biomateriálů. Nové biomateriály připravené samouspořádavacími procesy.