Universitat Internacional de Catalunya
Tècniques de Caracterització de Biomaterials
Altres llengües d'impartició: català, castellà
Professorat
Presentació
Prof. Miguel Cerrolaza - mcerrolaza@uic.es
Tècniques de Caracterizacion de Biomaterials és una assignatura de caràcter optatiu en el pla d'estudis oficial de l'Grau de Bioenginyeria.
En aquesta assignatura es presenten les tècniques bàsiques que permeten caracteritzar els biomaterials més comuns en bioenginyeria. Es presenten aplicacions en traumatologia, odontologia i cardiovascular.
La docència de l'assignatura es realitza en anglès.
Requisits previs
L'assignatura s'imparteix en anglès, de manera que cal tenir un coneixement suficient d'aquest idioma com per poder seguir les explicacions i assimilar part de l'material didàctic proporcionat.
L'assignatura requereix d'alguns coneixements que seria convenient tenir, com: resistència de materials, certs processos físics, reaccions químiques.
Objectius
1. Repassar els biomaterials i les seves aplicacions
2. Presentar les tècniques més comunes de caracterització de biomaterials des d'un punt de vista físic-químic
3. Presentar les tècniques de caracterització mitjançant processos tèrmics i les tècniques estructurals
4. Presentar les tècniques basades en processos biològics
5. Presentar i discutir aplicacions en traumatologia, odontologia i cardiovascular
Competències/Resultats d’aprenentatge de la titulació
- CB1 - Que els estudiants hagin demostrat posseir i comprendre coneixements en una àrea d'estudi que parteix de la base de l'educació secundària general, i se sol trobar a un nivell que, si bé es recolza en llibres de text avançats, inclou també alguns aspectes que impliquen coneixements procedents de l'avantguarda del seu camp d'estudi
- CB2 - Que els estudiants sàpiguen aplicar els seus coneixements al seu treball o vocació d'una forma professional i posseeixin les competències que solen demostrar-se per mitjà de l'elaboració i defensa d'arguments i la resolució de problemes dins la seva àrea d'estudi
- CE12 - Realitzar un projecte en l'àmbit de les tecnologies específiques de Bioenginyeria de naturalesa professional en el qual se sintetitzen i integren les competències adquirides en els ensenyaments.
- CE15 - Tenir la capacitat de realitzar un projecte mitjançant l'ús de fonts de dades, i l'aplicació de metodologies, tècniques de recerca i eines pròpies de la Bioenginyeria, i fer una exposició i defensa pública del projecte davant d'un públic especialitzat de manera que es demostri la adquisició de les competències i coneixements propis del Grau
- CE16 - Aplicar la terminologia pròpia de la Bioenginyeria tant oral com escrita en una tercera llengua.
- CE17 - Ser capaç d'identificar els conceptes de l'enginyeria que es poden aplicar en el camp de la biologia i de la salut.
- CE19 - Saber escollir i aplicar un material a partir de les seves propietats i comportament elèctric, magnètic, mecànic i químic.
- CE2 - Saber aplicar els conceptes bàsics sobre les lleis generals de la mecànica i la biomecànica per a la resolució de problemes propis de l'àmbit de la Bioenginyeria
- CE6 - Integrar els fonaments de ciència, tecnologia de materials, tenint en compte la relació entre la microestructura, la síntesi o processat i les propietats dels materials.
- CE9 - Aplicar els fonaments bàsics de l'elasticitat i resistència de materials al comportament de sòlids reals.
- CG10 - Saber treballar en un entorn multilingüe i multidisciplinari
- CG3 - Tenir capacitat per a l'aprenentatge de nous mètodes i teories i ser versàtil per a l'adaptació a noves situacions.
- CG4 - Resoldre problemes amb iniciativa, presa de decisions, creativitat, raonament crític i de comunicació i transmissió de coneixements, habilitats i destreses en el camp de la Bioenginyeria.
- CT3 - Saber comunicar-se de forma oral i escrita amb altres persones sobre els resultats de l'aprenentatge, de l'elaboració del pensament i de la presa de decisions; participar en debats sobre temes de la pròpia especialitat
- CT4 - Ser capaç de treballar com a membre d'un equip interdisciplinari, ja sigui com un membre més o realitzant tasques de direcció, amb la finalitat de contribuir a desenvolupar projectes amb pragmatisme i sentit de la responsabilitat, assumint compromisos tenint en compte els recursos disponibles
Resultats d’aprenentatge de l’assignatura
L'estudiant, després de cursar aquesta assignatura, ha de:
- Tenir els coneixements bàsics de les tècniques de caracterització de biomaterials
- Conèixer les seves àmbits d'aplicació i usos més comuns
- Haver adquirit una capacitat analítica per arribar a conclusions vàlides després d'un procés d'anàlisi.
- Ser capaç d'identificar i seleccionar la tècnica més adequada per fer una caracterització
Continguts
1 Introduction and review of available techniques
1.1 Motivation
1.2 A brief review of biomaterials
1.3 A panoramic view of devices fabrication and use in patients
1.4 Summary of available techniques
2 Physicochemical characterization
2.1 Techniques for physicochemical characterization
3 Structural and thermomechanical characterization
3.1 Techniques for thermomechanical characterization
3.2 Techniques for structural characterization
4 Techniques based in biologic and bacteria characterization
4.1 In vitro characterization
4.2 In vitro cellular models for biomaterial biocompatibility
4.3 Use of AFM to quantify bacteria-biomaterial interaction
4.4 Quantification of bacteria-surface interaction
4.5 Lecture delivered by a specialist
5 Characterization of orthopaedic & cardiovascular devices
5.1 Mechanical and tribology characterization
5.2 Scaffolds
5.3 Bioceramic coatings on medical implants
5.4 Orthopaedic & cardiovascular devices
5.5 Lectures delivered by specialists
Metodologia i activitats formatives
Modalitat totalment presencial a l'aula
Les activitats es poden agrupar en quatre grans tipus: sessions expositives, sessions participatives, sessions pràctiques i estudi individual o en grup.
Sistemes i criteris d'avaluació
Modalitat totalment presencial a l'aula
L'avaluació es mostrarà a continuació:
A) Avaluació continuada (Porfolio d’activitats) (70%)
- Examen Parcial (test) (20%)
- Assistència a classe i actitud a classe (10%)
- Practiques de laboratori (20%)
- Anàlisi d'un article i presentació (20%)
B) Examen final (30%)
A tenir em compte:
1. La nota de l'assignatura es compon de la nota de l'portfoli (70%) més l'Examen Final (30%).
2. Per poder calcular la nota de l'assignatura, es requereix una qualificació mínima de 4,5 en l'Examen Final.
3. El portfolio es qualifica en 1ª convocatòria, de manera que totes les activitats de la cartera han de ser lliurades a 1ª convocatòria.
4. Si algun estudiant no va poder presentar l'Examen Final o suspendre en 1ª convocatòria, pot presentar-se de nou en 2ª convocatòria.
Consideracions importants:
- Plagi, copiar o qualsevol altra acció que es pugui considerar trampa suposarà un zero en aquest apartat d'avaluació. Realitzar-en els exàmens suposarà el suspens immediat de l'assignatura.
- En segona convocatòria no es podrà obtenir la qualificació de "Matrícula d'Honor", de manera que la qualificació màxima serà de "Excel·lent".
- No s'acceptaran canvis en el calendari, dates d'exàmens o en el sistema d'avaluació.
- Els estudiants d'intercanvi (Erasmus i d'altres) o repetidors estaran sotmesos a les mateixes condicions que la resta de l'alumnat.
Bibliografia i recursos
- Bandyopadhyay A, Bose S (2013). Characterization of Biomaterials. Elsevier
- Mitić Z, Stolić A, Stojanović A, Najman S, Ignjatović N, Nikolić G, Trajanović M (2017). Instrumental methods and techniques for structural and physicochemical characterization of biomaterials and bone tissue: A review. Mat. Sci. & Engng. C, 79:930–949
- Gallagher P, Brown M (2003). Handbook of thermal analysis and calorimetry. The Netherlands. Elsevier
- Omidi M (2017). Biomaterials for Oral and Dental Tissue Engineering, Chp. 7: ‘Characterization of biomaterials’. Elsevier
- Cerrolaza M, Shefelbine S, Garzón A (Eds) (2017). Numerical methods and advanced simulation in biomechanics and biological processes. Elsevier. 450 pp.
- Ginebra MP, Driessens FC, Planell JA (2004). Effect of the particle size on the micro and nanostructural features of a calcium phosphate cement. Biomaterials 25(7):3453-3462
- Jaffe M, Hammond W, Tolias P, Arinzeh (Eds) (2020). Characterization of Biomaterials. Series in Biomaterials, WoodHead Publishing Ltd. USA
- Wen C (Ed) (2013). Structural Biomaterials. Series in Biomaterials, WoodHead Publishing Ltd. USA