Universitat Internacional de Catalunya
Técnicas de Caracterización de Biomateriales
Otras lenguas de impartición: catalán, castellano
Profesorado
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Presentación
Prof. Miguel Cerrolaza - mcerrolaza@uic.es
Técnicas de Caracterizacion de Biomateriales es una asignatura de carácter optativo en el plan de estudios oficial del Grado de Bioingeniería.
En esta asignatura se presentan las técnicas básicas que permiten caracterizar los biomateriales más comunes en bioingeniería. Se presentan aplicaciones en traumatología, odontología y cardiovascular.
La asignatura se imparte en inglés.
Requisitos previos
La asignatura se imparte en inglés, por lo que hay que tener un conocimiento suficiente de este idioma como para poder seguir las explicaciones y asimilar parte del material didáctico proporcionado.
La asignatura requiere de algunos conocimientos que sería conveniente tener, como: resistencia de materiales, ciertos procesos físicos, reacciones químicas.
Objetivos
1.Repasar los biomateriales y sus aplicaciones
2.Presentar las técnicas más comunes de caracterización de biomateriales desde un punto de vista físico-químico
3.Presentar las técnicas de caracterización mediante procesos térmicos y las técnicas estructurales
4.Presentar las técnicas basadas en procesos biológicos
5.Presentar y discutir aplicaciones en traumatología, odontología y cardiovascular
Competencias/Resultados de aprendizaje de la titulación
- CB1 - Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio
- CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
- CE12 - Realizar un proyecto en el ámbito de las tecnologías específicas de Bioingeniería de naturaleza profesional en el que se sinteticen e integren las competencias adquiridas en las enseñanzas.
- CE15 - Tener la capacidad de realizar un proyecto mediante el uso de fuentes de datos, y la aplicación de metodologías, técnicas de investigación y herramientas propias de la Bioingeniería, y hacer una exposición y defensa pública del proyecto ante un público especializado de forma que se demuestre la adquisición de las competencias y conocimientos propios del Grado
- CE16 - Aplicar la terminología propia de la Bioingeniería tanto oral como escrita en una tercera lengua.
- CE17 - Ser capaz de identificar los conceptos de la ingeniería que se pueden aplicar en el campo de la biología y de la salud.
- CE19 - Saber escoger y aplicar un material a partir de sus propiedades y comportamiento eléctrico, magnético, mecánico y químico.
- CE2 - Saber aplicar los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica y la biomecánica para la resolución de problemas propios del ámbito de la Bioingeniería
- CE6 - Integrar los fundamentos de ciencia, tecnología de materiales, teniendo en cuenta la relación entre la microestructura, la síntesis o procesado y las propiedades de los materiales.
- CE9 - Aplicar los fundamentos básicos de la elasticidad y resistencia de materiales al comportamiento de sólidos reales.
- CG10 - Saber trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar
- CG3 - Tener capacidad para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías y ser versátil para la adaptación a nuevas situaciones.
- CG4 - Resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicación y transmisión de conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Bioingeniería.
- CT3 - Saber comunicarse de forma oral y escrita con otras personas sobre los resultados del aprendizaje, de la elaboración del pensamiento y de la toma de decisiones; participar en debates sobre temas de la propia especialidad
- CT4 - Ser capaz de trabajar como miembro de un equipo interdisciplinar, ya sea como un miembro más o realizando tareas de dirección, con la finalidad de contribuir a desarrollar proyectos con pragmatismo y sentido de la responsabilidad, asumiendo compromisos teniendo en cuenta los recursos disponibles
Resultados de aprendizaje de la asignatura
El estudiante, después de cursar esta asignatura, debe:
- Tener los conocimientos básicos de las técnicas de caracterización de biomateriales
- Conocer sus ámbitos de aplicación y usos más comunes
- Haber adquirido una capacidad analítica para llegar a conclusiones válidas después de un proceso de análisis.
- Ser capaz de identificar y seleccionar la técnica más adecuada para hacer una caracterización
Contenidos
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
Metodología y actividades formativas
Modalidad totalmente presencial en el aula
Las actividades pueden agruparse en cuatro grandes tipos: sesiones expositivas, sesiones participativas, sesiones prácticas y estudio individual o en grupo.
Sistemas y criterios de evaluación
Modalidad totalmente presencial en el aula
La evaluación constará de los siguientes elementos:
A) Evaluación continua (portfolio de actividades) (70%)
- Examen parcial (test) (20%)
- Asistencia a clase y actitud en clase (10%)
- Prácticas de laboratorio (20%)
- Análisis de un artículo y presentación (20%)
B) Examen final (30%)
A tener en cuenta:
- La nota de la asignatura se compone de la nota del portfolio (70%) más el Examen Final (30%).
- Para poder calcular la nota de la asignatura, se requiere una calificación mínima de 4,5 en el Examen Final.
- El portfolio se califica en 1ª convocatoria, por lo que todas las actividades del portfolio deben ser entregadas en 1ª convocatoria.
- Si algún estudiante no pudo presentar el Examen Final o suspendió en 1ª convocatoria, puede presentarse de nuevo en 2ª convocatoria.
Más cosas a tener en cuenta:
- Plagio, copiar o cualquier otra acción que se pueda considerar trampa supondrá un cero en ese apartado de evaluación. Realizarlo en los exámenes supondrá el suspenso inmediato de la asignatura.
- En segunda convocatoria no se podrá obtener la calificación de "Matrícula de Honor", por lo que la calificación máxima será de "Excelente".
- No se aceptarán cambios en el calendario, fechas de exámenes o en el sistema de evaluación.
- Los estudiantes de intercambio (Erasmus y otros) o repetidores estarán sometidos a las mismas condiciones que el resto del alumnado.
Bibliografía y 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