Basics of Biomaterials (MWT-M1-BioMat-Bas)10 ECTS
(englische Bezeichnung: Basics in Biomaterials)
(Prüfungsordnungsmodul: Basics of Biomaterials)

Lehrveranstaltungen:

• • Biomaterialien (Implantatwerkstoffe) (WS 2020/2021)
    (Vorlesung, 2 SWS, Aldo R. Boccaccini et al., Do, 8:15 - 9:45, Zoom-Meeting)
  • Übungen zu Biomaterialien (Implantatwerkstoffe) (WS 2020/2021)
    (Übung, 2 SWS, Aldo R. Boccaccini et al., Zeit n.V., Zoom-Meeting; Zeit n.V.; Details werden in der Vorlesung bekanntgegeben.)
  • Zell-Werkstoff-Wechselwirkungen (SS 2021)
    (Vorlesung, 2 SWS, Rainer Detsch, Mo, 8:15 - 9:45, Zoom-Meeting; ab 19.4.2021)
• Praktikum "Basic of Biomaterials" (MWT-M1-BioMat-Bas)
  • Praktikum I "Basics of Biomaterials" (Herstellung biomimetischer Schichten) (WS 2020/2021)
    (Praktikum, N.N., Zeit und Raum n.V.)
  • Praktikum II "Basics of Biomaterials" (Zell-Toxizität) (SS 2021)
    (Praktikum, Rainer Detsch, ZOOM-link zur Vorbesprechung auf StudOn für angemeldete Teilnehmer)

Inhalt:

Biomaterialien (Implantatwerkstoffe) und Übungen zu Biomaterialien (Implantatwerkstoffe)

• Definition Implantate

• Geschichte der Biomaterialien

• Beispiele für Implantate im menschlichen Körper z.B. Gelenkersatz, abbaubare Implantate, intraokulare Linsen etc.

• Implantat-Beschichtungen

• Testen von Biomaterialien
  

Zell-Werkstoff-Wechselwirkung

• Bedeutung der Oberfläche bei Biomaterialien

• Grenzfläche Biomaterial/Zelle

• Einfluss der Oberflächenchemie auf das Zellverhalten

• Einfluss der Oberflächentopographie auf das Zellverhalten

• Proteinadsorption auf Biomaterialoberflächen

• Funktionalisierung von Biomaterialoberflächen/bioaktive Oberflächen

Praktikum "Basic of Biomaterials"

• Versuch 1 - Herstellung biomimetischer Schichten: Beschichtung von metallischen Substraten zur Erhöhung der Osteokonduktivität, Knocheneinheilungsprozesse an der Implantatoberfläche

• Versuch 2 - Zell-Toxizität: Einfluss unterschiedlicher Biomaterial-Eluate auf das zelluläre Wachstum

Lernziele und Kompetenzen:

Biomaterialien (Implantatwerkstoffe) und Übungen zu Biomaterialien (Implantatwerkstoffe)
Die Studierenden

• verstehen den Zusammenhang zwischen Eigenschaften eines Biomaterials und dessen Verhalten im menschlichen Körper
  

• können den Erfolg von Biomaterialien im Körper anhand ihrer Eigenschaften beurteilen

Zell-Werkstoff-Wechselwirkung
Die Studierenden

• verstehen die Bedeutung der Oberflächeneigenschaften für die Nutzung und Einsetzbarkeit von Biowerkstoffen.
  

• entwickeln Verständnis über den Einfluss der Oberflächenchemie und -topographie von Biomaterialien auf die Zelladhäsion.

Praktikum "Basic of Biomaterials"

• Versuch 1 - Herstellung biomimetischer Schichten: Die Studierenden verstehen die Bedeutung von Beschichtungen zur Verbesserung von Implantatoberflächen. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie man Oberflächeneigenschaften gezielt einstellen kann.
  

• Versuch 2 - Zell-Toxizität: Die Studierenden verstehen die Bedeutung von In-vitro Zytotoxizitätsuntersuchungen und lernen Techniken zur Erfassung des Einflusses unterschiedlicher Materialklassen auf Zellproliferation und Zellmorphologie kennen und zu beurteilen.

Literatur:

Biomaterialien (Implantatwerkstoffe) und Übungen zu Biomaterialien (Implantatwerkstoffe)

• B.Ratner et al "Biomaterials science. An introduction to materials in medicine" Elsevier
  

• E. Wintermantel, S.-W. Ha "Medizintechnik und Life Science Engineering" Springer Verlag
  

• M. Tanzi et al. "Foundations of Biomateral's Engineering" Academic Press
  

Zell-Werkstoff-Wechselwirkung

• Detsch, R., Will, J., Hum, J., Roether, J. A. & Boccaccini, A. R. Biomaterials. in 91–105 (2018). doi:10.1007/978-3-319-74854-2_6

• Will, J., Detsch, R. & Boccaccini, A. R. Structural and Biological Characterization of Scaffolds. in Characterization of Biomaterials 299–310 (2013). doi:10.1016/B978-0-12-415800-9.00008-5

• Langer, R. & Tirrell, D. A. Designing materials for biology and medicine. Nature (2004). doi:10.1038/nature02388

• Augst, A. D., Kong, H. J. & Mooney, D. J. Alginate hydrogels as biomaterials. Macromol. Biosci. 6, 623–633 (2006).

Praktikum "Basic of Biomaterials"

• Literaturangaben (begleitend und zur Vorbereitung) finden sich in den aktuellen Versuchsanleitungen.

Organisatorisches:

Hinweise zum Praktikum

• Verbindliche Zulassungsvoraussetzung zum Praktikum sind die Teilnahme an der Sicherheitsbelehrung, an der Vorbesprechung sowie die Akzeptanz der COVID19-Regelungen der FAU und des ausrichtenden Lehrstuhls.

• Verbindliche Teilnahmevoraussetzung für jeden Praktikumsversuch ist die erfolgreiche Erledigung des Vorprotokolls (Antestat).

• Voraussetzung für das Bestehen des Praktikums ist, dass alle Versuche sowie alle Vor- und Nachprotokolle erfolgreich absolviert wurden (vollständige Testatkarte mit Nachweis für Vorprotokoll [Antestat], Versuchsdurchführung und Nachprotokoll [Abtestat] für jeden Versuch).

• Der Termin der Vorbesprechung, der Sicherheitsbelehrung und Hinweise zur deren Durchführung (z.B. ZOOM link) werden rechtzeitig per Mail an die im Praktikum angemeldeten Teilnehmer bekannt gegeben und in StudOn hinterlegt.

• Letzter Abgabetermin der vollständig ausgefüllten Testatkarte bzw. alle Versuche auf StudOn als vollständig bestanden eingetragen ist Freitag der ersten Vorlesungswoche des auf das Praktikum folgenden Semesters.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Nanotechnologie (Master of Science)
   (Po-Vers. 2020w | TechFak | Nanotechnologie (Master of Science) | Gesamtkonto | Kernfächer | Biomaterialien | Basics of Biomaterials)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Basics of Biomaterials (Prüfungsnummer: 62631)

(englischer Titel: Basics of Biomaterials)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 10 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Alle Praktikumsversuche sind Prüfungsstoff in der Modulprüfung. Fragen zu Versuchsanleitungen, den Ergebnissen, den Auswertungen und der Diskussion der einzelnen Experimente sind in der jeweiligen Prüfung möglich, diese Themen gehören zum Prüfungsumfang

Prüfungssprache: Deutsch

Erstablegung: SS 2021, 1. Wdh.: WS 2021/2022

1. Prüfer:

Aldo R. Boccaccini