Verbundwerkstoffe und Oberflächen (MWT-M4-BioMat-Comp)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Advanced Applications III: Composites and Surfaces)
(Prüfungsordnungsmodul: Advanced applications: Composites and Surfaces)

Lehrveranstaltungen:

• • Verbundwerkstoffe und Nanomaterialien in der Medizintechnik
    (Vorlesung, 2 SWS, Aldo R. Boccaccini et al., Fr, 8:15 - 9:45, Zoom-Meeting; ab 23.4.2021)
  • Dentale Biomaterialien (optional)
    (Vorlesung, 2 SWS, Ulrich Lohbauer et al., Fr, 8:15 - 9:45, Zoom-Meeting)
  • Biomaterial Interfaces (optional)
    (Vorlesung, 2 SWS, Aldo R. Boccaccini et al., Mi, 16:15 - 17:45, Zoom-Meeting; ab 21.4.2021)

Inhalt:

Verbundwerkstoffe und Nanomaterialien in der Medizintechnik

• Vorteile von Verbundwerkstoffen als Werkstoffe in der Medizin

• Gefüge-Eigenschaft-Korrelation bei Verbundwerkstoffen

• Beispiele für Verbundwerkstoffe und deren Einsatz in der Medizintechnik

• Bedeutung der Nanomaterialien in der Medizintechnik

• Charakterisierung von Nanomaterialien

• Nanoteilchen, Nanotubes

• Zelltoxizität und Grenzen des Einsatzes von Nanoteilchen in der Medizintechnik

• Sol-Gel-Verfahren zur Herstellung von Nanoteilchen

• Kolloidale Prozesse und Funktionalisierung von Nanoteilchen

• Herstellung von Nanoteilchen auf der Bioroute

• Biogene Nanopartikel

• "Green Chemistry" für die Herstellung von Nanoteilchen

• Ausgewählte Beispiele aus dem Bereich der Nanobiomedizin.

Biomaterial Interfaces
This course introduces the basics of chemistry and physics of surfaces including characterization methods for biomaterial surfaces. Surface properties which are relevant for protein and cell attachment are discussed. Fundamentals of protein and protein adsorption on biomaterials are presented as well as the effect of chemical composition, topography, hydrophobic and hydrophilic surfaces, stiffness of the biomaterial and ion release effects from the biomaterial on cell attachment and success of the implanted material in general. The lecture also gives surface modification strategies for implants and scaffolds including biomedical coatings and bioactive surfaces. The course covers also functionalization strategies for biomaterials. Protein adsorption mechanisms and the basics of the interaction between a biomaterial (implant) and tissues (foreign body reaction) are covered. Protein adsorption mechanisms and the basics of the interaction between a biomaterial (implant) and tissues (foreign body reaction) are covered.
Dentale Biomaterialien

• Aufbau der Zähne

• Zahnkrankheiten

• Biomechanik

• Dentale Konstruktionslehre, Präparation

• Zemente & Polymere

• Befestigung am Zahn

• Befestigung am Substrat

• Implantate

• digitaler Workflow, klinische Fraktografie

• Mechanische Eigenschaften & Prüfung

• Dentalkeramik

Lernziele und Kompetenzen:

Verbundwerkstoffe und Nanomaterialien in der Medizintechnik
Die Studierenden

• gewinnen einen Überblick über die aktuell und zukünftig in der Medizintechnik eingesetzten Nanomaterialien.

• kennen spezifische Eigenschaften, Anwendungen und Vorteile von Nanokompositen.

• verstehen die Zusammensetzung und Entwicklung solcher Verbundwerkstoffe für die Medizintechnik in Anwendungen wie Beschichtungen, Scaffolds, Drug-Delivery Systeme und antimikrobielle Oberflächen.
  

Biomaterial Interfaces
Die Studierenden

• lernen die Grundlagen der verschiedenen Aspekte der Grenzflächen von Biomaterialien. Im Besonderen wird dabei auf die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Biomaterialien (Polymeren, Metalle, Keramiken) mit den biolgoischen Flüssigkeiten und dem Gewebe eingegangen.

• können ihre Kenntnisse zur Beurteilung der Biokompatibiliät und deren Implantationserfolg von verschiedenen Biomaterialien einsetzen

Dentale Biomaterialien
Die Studierenden

• kennen den Aufbau und die Struktur von Zähnen und die daraus abgeleiteten mechanischen und physikalischen Eigenschaften.

• kennen die Struktur und die Zusammensetzung dentaler Biomaterialien wie hochgefüllte Polymere, Dentalkeramiken oder Titanimplantate.

• verstehen die relevanten Krankheitsbilder, die zum Zahnverlust führen können und bekommen Einblick in die Kariesätiologie.

• entwickeln das Verständnis für die Prinzipien dentaler Konstruktionslehre (Kavitätenpräparation) im Hinblick auf die unterschiedlichen Restaurationsmaterialien und Befestigungstechniken.

• klassifizieren die Prinzipen der dentalen Befestigungstechnik und speziell der adhäsiven Klebetechnik.

• können den Unterschied zwischen direkter, plastischer Füllungstherapie und indirekten, prothetischen Restaurationen diskutieren.

• sind in der Lage dentale Biomaterialien, anwendungsspezifisch hinsichtlich mechanischer, physikalischer, chemischer und biologischer Eignung zu untersuchen.

Literatur:

Verbundwerkstoffe und Nanomaterialien in der Medizintechnik

• Ambrosio (ed.): Biomedical composites; Oxford, 2010

• Wintermantel, Suk-Woo: Medizintechnik; Berlin, ⁵2009

Biomaterial Interfaces

• Biomaterials Science, 2nd ed., B. D Ratner et al. (eds.), Elsevier, 2004.

• Surface Modification of Biomaterials: Methods analysis and applications, R. Williams (ed.), Woodhead Publishing, 2010

• Further recommended reading will be announced in the lectures.
  

Dentale Biomaterialien

• Rosentritt M., Ilie N., Lohbauer U. Werkstoffkunde in der Zahnmedizin. Thieme Verlag. 2018 (ISBN 978-3-1324-0123-5)

Bemerkung:

Die Veranstaltung "Verbundwerkstoffe und Nanomaterialien in der Medizintechnik" muß belegt werden und gehört verbindlich zum Prüfungsumfang, aus den beiden anderen Vorlesungen "Dentale Biomaterialien" und "Biomaterial Interfaces" ist eine auszuwählen.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Nanotechnologie (Master of Science)
   (Po-Vers. 2020w | TechFak | Nanotechnologie (Master of Science) | Gesamtkonto | Kernfächer | Biomaterialien | Advanced applications: Composites and Surfaces)
2. Nanotechnologie (Master of Science)
   (Po-Vers. 2020w | TechFak | Nanotechnologie (Master of Science) | Gesamtkonto | 1. und 2. Naturwissenschaftlich-technisches Wahlmodul | Advanced applications: Composites and Surfaces)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Advanced applications: Composites and Surfaces (Prüfungsnummer: 62661)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 15, benotet, 5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Die Veranstaltung "Verbundwerkstoffe und Nanomaterialien in der Medizintechnik" gehört verbindlich zum Prüfungsumfang, aus den beiden anderen Vorlesungen "Dentale Biomaterialien" und "Biomaterial Interfaces" ist eine für die Prüfung auszuwählen.

Prüfungssprache: Deutsch

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

1. Prüfer:

Aldo R. Boccaccini