Матеріалознавство та біосумісні матеріали

Мета викладання дисципліни: надбання студентами компетенції володіння теоретичними знаннями про біоматеріали медичного призначення їх використання в медицині та вимоги до біоматеріалів, які контактують з біологічним середовищем.

Практичне значення та використання отриманих знань: підвищити загальноосвітній рівень студентів та їх практичну підготовку у сфері біоматеріалів, їх використання в якості імплантатів і трансплантатів, контейнерів для спрямованої доставки ліків, регенерації тканин, діагностики, біомікроелектромеханічних приладів, токсикології тощо.
Тематика та види навчальних занять

Для денної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція 1. «Вступ. Найважливіші біоматеріали і принципи їх утворення».
Лекція 2. «Біомінералізація та біоматеріали».
Лекція 3. «Вимоги до біоматеріалів».
Лекція 4. «Металеві біоматеріали».
Лекція 5. «Титанові сплави, які використовуються в медичних виробах».
Лекція 6. «Мікроструктурна, механічна та електрохімічна характеристика високоентропійних сплавів для біомедичного застосування».
Лекція 7. «Методи дослідження механічних властивостей матеріалів»
Лекція 8. «Біологічні і синтетичні матеріали».
Лекція 9. «Полімери».
Лекція 10. «Біополімери для біомедичних застосувань».
Лекція 11. «Композитні біоматеріали».
Лекція 12. «Біокерамічні композити для регенерації кісткової тканини».
Лекція 13. Методи отримання гідроксиапатиту
Лекція 14. Кераміка з нітриду кремнію: структура, синтез, властивості та біомедичне застосування
Лекція 15. «Методи виготовлення біоматеріалів».
Лекція 16. «Технології 3D-друку у медицині».
Лекція 17. «Нанокомпозитні полімерні біоматеріали та технології 3D друку виробів з них».
Лекція 18. «Фізичні методи дослідження матеріалів».
Лекція 19. «Покриття. Методи отримання покриттів».
Лекція 20. «Матеріали для реконструкції внутрішних органів і тканин».
Лекція 21. «Матеріали та вироби для реконструкції систем кровообігу».
Лекція 22. «Біоматеріали для хірургічного шва».

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1. «Дослідження твердості матеріалів медичного призначення».
Мета заняття: дослідження механічних властивостей матеріалів медичного призначення та методами їх визначення.
Лабораторне заняття №2. «Визначення границі міцності матеріалів під час згинання».
Мета заняття: вивчення методики та засобів випробування на міцність матеріалів медичного призначення.
Лабораторне заняття №3. «Фізико-хімічні, морфологічні й топографічні характеристики матеріалів».
Мета заняття: ознайомлення із параметрами та методами випробувань, які можуть використовуються для ідентифікації та оцінки фізичних, тобто фізико-хімічних, морфологічних і топографічних властивостей матеріалів у готових медичних виробах.
Лабораторне заняття №4. «Фізичні методи дослідження біоматеріалів».
Мета заняття: виконання робіт, які пов’язані із проведенням матеріалознавчих досліджень методами просвічуючої і растрової електронної мікроскопії, рентгенівського мікроаналізу, рентгенографії, спектрофотометрії, хроматографії та іншими аналітичними методами.
Лабораторне заняття №5. «Біологічне оцінювання матеріалів для медичних застосувань. Готування зразків та еталонних матеріалів».
Мета заняття: ознайомлення із вимогами та вказівками щодо процедур підготовки зразків та вибору еталонних матеріалів для тестування медичних виробів, головним чином у біологічних тест-системах, переважно відповідно до однієї або кількох частин серії ISO 10993.
Лабораторне заняття №6. «Оцінювання та випробування матеріалів в рамках процесу управління ризиками».
Мета заняття: проведення біологічної оцінки матеріалів медичних виробів, включаючи активні, неактивні, імплантовані та неімплантовані медичні пристрої.
Лабораторне заняття №7. «Біологічна сумісність біоматеріалів».
Мета заняття: ознайомлення із методами випробування для оцінки локальних ефектів після імплантації біоматеріалів, призначених для використання в медичних пристроях.
Лабораторне заняття №8. «Якісний та кількісний аналіз продуктів деградації полімерних медичних виробів».
Мета заняття: ознайомлення із загальними вимогами до планування випробувань у змодельованому середовищі для ідентифікації та кількісного визначення продуктів розпаду готових полімерних медичних виробів, які призначені до клінічного використання.
Лабораторне заняття №9. «Якісний та кількісний аналіз продуктів деградації металів та сплавів».
Мета заняття: дослідження матеріалів, які призначені для розкладання в організмі, а також матеріалів, які не призначені для розкладання; ознайомлення із методами випробувань з урахуванням наноматеріалів та відповідних стандартів матеріалів».
Лабораторне заняття №10. «Принципи та методи випробування на імунотоксичність матеріалів медичного застосування».
Мета заняття: ознайомлення із належною клінічною практикою розробки, проведення, запису та звітності про клінічні дослідження, проведені на людях, для оцінки клінічної ефективності та безпеки матеріалів медичних виробів.
Лабораторне заняття №11. «Отримання та дослідження структури біоматеріалів (порошок, гідрогель) на основі гідроксиапатиту».
Мета заняття: встановлення закономірностей формування гідроксиапатит та дослідження поверхневої активності та фізико-хімічних властивостей одержаних біоматеріалів для подальшого використання в ортопедії.
Лабораторне заняття №12. «Дослідження наноструктурованих біосумісних матеріалів на основі гідроксиапатиту та хітозану».
Мета заняття: дослідження наноструктури біосумісних матеріалів, які створені на основі гідроксиапатиту.
Лабораторне заняття №13. «Отримання та дослідження наноструктурованих біосумісних матеріалів на основі гідроксиапатиту та альгінату натрію».
Мета заняття: дослідження наноструктурованих апатит-біополімерних композитів з різним співвідношенням альгінат натрію.
Лабораторне заняття №14. «Нанесення наноструктурованих біосумісних покриттів на основі гідроксиапатиту на титановий субстрат методом термічної депозиції».
Мета заняття: знаойомлення із методами отримання біосумісних матеріалів на основі гідроксиапатиту.
Лабораторне заняття №15. «Біологічна оцінка серцево-судинної системи медичних пристроїв. Імплантати, що розсмоктуються».
Мета заняття: ознайомлення із методами випробування для оцінки фізичних, хімічних, біологічних та механічних властивостей замінників серцевого клапана та їх матеріалів та компонентів.

Для заочної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція 1. «Вступ. Найважливіші біоматеріали і принципи їх утворення».
Лекція 2. «Методи виготовлення біоматеріалів. Технології 3D-друку у медицині. Нанокомпозитні полімерні біоматеріали та технології 3D друку виробів з них».

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1. «Дослідження твердості матеріалів медичного призначення».
Мета заняття: вивчення механічних властивостей матеріалів медичного призначення та методами їх визначення».
Лабораторне заняття №2. «Фізико-хімічні, морфологічні й топографічні характеристики матеріалів».
Мета заняття: дослідження параметрів та методів випробувань, які можуть використовуються для ідентифікації та оцінки фізичних, тобто фізико-хімічних, морфологічних і топографічних властивостей матеріалів у готових медичних виробах».

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота

Для денної форми здобуття освіти

Курсова робота
Мета курсовий роботи  практичне закріплення знань здобувачів вищої освіти під час вивчення дисципліни та опанування методиками дослідження та обґрунтування застосування матеріалів медико-біологічного призначення, зокрема тканинної інженерії. Ознайомитися з класифікацією, основними видами, складом, властивостями та сферою застосування матеріалів медичного призначення.
Тематика КР періодично зазнає уточнення і коригування. На першому практичному занятті студент отримує індивідуальне завдання у викладача який проводить ці заняття.
На виконання КР передбачено 30 годин самостійної роботи студента. Пояснювальна записка містить 25-30 сторінок. Кількість розділів – 3. Графічна частина – два аркуша креслень формату А1.
Захист курсової роботи – протягом останнього навчального тижня семестру.

Для заочної форми здобуття освіти

Курсова робота
Мета курсовий роботи  практичне закріплення знань здобувачів вищої освіти під час вивчення дисципліни та опанування методиками дослідження та обґрунтування застосування матеріалів медико-біологічного призначення, зокрема тканинної інженерії. Ознайомитися з класифікацією, основними видами, складом, властивостями та сферою застосування матеріалів медичного призначення.
Тематика КР періодично зазнає уточнення і коригування. На першому практичному занятті студент отримує індивідуальне завдання у викладача який проводить ці заняття.
На виконання КР передбачено 30 годин самостійної роботи студента. Пояснювальна записка містить 25-30 сторінок. Кількість розділів – 3. Графічна частина – два аркуша креслень формату А1.
Захист курсової роботи – протягом останнього навчального тижня семестру.

Контрольна робота для здобувачів заочної форми
Завдання для виконання контрольної роботи здобувач отримує на установчій лекції.
Робота містить 25 теоретичних питань у вигляді тесту, якій оцінюється максимально у 50 балів. Контрольна робота зарахована, якщо здобувач набрав не менше 30 балів.
Термін надання виконаної контрольної роботи на перевірку – не пізніше, ніж за місяць до початку сесії.
Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для денної форми здобуття освіти

Поточний контроль полягає у виконанні:
1) 15-ти індивідуальних лабораторних завдань. За виконання кожної з 15 лабораторних робіт здобувач вищої освіти отримує 2 балу. Разом – 30 балів;
2) двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та проводяться у формі комп'ютерного тестування. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 35 балів. Разом – 70 балів;
3) курсової роботи (КР). Бездоганне виконання оцінюється у 70 балів. Захист роботи – 30 балів. Разом – 100 балів.
Для допуску до екзамену треба отримати не менш них 60 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Екзамен усний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.

Для заочної форми здобуття освіти

Захист контрольної роботи. Бездоганне виконання контрольної роботи оцінюється у 60 балів. При її захисті студент може отримати до 40 балів. Разом – 100 балів. Контрольна робота вважається зарахованою, якщо здобувач набрав не менше 60 балів.
Курсова роботи (КР). Бездоганне виконання КР оцінюється у 70 балів, захист роботи – 30 балів. Разом – 100 балів. Курсова робота вважається зарахованою, якщо здобувач набрав не менше 60 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Екзамен усний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.