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Materialien in der Medizin-NT (NT-M7-MatMed)15 ECTS (englische Bezeichnung: Materials in Medicine-NT)
Modulverantwortliche/r: Aldo R. Boccaccini Lehrende:
Aldo R. Boccaccini
Start semester: |
WS 2016/2017 | Duration: |
2 semester | Cycle: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
150 Std. | Eigenstudium: |
300 Std. | Language: |
Deutsch und Englisch |
Lectures:
Aus den optionalen Veranstaltungen des Wintersemesters und des Sommersemesters ist je eine Vorlesung im Umfang von 2 SWS/3 ECTS zu wählen.
In anderen Modulen bereits gewählte Veranstaltungen können nicht erneut gewählt werden.
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- NT-M7-MatMed-Pflicht
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Grundlagen der Anatomie und Physiologie für Medizintechniker, Naturwissenschaftler und Ingenieure, Teil 2 (Neurophysiologie) (WS 2016/2017)
(Vorlesung, Clemens Forster et al., Tue, 14:15 - 15:45, Hörsaal Physiologie 1; starting 25.10.2016)
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Grundlagen der Anatomie und Physiologie für Medizintechniker, Naturwissenschaftler und Ingenieure, Teil Vegetative Physiologie (SS 2017)
(Vorlesung, Clemens Forster et al., Tue, 14:15 - 15:45, Hörsaal Physiologie 1)
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Dentale Biomaterialien (WS 2016/2017)
(Vorlesung, 2 SWS, Helga Hornberger et al., Fri, 8:15 - 9:45, C3 - Chemikum)
- NT-M7-MatMed-WahlWintersemester
Aus den optionalen Veranstaltungen des Wintersemesters ist eine Vorlesung im Umfang von 2 SWS/3 ECTS zu wählen.
In anderen Modulen bereits gewählte Veranstaltungen können nicht erneut gewählt werden.
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Keramische Werkstoffe in der Medizin (WS 2016/2017 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Stephan E. Wolf, Wed, 8:15 - 9:45, H14)
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Metallische Werkstoffe in der Medizin (WS 2016/2017 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Stefan M. Rosiwal, Tue, 12:15 - 13:45, 0.68)
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Polymerwerkstoffe in der Medizin (WS 2016/2017 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Joachim Kaschta, Tue, 10:15 - 11:45, 0.68)
- NT-M7-MatMed-WahlSommersemester
Aus den optionalen Veranstaltungen des Sommersemesters ist eine Vorlesung im Umfang von 2 SWS/3 ECTS zu wählen.
In anderen Modulen bereits gewählte Veranstaltungen können nicht erneut gewählt werden.
Inhalt:
Anatomie:
Die Grundlagen der menschlichen Physiologie und Anatomie werden betrachtet.
Dabei wird das grundlegende menschliche Nervensystem, Auge, Ohr, das somatosensorische System und die zentrale Motorik des Menschen betrachtet.
Im zweiten Teil der Vorlesung wird das Herz-Kreislauf System sowie das Magen-Darm System und der Blut- und Atmungskreislauf erklärt.
Dentale Biomaterialien:
Aufbau und Struktur von Zähnen und die daraus abgeleiteten mechanischen und physikalischen Eigenschaften
Struktur und die Zusammensetzung dentaler Biomaterialien wie hochgefüllte Polymere, Dentalkeramiken oder Titanimplantate
Krankheitsbilder, die zum Zahnverlust führen können
Einblick in die Kariesätiologie
Prinzipen der dentalen Befestigungstechnik und speziell der adhäsiven Klebetechnik
Direkte, plastische Füllungstherapie und indirekte, prothetische Restaurationen
Keramische Werkstoffe in der Medizin:
Die Vorlesung gibt eine grundlegende Einführung über moderne Materialien in der medizinischen Anwendung.
Deren spezifischen Anforderungen an Gewebeverträglichkeit, mechanische Eigenschaften und Methoden der Verarbeitung wird untersucht.
Weiter werden die Besonderheiten biologischer Materialien wie hierarchischer und regenerierfähiger Aufbau als solche diskutiert sowie deren Anwendung für technische Zwecke beschrieben.
Metallische Werkstoffe in der Medizin:
Die Vorlesung behandelt die wichtigsten in der Medizintechnik eingesetzten Metalle.
Ausgehend von der metallischen Bindung werden zuerst die für die Anwendung im menschlichen Körper wichtigsten Metalleigenschaften behandelt.
Darauf folgt ein kurzer Exkurs zu Aufbau und Funktion der natürlich im Menschen gebildeten "Verbundwerkstoffe", der die Problematik des Ersatzes von lebendigen durch "tote" Materialien erläutert.
Nach der Diskussion der Anforderungen an Biomaterialien und der Definition der Biokompatibilität werden die wichtigsten metallischen Werkstoffgruppen für die Medizintechnik (Stahl/Titan/Cobalt-Chrom) und in ihren speziellen Anwendungen im Körper vorgestellt.
Polymerwerkstoffe in der Medizin:
Wissensvermittlung zu Grundlagen, Technologie, Charakterisierung und Anwendungen von Polymerwerkstoffen, Polymerblends und –composites
Herstellung und Eigenschaftsprofil von dünnen Polymerfilmen, Fasern und Nanofasern
Einfluss der Größenskala auf Eigenschaften
Wissensvermittlung zu den Vorgängen an Grenzflächen in polymeren Werkstoffsystemen, Kompatibilität verschiedener Polymere
Interaktive Gruppenübung zu aktuellen Fragestellungen
Biomechanik:
Vorlesungseinheiten:
Zellen, Proteine, Gewebe: Aufbau, Funktion, mechanische Eigenschaften
Muskulatur: Aufbau, Filamentgleittheorie, aktives und passives Gewebeverhalten, Hill-Modell
Blutkreislauf: Gefäße, Strömungslehre, Model nach Krämer, Blutrheologie, Erythrozyten
Biomechanics toolbox: Mechanische Eigenschaften einzelner Zellen, Nanoindentierung
Knorpel: Struktur und Aufbau, Synovialflüssigkeit, Zug und Druckverhalten, Durchströmungsverhalten
Knochen: Struktur, Wolff'sches Gesetz, Mechanostat
Phasendiagramm, mechanische Eigenschaften (Elastizität, Schädigung), Größeneffekte
Werkstoffoberflächen in der Medizin:
Bedeutung der Oberflächeneigenschaften für die Nutzung und Einsetzbarkeit von Biowerkstoffen
Einfluss der Oberflächenchemie und -topographie von Biomaterialien auf die Zelladhäsion
Erzeugung verschiedener Oberflächenstrukturen und Beschichtungen auf Implantaten und deren Auswirkungen auf die Integration in den menschlichen Körper
Lernziele und Kompetenzen:
Anatomie:
Die Studierenden
kennen den grundlegen Aufbau des menschlichen Körpers.
verstehen die Mechanismen des Blut- und Atmungskreislaufs, Motorik und des Herz-Kreislaufsystems.
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 Einblicke 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.
Keramische Werkstoffe in der Medizin:
Vermittlung vertiefter wissenschaftlicher und praktischer Kenntnisse auf dem Gebiet der mechanischen Eigenschaften von Gläsern und Keramiken für Einsätze in der Medizintechnik
Die Studierenden können das mechanische Verhalten nichtmetallisch-anorganischer Werkstoffe in verschiedenen Anwendungen bewerten und erläutern.
Metallische Werkstoffe in der Medizin:
Die Studierenden
verstehen den Zusammenhang von Werkstoffeigenschaften und Biokompatibilität bzw. Biofunktionalität.
können die Einsatzmöglichkeiten unterschiedlicher Metalllegierungen im menschlichen Körper beurteilen.
verstehen das Werkstoffversagen bei Implantatausfall.
entwickeln Verständnis für die notwendigen Testungen an neuentwickelten Funktionsmaterialien für den Einsatz im menschlichen Körper.
Polymerwerkstoffe in der Medizin:
Die Studierenden
erhalten einen tiefgehenden Einblick in die Thematik „Polymere Werkstoffe“.
erwerben ein wichtiges Grundlagenverständnis (Struktur- Eigenschaftsbeziehungen auf allen Größenskalen).
sind in der Lage, Modifizierungsstrategien für Polymerwerkstoffe in Bezug auf Optimierung von Eigenschaften zu erarbeiten und durchzuführen.
haben ein Verständnis für industrierelevante Arbeitsmethoden gewonnen.
kennen wesentliche Anwendungen und Entwicklungsfelder.
Biomechanik:
Die Studierenden
können über das Verformungsverhalten von biologischen Materialien ausgehend von ihrem Aufbau diskutieren und dabei die Besonderheiten der biologischen Materialien aufzeigen.
können anhand von empirisch abgeleiteten Gesetzen konstitutive Gleichungen zur Beschreibung der mechanischen Eigenschaften aufstellen.
erhalten dabei einen einfachen Überblick über die für die mechanischen Eigenschaften wesentlichen Zell-Bestandteile und können ausgehend von der Belastungssituation im Körper das Verformungsverhalten von passivem und aktivem Gewebe verstehen.
Werkstoffoberflächen in der Medizin:
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.
Studien-/Prüfungsleistungen:
Modulprüfung "Materialien in der Medizin" (NT-M7-MatMed) (Prüfungsnummer: 892090)
- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- weitere Erläuterungen:
Geprüft werden nur die gewählten und obligatorischen Veranstaltungen. Details siehe Modulhandbuch.
Die Vorlesung "Grundlagen der Anatomie ... Teil 1 und 2" schließt mit einer unbenoteten 60-minütigen Abschlußklausur ab. Der Nachweis über die erfolgreiche Teilnahme ist bei der Modulprüfung vorzulegen. Die Klausur wird jedes Semester angeboten.
- Erstablegung: SS 2017, 1. Wdh.: WS 2017/2018
1. Prüfer: | Aldo R. Boccaccini |
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