Pla docent de l'assignatura

 

 

Català English Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Enginyeria de Materials i Biomaterials

Codi de l'assignatura: 363752

Curs acadèmic: 2019-2020

Coordinació: Elena Martinez Fraiz

Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica i Biomèdica

crèdits: 9

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 225

 

Activitats presencials i/o no presencials

102

 

-  Teoria

Presencial

 

60

 

-  Pràctiques de problemes

Presencial

 

15

 

-  Exercicis pràctics

Presencial

 

15

 

-  Pràctiques de laboratori

Presencial

 

12

 

(Dos grups amb dos professors cadascun.)

Aprenentatge autònom

123

 

 

Competències que es desenvolupen

 

   -

Capacitat de treballar en equip o en grup multidisciplinari (personal).

   -

Habilitat per treballar de manera autònoma (personal).

   -

Capacitat de treballar en un entorn multilingüe i de comunicar i transmetre coneixements, procediments, resultats, habilitats i destreses (oral i escrita) a llengua nativa i estrangera (instrumental).

   -

Capacitat d'analitzar, valorar i prendre decisions tecnològiques d'acord amb criteris de cost, qualitat, seguretat, impacte social, sostenibilitat, temps i respecte dels principis ètics de la professió (instrumental).

   -

Capacitat de resoldre problemes amb iniciativa, creativitat i presa de decisions tecnològiques d'acord amb criteris de cost, qualitat, seguretat, sostenibilitat, temps i respecte dels principis ètics de la professió (instrumental).

   -

Capacitat d'analitzar i de sintetitzar (instrumental).

   -

Comprensió de la interacció de l'enginyeria amb altres àrees de coneixement (medicina, biologia, biotecnologia, farmàcia, veterinària, etc.) i capacitat de col·laborar eficaçment en equips multidisciplinaris, coneixent els principis de les tecnologies amb què es complementa.

   -

Capacitat d'usar amb autonomia els sistemes de recerca i recuperació de la informació biomèdica i els procediments de documentació clínica, sabent entendre i interpretar críticament textos científics i les seves fonts.

   -

Coneixement dels conceptes i el llenguatge biomèdic.

   -

Capacitat per concebre, dissenyar i produir implants i sistemes per a enginyeria d'equips teixits.

   -

Capacitat de definir les especificacions de seguretat, qualitat i fiabilitat de biomaterials i sistemes implantables. Capacitat de descriure les proves i els assaigs d'acord amb les normatives reguladores, d'establir els protocols d'execució i de dictaminar els resultats de les mesures obtingudes.

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

— Identificar els diferents tipus de biomaterials i ser capaç de seleccionar els més adequats per a diferents aplicacions biomèdiques.

— Analitzar el comportament i el rendiment dels materials usats en medicina.

— Conèixer els principis de biocompatibilitat dels materials utilitzats en medicina.

— Conèixer i aplicar les tècniques per avaluar biomaterials.

— Conèixer els principis biològics implicats en les interaccions del material amb l’organisme receptor.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Introducció a la ciència i l’enginyeria de materials

*  Introducció

Tipus de materials

Descobriments recents i evolució dels materials

2. Estructures cristal·lines i amorfes en els materials

*  Introducció

Estructures cristal·lines

Polimorfisme

Materials amorfs

3. Solidificació i imperfeccions cristal·lines

*  Introducció

Solidificació dels metalls

Solidificació de cristalls simples (monocristalls)

Imperfeccions cristal·lines

4. Difusió en sòlids

*  Introducció

Difusió atòmica en sòlids

Efecte de la temperatura en la difusió en sòlids

5. Propietats mecàniques dels metalls

*  Introducció

Tensió i deformació en els metalls

Deformació del plàstic en metalls monocristal·lins

Duresa i comprovacions de duresa

Fractura dels metalls

Fatiga dels metalls

Deformació a tensió contant (creep) i ruptura per tensió (stress rupture)

6. Diagrames de fase

*  Introducció

Diagrames de fase de substàncies pures

Regla de les fases de Gibbs

Corbes de refredament

Sistemes d’aliatges isomorfs binaris

Diagrames de fase ternaris

Tractaments tèrmics

7. Aliatges en enginyeria

*  Introducció

Producció de ferro i acer

Acers inoxidables

Aliatges de titani i altres aliatges biomèdics

8. Materials polimèrics

*  Introducció

Reaccions de polimerització

Processament de materials plàstics: materials termoplàstics i termoestables

Propietats mecàniques dels polímers

Deformació i enduriment dels materials plàstics

Tipus de polímers i polímers avançats

9. Materials ceràmics i compòsits

*  Introducció

Estructures simples de materials ceràmics cristal·lins i silicats

Propietats mecàniques i termals dels materials ceràmics

Processament i aplicacions de la ceràmica

Materials compòsits

10. Introducció als biomaterials

*  Definició de biomaterial

Perspectiva històrica

Aspectes normatius

Biocompatibilitat

Tipus de biomaterials i principals aplicacions

11. Tractament superficial dels biomaterials

*  Definició de superfície

Propietats rellevants de les superfícies dels biomaterials

Tècniques de caracterització de superfícies

Absorció de proteïnes

Tractaments de superfícies: modificacions físiques, químiques i biològiques

12. Hemocompatibilitat

*  Procés de l’hemostàsia

Definició d’hemocompatibilitat

Solucions per millorar l’hemocompatibilitat dels biomaterials

13. Interacció cèl·lula-biomaterials

*  Adhesió, migració i diferenciació cel·lulars

Matriu extracel·lular:estructura, composició i funcions

Interaccions cèl·lula-matriu i cèl·lula-biomaterials

14. Infeccions i mètodes d’esterilització

*  Agents infecciosos

Infeccions associades a biomaterials i productes sanitaris

Formació i prevenció de biofilms

Mètodes de desinfecció i esterilització

15. Resposta de l’hoste als biomaterials

*  Processos inflamatoris

Relació entre la inflamació i els biomaterials

Reacció a un cos estrany i encapsulació fibrosa

Patologies associades als biomaterials

16. Fenòmens de corrosió, desgast i degradació en biomaterials

*  Processos de corrosió en biomaterials

Processos de desgast en biomaterials

Processos de degradació en biomaterials

17. Aplicacions dels biomaterials

*  Introducció

Aplicacions ortopèdiques

Aplicacions cardiovasculars

Aplicacions dentals

Aplicacions dèrmiques

Aplicacions oftalmològiques

Altres aplicacions

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

— Sessions teòriques.

— Exercicis a classe.

— Explicacions al laboratori.

— Pràctiques al laboratori.

— L’assignatura s’imparteix íntegrament en anglès.

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

— Informes sobre els exercicis i problemes fets a classe.

— Informe de les pràctiques de laboratori. Per poder presentar-se a l’examen final i/o a l’examen de reavaluació és indispensable haver assistit a totes les sessions de laboratori.

— Examen global al gener.


Ponderació de les activitats

— Problemes: 20 % de la nota final.

— Pràctiques: 20 %.

— Examen final: 60 % (35 % materials, 25 % biomaterials).

Per poder fer la mitjana amb les notes de les altres activitats d’avaluació continuada, cal obtenir una nota mínima de 3,5 punts sobre 10 en l’examen final. En cas contrari, la nota final de l’assignatura serà directament la nota obtinguda en l’examen final (sobre 10 punts).


Reavaluació

Consisteix en un examen sobre el mateix contingut i amb el mateix pes respecte de la nota final que l’examen final. A la reavaluació pot presentar-s’hi qualsevol estudiant que hagi suspès la convocatòria d’avaluació continuada; no cal haver obtingut cap nota mínima o màxima per presentar-s’hi.

 

 

Fonts d'informació bàsica

Consulteu la disponibilitat a CERCABIB

Llibre

•Smith W. F., Hashemi J., Foundations of Materials Science and Engineering (4th Edition).McGraw-Hill Higher Education, Boston (2006).

•Callister W.D., Materials Science and Engineering: An Introduction (8th Edition). John Wiley & Sons, Inc., Utah (2007).

 

•Ratner B. D., Hoffman A. S., Schoen F. J., Lemons J. E., Biomaterials Science: An introduction to materials in medicine (2nd Edition). Academic Press, San Diego (2004).

•Joon Park, R. S. Lakes, Biomaterials: An Introduction (3rd Edition), New York and London (2010).

•Sujata K. Bhatia, Biomaterials for Clinical Applications, New York and London (2010).

•Jeffrey O. Hollinger, An Introduction to Biomaterials (2nd Edition), Taylor and Francis Group Editorial (2012).