Kurset vil give dig en bred introduktion til de fysiske, kemiske, og mekaniske krav til et biomateriale som skal anvendes uden for eller inde i kroppen, og det vil give dig et vidensgrundlag til at kunne vælge og optimere biomaterialer til udvalgte biomedicinske anvendelser. Eksempler vil omfatte hårde biomaterialer (f.eks. til knogleerstatning), bløde biomaterialer (f.eks. til kunstige hjerteklapper), og ultra-bløde biomaterialer (f.eks. som cellestilladser til vævsteknologi), og med anvendelser inde i kroppen, gennem huden, eller til laboratoriebrug.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Beskrive øjeblikkelige, tidlige og sene kropsreaktioner på implanterede materialer
Beskrive og sammenligne de mekaniske egenskaber af forskellige klasser af biomaterialer
Beregne den mekaniske styrke af udvalgte styrkebærende device modeller
Beskrive processer til at formgive forskellige klasser af biomaterialer
Forklare og give eksempler på hvordan overflademodificering af biomaterialer kan fremme eller hæmme deres vekselvirkning med levende celler
Diskutere almindeligt forekommende nedbrydningsmekanismer for biomaterialer og relaterede uønskede bivirkninger på levende organismer
Beskrive metoder til at minimere risikoen for implantat-relaterede infektioner og diskutere deres mulige uønskede indvirkning på biomaterialers egenskaber
Beskrive udvalgte krav for godkendelse af et biomateriale til klinisk brug
Analysere de fysiske, kemiske og mekaniske krav til et biomateriale i en specifik biomedicinsk anvendelse
Designe en biomateriale baseret løsning til et biomedicinsk problem ved at kombinere en behovsanalyse med viden om biomaterialers egenskaber og forarbejdning
Vurdere og rapportere om fordele og ulemper ved et device baseret på biomaterialer
Kursusindhold:
De grundlæggende materialevidenskabelige sider af biomaterialer, bl.a. deres fremstilling, struktur og egenskaber, vil blive gennemgået med udgangspunkt i den praktiske funktion, effektivitet, og fejlmekanismer af biomedicinske enheder og implantater. Kunstige materialer (metal, keramik, polymer) såvel som biologiske materialer vil blive beskrevet.
Vi vil gennemgå de mange uønskede bivirkninger som kan forårsages af at indsætte et fremmed materiale i kroppen, herunder giftighed, immonologiske reaktioner, og infektion. Denne viden vil blive brugt som udgangspunkt for at diskutere hvorledes materialets funktion kan optimeres og bivirkningerne minimeres ved det rigtige valg af selve biomaterialet, design af dets form og struktur, og modificering af dets overfladeegenskaber. Vi vil sammenligne brugen af forskellige materialer til at opnå ønskede egenskaber, for eksempel blød eller hård, fast eller porøs, permanent eller midlertidig, og brug inde i kroppen, gennem huden, eller i laboratoriet. Analysen vil blive baseret på konkrete medicinske enheder som er i brug eller under udvikling. Deres nuværende anvendelser og muligheder for forbedringer vil blive diskuteret af gæsteforelæsere fra industrien og fra hospitaler.
Biomaterialers stabilitet og nedbrydningsmekanismer vil blive beskrevet. Eksempler vil vise hvorledes forståelse og styring af nedbrydningsprocesserne er lige værdifulde hvad enten nedbrydning af biomaterialet er påkrævet som i et cellestillads til vævsteknologi eller uønsket som i et permanent implantat.
Klinisk anvendelse af biomaterialer kræver forudgående evaluering og myndighedsgodkendelse. Vi vil gennemgå udvalgte krav til godkendelse og diskutere hvordan de kan forsinke eller endda forhindre anvendelse af nye biomaterialer til konkret klinisk anvendelse.
