Kurset mål er at give dig en teoretisk og praktisk forståelse for
forskellige biomaterialers struktur, anvendelse og samspil med
biologiske systemer. Internationale standarder for evaluering af
biomaterialer vil blive gennemgået, og du vil få praktisk erfaring
med eksperimentelle teknikker som bruges til at undersøge
materialers biokompatibilitet ”in vitro” (udenfor kroppen). Du vil
igennem teori og eksperimentelt arbejde tilegne dig viden om hvilke
egenskaber der påvirker et materiales biokompatibilitet og hvilke
metoder, med særligt fokus på overfladefunktionalisering, der kan
bruges til at ændre biokompabiliteten. Kurset vil være case
baseret, hvor I arbejder i grupper med at finde mulige løsninger
til at øge biokompabiliteten af medicinske devices (diagnostiske
måleapparater, kunstigt væv, proteser mm.). Det er hensigten at I
så vidt muligt skal anvende erfaringer fra både den teoretiske og
praktiske del af kurset for at besvare jeres case-studier.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Forklare hvilke kræfter der påvirker proteinadsorption på et
materiales overflade, og hvordan det hænger sammen med materialets
umiddelbare biokompatibilitet
Redegøre for det tidslige forløb af kroppens reaktion på
biomaterialer, herunder beskrive inflammationsprocesser, dannelse
af granulært væv, og ”Foreign Body Reaction”
Redegøre for forskellige typer af modificeringer man kan
foretage for at dæmpe/styre immunreaktioner på et implanteret
materiales overflade
Udføre udvalgte in-vitro toksicitetsanalyser og fortolke
resultaterne af disse mht. bestemmelse af overlevelse og celleantal
på en given materialeoverflade
Fremstille biofunktionaliserede overflader med mønstre eller
homogene lag af protein, og analysere cellers vedhæftning og
migration på overfladerne ved hjælp af tidsforkortet
mikroskopi
Rapportere om de eksperimentelle resultater og diskutere
resultaternes statistiske signifikans
Uddrage og anvende relevant information fra kurset til at
analysere forventede problemer med biokompabilitet og komme med
løsningsforslag for specifikke medicinske devices
Udfærdige en rapport med præsentation af analysen og diskussion
af løsningsforslag
Kursusindhold:
Teori: ”Biomaterialers struktur, anvendelse og samspil med kroppen”
Teorien gennemgås via selvstudier af udvalgte
artikler/lærebogskapitler, samt via forelæsninger med
efterfølgende gruppearbejde. Under teorien vil der udover en kort
gennemgang af forskellige biomaterialer blive lagt vægt på
samspillet mellem krop og materiale, herunder årsager til
indkapsling og afstødning af implanteret materiale. Immunologiske
reaktioner forårsaget af implanteret materiale og strategier til at
forhindre eller styre disse processer vil blive gennemgået. Der vil
i diskussionen blive lagt særlig vægt på nytteværdien af at kunne
styre cellers vedhæftning og bevægelsesmønstre ved fremstilling af
veldefinerede mønstre af proteiner på materialeoverflader, f.eks.
til kontrol af cellers indbyrdes placering hvorved man kan styre
hvilke celler der får lov til at kommunikere, som model for
primitive kunstige organer.
Praktiske øvelser: ”Overfladefunktionaliseringer: cytotoksicitet,
biokompatibilitet, cellemønstring og kontrolleret cellebevægelse. ”
De praktiske øvelser vil være centreret omkring afprøvning af
forskellige typer af overflademodificerede materialer (kemisk og
biokemisk modificerede) mht. deres cytotoksicitet (giftighed
overfor celler) og cellers mulighed for at vedhæfte til overfladen.
Øvelsen vil give et indblik i hvordan simple
overflademodificeringer kan medføre drastiske ændringer i en
overflades evne til at fremme eller reducere cellers
vedhæftningsevne. Vi vil endvidere anvende ”micro contact printing”
til mønstring af proteiner på overflader for at kunne frembringe
velordnede mønstre af celler. Endelig vil vi arbejde med simple
metoder til at undersøge cellers bevægelsesmønstre på overflader
(migrationsassays), der vil illustrere hvordan man kan påvirke
celle indvandring på et defineret område. Ved at kontrollere hvilke
celler der kan sætte sig på en overflade og/eller vandrer ind i et
implantat, har man indflydelse på hvordan materialet integreres i
kroppen.
