Kurset vil give dig en bred introduktion til de fysiske, kemiske og
mekaniske krav til et biomateriale som skal anvendes udenfor 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), samt deres anvendelser inde i
kroppen 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
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 sterilisere implanterbare materialer 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,
immunologiske 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. Problembaserede opgaver
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.
Biomaterialers stabilitet og nedbrydningsmekanismer vil blive
diskuteret. 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.
Litteraturhenvisninger:
Ratner et al. (eds.) ”Biomaterials Science: An Introduction to
Materials in Medicine” 3rd edition (Academic Press 2013)
