Última actualización: 01/05/2019


Curso Académico: 2019/2020

Biomateriales avanzados, bioimpresión 3D y micro/nano biofabricación
(14161)
Titulación: Grado en Ingeniería Biomédica (257)


Coordinador/a: MARTINEZ SANTAMARIA, LUCIA

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial

Tipo: Optativa
Créditos: 6.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Materias que se recomienda haber superado
Química Física I Biología Celular y Molecular Bioquímica Ciencia e Ingeniería de Materiales Anatomía y Fisología I y II Introducción a Biomateriales Fundamentos de Ingeniería de Tejidos y Medicina Regenerativa Se recomienda haber cursado Biomecánica del medio continuo I (sólidos) y II (fluidos)
Competencias que adquiere el estudiante y resultados del aprendizaje.Más información en este enlace
El campo de Biomateriales ha evolucionado a lo largo de los últimos cincuenta años a partir de la intersección de múltiples áreas, incluyendo la ciencia de materiales, la biología, la ingeniería y la clínica médica, el mundo empresarial y la regulación. Además, la constante evolución de nuevos procesos y materiales hacen muy dinámico el campo de los biomateriales. En particular, hay una creciente necesidad de incorporar más conocimientos biológicos complejos en el diseño de nuevos biomateriales. Ciertas propiedades de los biomateriales deben ser controladas y diseñadas con el fin de que realicen la función necesaria y para inducir la respuesta apropiada. Estas propiedades pueden ser modificadas controlando las características estructurales, modificando las propiedades superficiales y utilizando materiales biomiméticos. El campo de la biomimética está ganando una gran aceptación en el desarrollo de los biomateriales, especialmente en la liberación de fármacos, medicina regenerativa y nanotecnología. Después de haber adquirido conocimientos de los fundamentos de Biomateriales (Curso: Introducción a Biomateriales, 3ºaño), los estudiantes se habrán familiarizado con los campos de la bioingeniería, la biotecnología y la nanotecnología en la investigación con biomateriales para ser capaces de resolver problemas complejos biomédicos que surgen no solo en los hospitales si no en las universidades, centros de investigación y empresas. Además, el estudiante debe adquirir una capacidad crítica sobre las posibilidades de estas tecnologías en el futuro. Se requerirá que los estudiantes adquieran conocimiento y experiencia a partir del análisis de la literatura existente.
Descripción de contenidos: Programa
Este curso está diseñado para instruir a los estudiantes en el diseño experimental de biomateriales para aplicaciones específicas, incluyendo: Fundamentos de ciencia de biomateriales y su aplicación en diseño en ingeniería biomédica. Selección y funcionalización de biomateriales. Biocompatibilidad de materiales. Diseño de biomateriales para el control del transporte de fármacos y genes. Nanomedicina. Normativa. Biomateriales son sustancias que han sido diseñadas para dirigir el curso de cualquier procedimiento terapéutico o de diagnóstico controlando las interacciones con los sistemas biológicos. Una lista grande de materiales no biológicos ha sido diseñada para estudiar el comportamiento celular en la interfaz celúla-material. En este curso, se examinará como esta interfaz puede influenciar en los sistemas celulares y generar nuevos enfoques terapeúticos. Una evaluación crítica de la literatura será utilizada para albergar discusiones acerca de las interacciones entre células y biomateriales. En particular, se discutirá como el comportamiento celular puede ser alterado controlando parámetros bioquímicos y biofísicos del substrato de los materiales, como nuevos órganos y tejidos pueden ser generados por el uso de matrices estructuradas que dirijan a las células en formas organizadas, y como la microfabricación de los materiales puede permitir estudiar los procesos biológicos y alterados al nivel celular. Se considerará las aplicaciones de microfabricación y la interfaz célula-material para generar sistemas artificiales, tales como órganos en un chip, el cual puede ser utilizado para desarrollar tests preclínicos para la actividad y toxicidad de fármacos Además, se discutirá la combinación de materiales no biológicos con material genético (ADN y ARN), el cual puede ser una buen aproximación para modificar la expresión genética de las celúlas, tejidos u órganos. PROGRAMA: - Selección de biomateriales para ingeniería tisular - Diseño de nano y biomateriales: microfabricación, modificación y funcionalización - Biosensores - Biocompatibilidad de biomateriales: interacción célula-material - Caracterización mecánica de células mediante microscopía de fuerza atómica - Nanotecnología y sistemas de liberación controlada de fármacos, proteínas y genes - Biomateriales para células, tejidos y órganos en dispositivos "lab-on-a-chip" - Generación de nichos para células madre: tecnologías de alto rendimiento - Bioimpresoras 3D - Materiales bioinspirados para aplicaciones biomédicas
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
El programa se divide en clases magistrales, sesiones de discusión y de problemas así como clases prácticas de laboratorio. Los estudiantes tienen que leer los capítulos asignados, artículos, problemas, etc, antes de las clases correspondientes. En las secciones de discusión y problemas, se presentarán y discutirán artículos científicos pertinentes. En las clases de laboratorio que durarán 3 semanas, los estudiantes divididos en grupos de 2-3 estudiantes llevarán a cabo los experimentos descritos con la ayuda de un supervisor. Los estudiantes tendrán que elaborar un informe y discutir los experimentos realizados, los resultados obtenidos, las potenciales aplicaciones en la biomedicina y la experiencia y las habilidades adquiridas. Estas clases incluyen problemas y discusión.
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 50
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 50
Bibliografía básica
  • Buddy D. Ratner, Allan S. Hoffman, Frederick J. Schoen and Jack E. Lemons.. Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine.. Academic Press. 2012
  • Chee Kai Chua, Wai Yee Yeong. Bioprinting:Principles and Applications (Wspc Book Series in 3D Printing). World Scientific Publishing. 2015
  • Jason A. Burdick and Robert L. Mauck. . Biomaterials for Tissue Engineering Applications: A Review of the Past and Future Trends.. Springer Verlag.. 2011
  • Johnna S. Temenoff and Antonios G. Mikos.. Biomaterials: The Intersection of Biology and Materials Science.. Prentice Hall. 2009

El programa de la asignatura y la planificación semanal podrían sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.