Biological and biomimetic materials

Biológiai és biomimetikus anyagok

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Subject name (Hungarian, English)

Biológiai és biomimetikus anyagok

Biological and biomimetic materials

Subject code

BMEVEFAM214

Subject type

—

Training Level

—

Course types and hours (weekly/semester)

Course type	lecture	tutorial	laboratory
hours (weekly)	2	0	0
type (linked/independent)	—	—	—

Assessment type

félévközi érdemjegy

Credits

Subject coordinator

DR. Varga Zoltán

position: egyetemi docens

contact: varga.zoltan@vbk.bme.hu

Responsible department

Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék

Faculty

Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar

Subject website

—

Primary curriculum type

—

Direct prerequisites – Strong prerequisite

none

Direct prerequisites – Weak prerequisite

none

Direct prerequisites – Parallel prerequisite

none

Direct prerequisites – Milestone prerequisite

none

Direct prerequisites – Exclusion

none

Objectives

Programme

During the lectures, the following topics will be covered:

1. Characteristics of living systems: structural and dynamic properties, relationship between structure and function

2. Types and main features of biological and biomimetic materials: biocompatibility and biodegradation

3. Amino acids, peptides, and proteins: constitution, configuration, conformation, helix-forming and helix-disrupting properties, helix-to-globule transition

4. Structural proteins: keratin, silk, collagen, and elastin

5. Carbohydrates: sugars, cellulose, chitin, starch, pectin, agarose, and hyaluronic acid. Biological ceramics: calcite, aragonite, hydroxyapatite

6. Structural analysis of biological soft materials: X-ray diffraction and scattering, infrared spectroscopy, NMR, TEM

7. Biological transport processes: conductive and flow transport processes, active and passive transport, osmosis, absorption

8. Drug active ingredient transport: conventional and controlled active ingredient release, nanomedicine

9. Biological nanoparticles: extracellular vesicles, viruses, and lipoprotein particles

10. Synthetic biomimetic materials

After the lectures, students can gain practical experience related to the analysis of biological and biomimetic materials through a chosen measurement method (transmission electron microscopy, small-angle X-ray scattering, infrared spectroscopy, dynamic light scattering, and microfluidic resistance pulse measurement) (projekt work).

9. A tantárgy oktatásának módja: [KDSEÉ1]

[KDSEÉ1]Pl. Előadások ajánlott látogatása, kötelező részvétel a gyakorlaton, kötelező házi feladat

Itt adandó meg az előadás típus (frontális, fordított osztályterem, hallgató előadások, interaktív stb).

Gyakorlatnál hogy tantermi v. számítógéptermi, frontális vagy önálló feladatmegoldáson alapuló.

Labornál hogy kémiai/félüzemi/számítógépes/kihelyezett helyszíni stb. Egyéni vagy csoportos stb.

Itt kellene röviden megadni a projektfeladat jellegét ha releváns.

The objective of the course is to familiarise students with the main types of materials that make up the living world and are produced and received by living organisms. It describes the differences between synthetic and biological materials and discusses the structure, the most important physico-chemical properties, and the functions of the most abundant substances in the living world. It covers the chemical and nanotechnological basis for producing materials that improve the quality of life and the structural and physico-chemical background to diagnostic tests. A project-work connecting to the course covers modern materials testing methods that play an important role in the structural analysis of biological materials, such as small-angle X-ray scattering, vibrational spectroscopy and electron microscopy.

Learning outcomes

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Knowledge

Ismeri a vegyészmérnöki szakmához kapcsolódó matematikai, természettudományos (kémiai, fizikai) és műszaki elméletet és gyakorlatot. Megérti a biológiai és biomimetikus anyagok különbségeit, valamint ismeri ezek biokompatibilitási és biodegradációs jellemzőit. Ismeri új anyagok és eljárások kifejlesztésének lehetőségeit, jellemző módszereit. Ismeri a kémiai és vegyipari rendszerek fenntarthatóságával, biztonságosságával és környezeti hatásaival kapcsolatos elveket, módszereket és gyakorlatot, munkahelyi, egészségvédelmi egészségfejlesztési ismereteket. Ismeri a biológiai és biomimetikus anyagok szerkezeti jellemzésének legfontosabb anyagvizsgálati módszereit. Ismeri az élő rendszerek szerkezeti és dinamikai tulajdonságait, és képes azokat összekapcsolni az élő szervezetek funkcionális jellemzőivel. Alapos ismerettel rendelkezik biológiai és biomimetikus anyagok szerkezeti tulajdonságairól.

Skills

Alkotóan képes alkalmazni a vegyészmérnöki szakterülethez kapcsolódó matematikai és természettudományos elméleti és gyakorlati ismereteket feladatai megoldása során. Alkalmazza a modern anyagvizsgálati módszereket, azok előnyeinek és korlátainak megértésével. Képes a vegyészmérnöki, kémiai és kémiai technológiai területen alkalmazott elemzések és anyagvizsgálatok elvégzésére, értékelésére és dokumentálására, szükség esetén a vizsgálati módszerek továbbfejlesztésére, és új módszerek bevezetésére. Képes kritikusan értékelni és alkalmazni a gyógyszerhatóanyagok transzportjával és a nanomedicinával kapcsolatos tudományos irodalmat. Képes alkalmazni az ismereteket biológiai és biomimetikus anyagok vizsgálatában, ki-emelve azok szerkezeti és funkcionális összefüggéseit. Megtervezi és értelmezi a biológiai transzportfolyamatokat befolyásoló tényezőket és azok kölcsönhatásait.

Attitudes

Elkötelezett a biológiai és biomimetikus anyagok fenntartható és etikus alkalmazása iránt, és elismeri azok jelentőségét az orvostudományban és a technológiában.

Autonomy and responsibility

Folyamatosan keresi az összefüggéseket a tanult anyag és a valóságban tapasztalható biológiai és biomimetikus jelenségek között. Képes önállóan tervezni és végrehajtani anyagvizsgálati kísérleteket, figyelembe véve a vizsgált anyagok jellegzetességeit, a műszeres módszerek előnyeit és korlátait, valamint a kutatási etikai normákat és irányelveket.

Oktatási módszertan

Not provided.

Tanulástámogató anyagok

Not provided.

Recommended preliminary knowledge for completing the subject

Knowledge type competencies

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Skill type competencies

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Recommended (non-compulsory) preliminary competencies

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

nincs

General rules

Követelmények: A tananyagot a félév során két darab zárthelyi dolgozat formájában kérjük számon, amit a nagyműszeres mérésről szóló beszámoló előadás egészít ki. Teljesítményértékelés neve (típus) jele értékelt tanulási eredmények Zárthelyi dolgozatok ZH1, ZH2 T1-3, K1,3,4, A1, O1 Projektmunka P T4, K2 jele részarány ZH1 35% ZH2 35% Projektmunka (nagyműszeres mérés) 30% Összesen 100% Pótlási lehetőségek: TVSz szerint Konzultációk: Az előadóval való időpont egyeztetés után lehet konzultálni.

Assessment methods

In-term assessments

No detailed assessments provided.

Weight of in-term assessments

No weights provided.

Exam-period assessments

No detailed assessments provided.

Weight of exam elements

No weights provided.

Grade calculation

No grade thresholds provided.

Attendance requirements

No attendance requirements provided.

Rules for retake and resubmission

Not provided.

Short description

Not provided.

Detailed description

Not provided.

Recommended courses

Not provided.

Workload to complete the subject

No workload breakdown provided.

Validity of subject requirements

Requirements valid from:

—

Requirements valid until:

—

Curriculum placement

Faculty	Program	Curriculum	Curriculum type	Primary
Default Faculty	vegyészmérnöki	Vegyészmérnöki mesterképzési szak tanterve	kötelező	nem