Biológiai és biomimetikus anyagok

Biological and biomimetic materials

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Biológiai és biomimetikus anyagok

Biological and biomimetic materials

Tantárgykód

BMEVEFAM214

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	2	0	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	—	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

félévközi érdemjegy

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

DR. Varga Zoltán

beosztás: egyetemi docens

elérhetőség: varga.zoltan@vbk.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék

Kar

Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar

Tantárgy weboldala

—

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

Az előadások során az alábbi témák kerülnek ismertetésre:

1. Az élő rendszerek sajátságai: szerkezeti és dinamikai tulajdonságok, szerkezet és funkció kapcsolata

2. Biológiai- és biomimetikus anyagok típusai és főbb jellemzői: biokompatibilitás és biodegradáció

3. Aminosavak, peptidek és fehérjék: konstitúció, konfiguráció, konformáció, hélix képző és hélix bontó tulajdonságok, hélix-gombolyag átmenet

4. Szerkezeti fehérjék: keratin, selyem, kollagén és elasztin

5. Szénhidrátok: cukrok, cellulóz, kitin, keményítő, pektin, agaróz és hilauronsav, Biológiai kerámiák: kalcit, aragonit, hidroxiapatit

6. Biológiai lágy anyagok szerkezetvizsgálata: röntgendiffrakció és szórás, infravörös spektroszkópia, NMR, TEM

7. Biológiai transzportfolyamatok: vezetéses és áramlási transzportfolyamatok, aktív- és passzív transzport, ozmózis, felszívódás

8. Gyógyszerhatóanyagok transzportja: hagyományos és szabályozott hatóanyag leadás, nanomedicina

9. Biológiai nanorészecskék: extracelluláris vezikulák, vírusok, és lipoprotein részecskék

10. Szintetikus biomimetikus anyagok

Az előadások után, a hallgatók egy választott nagyműszeres mérés (transzmisszós elektronmikroszkópia, kisszögű röntgenszórás, infravörös spektroszkópia, dinamikus fényszórás és mikrofluidikus ellenállásimpulzus-mérés) keretében gyakorlati tapasztalatot szerezhetnek a biológiai és biomimetikus anyagok vizsgálatához kapcsolódóan (projektmunka).

A tantárgy célkitűzése, hogy megismertesse a hallgatókkal az élővilágot alkotó-, az élő szervezetek által előállított- és befogadott anyagok főbb típusait. Ismerteti a szintetikus és biológiai anyagok közötti különbségeket, tárgyalja az élővilágban legnagyobb mennyiségben előforduló anyagok szerkezetét, legfontosabb fizikai-kémiai tulajdonságait, valamint funkcióit. Foglalkozik az életminőséget javító anyagok előállításának kémiai és nanotechnológiai alapjaival, valamint diagnosztikai vizsgálatok anyagszerkezeti és fizikai kémiai hátterével. A tantárgyhoz kapcsolódóan egy projektmunka keretében a biológiai anyagok szerkezetvizsgálatában fontos szerepet játszó modern anyagvizsgálati módszerek is bemutatásra kerülnek, mint például a kisszögű röntgenszórás, rezgési spektroszkópia és elektronmikroszkópia.

Tanulmányi eredmények

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

Tudás

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.

Képességek

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.

Attitűd

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

Autonómia és felelősség

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

Előadás és egy projektmunka nagyműszeres technika alkalmazásával.

Tanulástámogató anyagok

Online források

S.A.Guelcher, J.O.Hollinger (Eds.): An Introduction to Biomaterials, CRC Taylor and Francis (2006); J.Vincent: Structural Biomaterials, Princeton Univ. Press, (1991); Meyers and Chen: Biological Materials Science, Cambridge University Press, 2014; Meyers et al. Biological materials: Structure and mechanical properties, Progress in Materials Science 53 (2008) 1 - 206

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

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

nincs

Képesség típusú kompetenciák

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

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

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

Fizikai és kémiai alapismeretek.

Általános szabályok

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.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Név: Beosztás: Kar, tanszék (rövidítés) Dr. Varga Zoltán egy. docens FKAT

Ajánlott tantárgyak

részvétel a kontakt tanórákon 10×2=20 felkészülés a zárthelyi dolgozatokra 40 projektmunka nagyműszeres technikával 50 összesen 110

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Kar	Képzés	Tanterv	Mintatantervi jelleg	Elsődleges
Default Faculty	vegyészmérnöki	Vegyészmérnöki mesterképzési szak tanterve	kötelező	nem