Biomateriais e biofabricación II

O obxectivo da materia é proporcionar ao alumno coñecementos, habilidades e habilidades sobre as bases da biofabricación:

• Coñecer as principais clases de biomateriais poliméricos, así como o seu procesado e caracterización.

• Coñecer os tipos de materiais poliméricos e híbridos utilizados na biofabricación e as súas propiedades e especificacións fundamentais.

• Introdución aos biomateriais poliméricos:
-Definición de biomaterial polimérico. Propiedades: biocompatibilidade, biodegradabilidade.
-Clasificación: Biomateriais poliméricos naturais e biomateriais poliméricos sintéticos. Estrutura e propiedades
-Aplicacións biomédicas/farmacéuticas: Aplicacións en “drug delivery”
-Casos prácticos.

• Técnicas básicas de caracterización de biomateriais poliméricos:
-Propiedades fisicoquímicas dos materiais, e técnicas para a súa caracterización: estrutura molecular, peso molecular, tamaño de partícula, morfoloxía, hidrofilia, grao de inchamento, ensamblaxe.

• Xeles: clasificación, preparación e propiedades:
-Introdución: Definición dos xeles e a súa importancia na biomedicina.
-Clasificación dos xeles: Clasificación en función da natureza dos polímeros empregados, propiedades físicas e resposta a estímulos.
-Preparación de xeles: Mecanismos de gelificación (física, química, evaporación de disolventes).
-Propiedades dos xeles: Estruturais (morfoloxía, porosidade e distribución do tamaño de poro), mecánicas e reolóxicas (viscosidade, elasticidade e resistencia).

• Selección de materiais poliméricos e híbridos para scaffolds 2D e 3D:
-Requisitos de deseño para andamios 2D e 3D: porosidade, arquitectura tridimensional, degradación e propiedades mecánicas en función das necesidades específicas de diferentes aplicacións de enxeñaría de tecidos.
-Consideracións para a fabricación de scaffolds en función da aplicación desexada: Selección de disolventes e polímeros, parámetros de fabricación e esterilidade.

• Introdución á micro e nanobiofabricación, á microfluídica e á bioimpresión 3D:
-Conceptos de biofabricación e micro e nanobiofabricación. Orixe, estado actual e perspectivas de futuro. Técnicas de micro e nanobiofabricación. Aplicacións e posibles usos biomédicos/farmacéuticos.
-Encapsulamento de organismos vivos e células. Aplicación en terapias celulares avanzadas.
-Microfuidos, bases teóricas. Métodos de fabricación. Bases de simulación aplicadas á microfluídica. Aplicacións
-Bioimpresión 3D. Concepto, evolución, tecnoloxías e aplicacións.

Bibliografía básica:
Dumitriu, Severian, and Valentin Popa. Polymeric Biomaterials. 3rd ed. Boca Raton, FL: CRC, 2013.
Jenkins, Mike. Biomedical Polymers. Cambridge: Woodhead, 2007.
Deng, Y., & Kuiper, J. (2018). Functional 3D tissue engineering scaffolds : materials, technologies and applications. Woodhead Publishing
Pires, R. A., Pashkuleva, I., & Reis, R. L. (Eds.). (2022). Multifunctional hydrogels for biomedical applications. Wiley-VCH GmbH
Badylak, S. F. (2016). Characterisation and design of tissue scaffolds (P. Tomlins, Ed.; 1st ed.). Woodhead Publishing.

Bibliografía complementaria:
Kutz, Myer. Applied Plastics Engineering Handbook : Processing, Sustainability, Materials, and Applications. Third edition. Oxford, United Kingdom: Elsevier, 2024.
Santos, Venina dos, Rosmary Nichele Brandalise, and Michele Savaris. Engineering of Biomaterials. Cham, Switzerland: Springer, 2017.
Cui, W., Zhao, X., & Liu, S. (2022). Biofabrication for orthopedics : methods, techniques and applications. John Wiley & Sons, Inc.
Dixit, Chandra K., Ajeet Kumar Kaushik, and Ajeet Kaushik. Microfluidics for biologists. Berlin, Germany:: Springer, 2016.
Aegerter, Leventis, Koebel, Steiner III (2023). Springer Handbook of Aerogels. Springer.

COMP21: Coñecer os biomateriais poliméricos, cerámicos, vítreos, metálicos e híbridos, incluídos os nanomateriais, o seu procesado e caracterización, así como a obtención das capacidades para a súa xestión na biofabricación.

COMP22: Coñecer as ferramentas básicas de deseño 3D e procesos de fabricación aditiva, así como obter as capacidades para a súa aplicación na biofabricación.

• Lección maxistral: Clases teóricas con participación do alumnado.

• Seminarios apoiados polas TIC:
-Debate de casos prácticos en seminarios co apoio de métodos informáticos e encerados centrados na interpretación de resultados da caracterización estrutural, mecánica e reolóxica de xeles, biomateriais poliméricos e micro/nano biofabricación.
- Traballo en equipo (2-3 alumnos) que se realizará de forma presencial centrado na elección dun material polimérico ou híbrido, o proceso de xelificación correspondente e a súa caracterización para unha proposta de aplicación biomédica.

• Presentacións:
- Presentación “flash” do alumnado relacionada con biomateriais poliméricos e/ou micro/nano biofabricación.

A avaliación consistirá en:
• Exame pregunta obxectiva: Exame escrito sobre contidos básicos da materia (65% da nota). O exame da materia, que se realizará na data indicada na correspondente guía do curso, constará de preguntas tipo test e/ou de resposta curta (incluíndo problemas). Requírese obter máis do 45% da nota deste apartado para superar a materia.

• Participación activa en seminarios e avaliación de traballos (35% da nota). Avaliarase a participación activa nos seminarios. Esta avaliación realizarase mediante a resolución de cuestións e problemas formulados na clase, presentando traballos en equipo, presentacións flash e participando nos debates que poidan xurdir.

As horas de actividades formativas presenciais son 24. As horas de traballo persoal do alumno estímase en 45.

O alumno debe evitar o simple esforzo de memorización e orientar o estudo para comprender, razoar e relacionar os contidos da materia. A asistencia regular ás clases de materia e a participación activa en actividades interactivas permitirán ao alumno comprender mellor os aspectos desenvolvidos nas clases expositivas, o que facilitará a preparación para o exame final.