Рабочая программа дисциплины Полимеры медико-биологического назначения Направление подготовки 020100 Химия Профиль подготовки

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет

имени Н.Г. Чернышевского»

УТВЕРЖДАЮ:

проректор по учебно-методической работе

д.филол.н., профессор Е.Г. Елина

"__" __________________20__ г.


Рабочая программа дисциплины

Полимеры медико-биологического назначения

Направление подготовки

020100 – Химия
Профиль подготовки

Высокомолекулярные соединения

Бакалавр
Форма обучения

Очная

Саратов,

К настоящему времени исследования, связанные с применением полимеров в медицине и фармакологии, сложились в новое самостоятельное направление современной науки о полимерах.

Целями освоения дисциплины «Полимеры медико-биологического назначения» являются:

– формирование у обучающихся компетенций, связанных с пониманием проблематики в области полимеров медицинского назначения,

– приобретение знаний в области синтеза полимеров медицинской степени чистоты, направленного биологического действия и с заданным сроком пребывания в организме,

– получение знаний о физико-химических и биохимических аспектах биосовместимости и тромборезистентности полимерных материалов медицинского назначения,

– знакомство с полимерной фармакологией,

– формирование навыков коллективной (парной и групповой) работы при выполнении химического эксперимента,

– формирование навыков работы на современной учебно-научной аппаратуре при проведении химических экспериментов,

– формирование навыков самостоятельной работы с учебными и учебно-методическими материалами, профессиональной научной литературой.

Дисциплина «Полимеры медико-биологического назначения» (Б3.В.2) является вариативной профильной дисциплиной профессионального (специального) цикла Б.3 подготовки бакалавров по направлению 020100 «Химия», профиль подготовки «Высокомолекулярные соединения» и преподается в 6 семестре.

Материал дисциплины базируется на знаниях, умениях и навыках, приобретенных при освоении базовых дисциплин «Неорганическая химия», «Аналитическая химия», «Органическая химия», «Физическая химия», «Высокомолекулярные соединения» профессионального (специального) цикла ФГОС ВПО по направлению подготовки 020100 «Химия» и вариативной профильной дисциплины «Современные подходы к синтезу полимеров» ООП ВПО по направлению подготовки 020100 «Химия», профиль «Высокомолекулярные соединения».

Для успешного освоения дисциплины обучающийся должен владеть знаниями о строении, свойствах и классификации высокомолекулярных соединений, химических свойствах и превращениях макромолекул, их поведении в растворах, иметь представление о структуре и основных физических свойствах полимерных тел, владеть навыками приготовления растворов полимеров, проведения реакций полимераналогичных превращений, уметь проводить титрометрический, гравиметрический и др. анализы, метрологическую обработку результатов эксперимента.

Приобретенные в рамках дисциплины «Полимеры медико-биологического назначения» знания, умения и навыки необходимы для их последующего применения при освоении вариативных дисциплин профиля «Высокомолекулярные соединения», прохождения учебной ознакомительной и химико-технологической практик, выполнения выпускной квалификационной (бакалаврской) работы в 8 учебном семестре.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Полимеры медико-биологического назначения»

–  классификацию полимеров медицинского назначения,

–  требования, которым должны удовлетворять полимерные материалы медико-биологического назначения,

–  методы синтеза полимеров медицинской степени чистоты, направленного биологического действия и с заданным сроком пребывания в организме,

–  физико-химические и биохимические аспекты биосовместимости и тромборезистентности полимерных материалов медицинского назначения,

–  основные закономерности синтеза полимерных физиологически активных веществ и их поведения в организме;

–  получать из полимеров медицинские субстанции различных морфологических форм (растворы, гели, пленки, капсулы и др.),

–  определять сорбционную емкость полимерных сорбентов,

–  определять размер и концентрацию надмолекулярных частиц в растворах полимеров, используемых в качестве крове- и плазмозаменителей,

–  снимать спектры физиологически активных высокомолекулярных веществ и определять их концентрацию в растворе,

–  оценивать растворимость, биодеградацию и другие свойства медицинских полимерных материалов,

–  работать на современной учебно-научной аппаратуре при проведении химических экспериментов;

владеть:

–  методами получения полимеров и полимерных материалов медико-биологического назначения,

–  способами получения интерполимерных комплексов физиологически активных веществ,

–  навыками эксперимента по получению полимерных растворов, гелей, пленок, микрокапсул и т.п.,

–  навыками эксперимента по получению таблетированных лекарственных форм с использованием полимерных связующих,

–  навыками эксперимента по изучению ликвации лекарственного вещества из полимерной матрицы,

–  навыками коллективной (парной и групповой) работы при выполнении химического эксперимента.

– навыками самостоятельной работы с учебными и учебно-методическими материалами, профессиональной научной литературой.

Аппараты «искусственная почка», их основные функции и принцип действия. Функционирование естественной почки, отличие «искусственной» почки от естественной. Полимерные мембраны для диализа крови и предъявляемые к ним требования. Проблематика в области создания новых мембран для гемодиализа и гемосорбции.

При освоении дисциплины «Полимеры медико-биологического назначения» используются:

–  традиционные образовательные технологии (лекции, лабораторные работы),

– современные активные формы проведения занятий, включающие обучение на основе учебных дискуссий по темам «Биоинертные и биоассимилируемые полимеры как имплантанты в восстановительной хирургии», «Полимерные покрытия: способы получения, функции и назначения», «Нетканые материалы из полимерных нановолокон», «Трансдермальные лекарственные системы на основе полимерной матрицы», опережающей самостоятельной работы (рефераты), а также систем обучения профессиональным навыкам и умениям. Предусмотрены встречи с представителями российских и зарубежных компаний, учеными из профильных учреждений РАН.

Самостоятельная работа студентов предполагает:

–  составление опорных конспектов по разделам дисциплины,

–  освоение теоретического материала [1, 2],

– подготовку к лабораторным работам (учебно-методические рекомендации по выполнению лабораторных работ приведены в приложении 1),

–  оформление лабораторных работ,

–  подготовку к учебным дискуссиям,

–  написание реферата,

–  поиск информации в сети Интернет и библиотеках (ЗНБ СГУ, кафедральная библиотека и др.),

–  подготовку к текущему и итоговому контролю.

Форма итогового контроля – экзамен (билеты в приложении 2).

6.1. Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Биоинертные и биоассимилируемые полимеры как имплантанты в восстановительной хирургии, их назначение. (Деловая игра №1)

2. Полимерные покрытия: способы получения, функции и назначения. (Деловая игра №2)

3. Нетканые материалы из полимерных нановолокон. (Деловая игра №3)

4. Трансдермальные лекарственные системы на основе полимерной матрицы. (Деловая игра №4)

5. Сложности, возникающие при создании аппаратов «искусственные легкие» мембранного типа и их причины.

6. Способы оценки и пути достижения биосовместимости полимерных материалов и изделий медико-биологического назначения.

7. Фармакологический аспект использования полимеров в медицине.

8. Реакции, применяемые в синтезе физиологически активных полимеров.

11. Липосомы, модифицированные полимерами.

12. Полимерные лекарственные вещества поликатионной и полианионной структуры, их особенности и свойства.

13. Биодеградируемые синтетические и искусственные полимеры.

14. Полимерные матриксы для тканеинженерных конструкций.

6.2. Темы рефератов

1. Структура и свойства электропряденых полимерных нановолокон и нетканых материалов на их основе, используемых в регенеративной медицине.

2. Матриксы и скаффолды из биополимеров как основа создания тканеинженерных конструкций.

3. Новые перспективные полимеры для создания оболочек нано-, микро- и макрокапсул.

4. Биодеструкция полимеров медико-биологического назначения в присутствии биологически активных веществ.

5. Применение полисахаридов для создания фармакологических форм.

6. Новые способы получения энтеросорбентов.

7. Композиционные биоматериалы медицинского назначения.

8. Особенности сорбционных свойств раневых покрытий из природных и искусственных полимеров.

9. Полимеры в биологически активных системах.

10. Хитозан – перспективный биополимер для создания материалов и изделий медицинского, фармакологического и косметологического назначения.

11. Полимерные матриксы для доставки биологически активных веществ в зону запланированной локализации.

12. Нано- и микродисперсии биодеградируемых полимеров как основа инъекционных форм для трудно растворимых лекарственных веществ.

6.3. Вопросы к учебной дискуссии «Полимерные дисперсные системы медико-биологического назначения»

2. Получение полимерных микросфер методом гетерофазной полимеризации.

3. Иммобилизация биолигандов на поверхности полимерных микросфер путем физической адсорбции.

4. Ковалентная иммобилизация биолигандов на поверхность полимерных носителей.

5. Применение полимерных микросфер.

6. Полуколичественные методы (тесты), проводимые при участии частиц полимерных суспензий.

7. Комплексные методы анализа биоспецифических взаимодействий, при участии полимерных микросфер.

8. Методы определения размера частиц микросфер.

1. Проблематика полимерного биоматериаловедения.

2. Классификация полимеров медико-биологического назначения.

3. Требования, предъявляемые к полимерным материалам медицинского назначения.

4. Полимеры медико-технического назначения. Ассортимент и области применения.

5. Основные требования, предъявляемые к полимерам и материалам, используемым в производстве изделий медтехники.

6. Методы получения полимеров медицинской степени чистоты для изготовления материалов медико-технического назначения. Примеры.

7. Классификация полимеров, используемых для изготовления материалов для восстановительной хирургии.

8. Требования, предъявляемые к полимерам для внутреннего протезирования. Примеры синтеза.

9. Биологически совместимые полимерные материалы. Способы оценки биосовместимости.

10. Требования, предъявляемые к биологически совместимым полимерам. Возможные отрицательные действия синтетических и искусственных полимеров на организм и кровь.

11. Биодеструкция (биодеградация) полимеров в живом организме.

12. Антитромбогенные полимерные материалы.

13. Функционирование аппаратов «искусственные легкие». Полимерные материалы, используемые в качестве мембран в аппаратах «искусственные легкие», и предъявляемые к ним требования.

14. Аппараты «искусственная почка», их основные функции и принцип действия. Проблематика в области создания новых мембран для гемодиализа и гемосорбции.

15. «Искусственная кожа» (раневые биопокрытия) на полимерной основе как средство при лечении ожогов и других дефектов кожного покрова.

16. Морфологические формы раневых биопокрытий (пленки, губки, матриксы, скаффолды, тканеинженерные конструкции). Требования, предъявляемые к раневым биопокрытиям.

17. Контактные линзы. Преимущества мягких линз перед твердыми.

18. Полимерные лекарственные вещества. Особенности полимерной фармакологии.

19. Классификация физиологически активных полимеров.

20. Требования, предъявляемые к полимерным лекарственным средствам.

21. Стратегия и тактика синтеза физиологически активных полимеров.

22. Природные и синтетические иммуноадъюванты. Механизмы, лежащие в основе иммуностимулирующей активности полимерных адъювантов.

23. Примеры получения сополимеров, продуцирующих интерферон (сополимеры малеинового ангидрида с дивиниловым эфиром, винилметиловым эфиром, винилацетатом, стиролом).

24. Инсулин, естественная регуляция обмена гликогена инсулином.

25. Полимерные энтеросорбенты: микрокристаллическая целлюлоза, полифепан.

26. Противоопухолевые полимерные лекарственные препараты: лентинан, «малый» лентинан, склероглюкан.

27. Средства парентерального белкового питания: полиамин.

28. Фармакологический и медицинский аспект применения гетерополисахаридов хитина и хитозана.

29. Полимерные покрытия. Классификация полимерных покрытий. Функции полимерных покрытий.

30. Диффузионные и эродируемые полимерные формы с контролируемым выделением физиологически активных веществ.

31. Способы получения полимерных покрытий для таблетированных форм лекарственных препаратов с целенаправленным транспортом в требуемую область организма.

32. Пролонгаторы. Функции системы пролонгированного введения лекарственных веществ.

33. Основные закономерности поведения в организме лекарственных препаратов, химически связанных с полимерным носителем.

34. Требования, предъявляемые к полимерам-носителям. Основные синтетические полимеры-носители.

35. Полимеры для микрокапсулирования. Основные функции микрокапсул (наночастиц).

36. Транспорт лекарственных веществ из микрокапсулы.

37. Способы изготовления микрокапсул.

38. Практические примеры микрокапсулирования: получение этилцеллюлозных микрокапсул ацетилсалициловой кислоты, ацетофталатных микрокапсул фенацетина и желатиновых микрокапсул фенобарбитала.

41. Классификация крове- и плазмозаменителей: противошоковые, дезинтоксикационные крове- и плазмозаменители, препараты парентерального питания.

42. Требования, предъявляемые к полимерным плазмо- и кровезаменителям различного действия.

43. Примеры крове- и плазмозаменителей с собственной физиологической активностью: полиглюкин, гемовинил, желатиноль, гемацел, белковые препараты, гемодез, полидез, реополиглюкин и др.

44. Использование полимеров в качестве связующих паст, мазей, кремов и пластырей.

45. Полимерные лекарственные пленки, губки, порошки. Использование полимеров для стабилизации эмульсий и суспензий.

46. Использование высокомолекулярных соединений для консервации трансплантантов, мозговой ткани и крови.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «Полимеры медико-биологического назначения»

Основная литература

[1] Штильман М.И. Полимеры медико-биологического назначения. М.: ИКЦ «Академкнига». 2006. 400 с.

[2] Хенч Л., Джонс Д. Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей. М.: Техносфера. 2007. 304 с.

Дополнительная литература

[3] Научные основы химической технологии углеводов / Под ред. А.Г. Захарова. М.: Изд-во ЛИКИ. 2008. 528 с.

[4] Тиноко И., Зауэр К., Вэнг Дж., Паглиси Дж. Физическая химия. Принципы и применение в биологических науках. М.: Техносфера. 2005. 744 с.

[5] Шиповская А.Б. Методы выделения и свойства природных полисахаридов: Учеб. пособие. Саратов: Изд-во «КУБиК». 2010. 60 с.

[1] Электронное учебное пособие

Матвеев А.Т., Афанасов И.М. Получение нановолокон методом электроформования: Учеб. пособие для студентов. М.: МГУ, НОЦ по нанотехнологиям. 2010.

[2] Программы Microsoft Office 2007, СhemDraw

[3] Интернет порталы научной литературы

химические журналы: https://www.abc.chemistry.bsu.by/current/default.htm

книги по химии: https://www.knigka.info/category/himikal/

базы данных: https://www.ineos.ac.ru/rus/home.html

1. Учебная аудитория для чтения лекций.

2. Оверхед-проектор для демонстрации иллюстрационного материала.

3. Учебная лаборатория №32 для выполнения лабораторных работ, оснащенная необходимым оборудованием

4. Образцы полимеров, растворители и другие химические реактивы.

5. Химическая посуда.

6. Персональный компьютер.

7. Учебно-методические разработки для изучения теоретического материала, подготовки к практическим работам и отчетам по ним.

8. Кафедральная библиотека с научной литературой.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций ООП ВПО по направлению 020100 - «Химия» профилю подготовки «Высокомолекулярные соединения».

д.х.н., зав. базовой кафедрой полимеров А.Б. Шиповская

от «___» «______________» 20___ года, протокол № ____ .

Зав. базовой кафедрой А.Б. Шиповская

Директор Института химии О.В. Федотова