主要教学内容

能力与素质

教学方法

1、生物医用材料学总论

生物医用材料学的研究任务和内容;能力培养要素;发展历史与现状;产业链与行业政策;分类与应用;生物医用材料与生物医疗器械;FDA/NMPA许可。

多学科交叉思维的初步建立;知识应用能力;分析问题的能力;全局观;社会责任感

体验诱导:以实际的临床植入体为范例,引导学生利用先修知识或生活常识进行材料学、生物学和医学方面的思考,在完成本章教学内容的同时,使学生建立材料学、生物学、医学的框架性认识,并深刻理解学习生物医用材料学的意义,激发求知欲和兴趣;通过产业链和行业政策的介绍和解读培养学生的全局观。

2、生物医用材料的物理性能

生物医用材料结晶性;晶体缺陷与材料性能;结晶性与高分子生物医用材料;晶态和非晶态材料的热转变。

分析问题的能力;从实际问题提炼理论知识的能力

现象分析:以实际应用中存在的原始问题,引导学生分析问题的实质——生物医用材料的结晶性,并讲解晶态和非晶态的相关理论知识,使学生能感性地理解结晶相关的抽象概念及其在生物医用材料的力学性能、降解性、加工性能、以及生物学功能中的重要性。

3、生物医用材料的力学性能

生理/病理环境中的力学载荷类型;力学测试模型;力学测试方法、结果与计算;断裂与破坏;改善力学性能的方法;力学分析技术;生物医用材料的力学相容性前沿研究。

分析问题能力;批判性思维能力

问题驱动:分别以软组织、硬组织替代物为例,结合软组织和硬组织的力学环境,提出生物医用材料的力学性能问题和生物医用材料的力学相容性问题,在引导学生主动学习和理解基本理论知识的同时,提高学生解决实际问题的能力。通过力学相容性前沿研究的介绍和讨论,引导学生质疑,培养批判性思维能力。

4、生物医用材料的降解

生理/病理环境下的降解;金属和陶瓷的腐蚀/降解;高分子材料的降解;生物可降解材料;降解程度测试方法。

全局性思维;社会责任感

现象分析归纳:以高分子、陶瓷、金属器械在临床应用过程中的降解现象引导学生提炼生物医用材料降解相关的基本知识和降解引起的生物学响应,增强和拓展学生对生物医用材料安全性的认识,建立把降解性引入到生物医用材料设计中的意识,以及按GB/T16886建立降解检测方法的意识。

5、生物医用材料的加工工艺

提高生物医用材料宏观性能的工艺;成型工艺;金属材料加工;陶瓷加工技术;聚合物加工技术;加工与材料性能间的关系。

自主学习能力;团队协作能力;知识迁移和融合能力

产品体验:让学生观察各种产品,如金属材料质的螺钉、骨板、多孔钽基和钛基外臼,高分子材料质的螺钉、骨支架、防粘膜,陶瓷材质的多孔支架等,学生通过自学和讨论确定各产品采用的典型加工工艺,教师引导学生思考并重点阐释加工工艺对材料物理性能、力学性能、降解性和生物学性能的影响,训练学生自主学习能力、材料学和生物学融合思考能力。

6、生物医用材料的表面特性

表面化学概念;物理化学表面改性技术;生物表面改进技术;表面性质和降解;表面图案化技术。

批判性思维

多学科交叉思维

案例分析入手,引导学生从生物学和医学的角度理解生物医用材料表面改性的重要性,举例介绍表面改性方法和技术,尤其是前沿性表面改性技术。

中期研讨

生物医用材料学中材料学部分知识的总结与综合应用

总结能力;知识融合与应用能力;团队协作能力

生物医用材料学具有学科交叉性极强,知识点很多的特点。在完成材料学部分的教学内容之后,通过学生分组梳理知识点、研讨案例的方式巩固材料学部分的知识点,形成材料学部分的知识网络。

7、蛋白质–生物医用材料相互作用

蛋白质吸附作用的热力学;蛋白质传输和吸附动力学;蛋白质吸附的可逆性;蛋白质–生物医用材料相互作用前沿研究。

知识迁移和应用能力;善于思考、探索和创新的精神

视频体验引导:通过观看血管支架手术视频和椎间融合器手术视频,引导学生思考蛋白吸附和抗蛋白吸附的重要性,然后教师系统分析蛋白质在材料表面的吸附过程,吸附过程中的经典材料学、物理化学和生物化学问题,引导学生从界面力学的角度思考蛋白质吸附过程,培养学生应用先修课程知识理解蛋白质吸附过程的能力,更为重要的是培养善于思考、探索和创新的精神。

8、细胞与生物医用材料的相互作用

细胞-表面相互作用及细胞功能;细胞外环境;细胞–环境相互作用对细胞功能的影响;黏附、铺展和迁移的模型;测定细胞–材料相互作用的实验技术。

全局性思维;社会责任感;善于思考、探索和创新的精神

疾病分析:以疾病分析切入细胞–表面相互作用过程和表面对细胞功能的影响等基本知识,引出细胞相容性这一重要概念及其评价指标,引导学生建立生物医用材料设计中的生物安全性原则,培养学生重视安全、珍爱生命的社会责任感。

9、生物医用材料植入体与急性炎症和伤口愈合

生物医用材料植入体引起的急性炎症过程;炎症反应的体外检测技术;肉芽组织的形成;异体反应;纤维囊形成;慢性炎症反应;皮肤伤口愈合;体内检测炎症反应。

知识融合与应用能力;社会责任感

植入体引起的临床急性炎症反应现象的分析入手,解析急性炎症形成的过程及其创伤修复的关系,引导学生分析生物医用材料的物理性能、力学性能和化学结构等对急性炎症反应的贡献,巩固前学知识的同时进一步增强生物安全性原则和社会责任感,培养知识应用与融合能力。