ΕΤΥ-391
Υλικά IV - Επιστήμη Φυσικών Βιοϋλικών

Διδασκόμενη ύλη

1. Στοιχεία βιολογίας
2. Παραδείγματα βιολογικών υλικών
3. Κολλαγόνο- ζελατίνη- ελαστίνη -κερατίνες
4. Μετάξι, ιστοί αραχνών, κολλαγόνα μυδιών, αμυλοεϊδή ινίδια
5. Κυτταρίνη, άμυλο, βαμβάκι
6. Βιολογικά σύνθετα υλικά: εσωτερικά οστράκων, χιτίνη, δερμάτια, οστά, δόντια
7. Διάτομα και μαγνητοτακτικά βακτηρίδια
8. Δομή μυών και παραδείγματα μοριακών μικρομηχανών: κυτταροσκελετός, κινησίνη, βακτηριακά μαστίγια, μαστιγίνη
9. Σχεδιασμός βιομιμητικών υλικών

Μαθησιακά αποτελέσματα

Η ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει την μελέτη υλικών βιολογικής προέλευσης, της δομής και αρχιτεκτονικής τους σε μοριακό επίπεδο, των μηχανισμών αυτό-οργάνωσης και των ιδιοτήτων τους ως υλικών. Οι μαθησιακοί στόχοι τους οποίους οι φοιτητές στο τέλος του μαθήματος θα πρέπει να έχουν επιτύχει είναι οι εξής:

1. εξοικείωση των φοιτητών με τα υλικά βιολογικής προέλευσης
2. εμπέδωση των δομικών μηχανισμών που χρησιμοποιούνται από την φύση για την δημιουργία υλικών με καθορισμένες ιδιότητες
3. χρησιμοποίηση των γνώσεων αυτών για τον σχεδιασμό βιομιμητικών υλικών
4. προετοιμασία των φοιτητών για την διδασκαλία του μαθήματος των συνθετικών βιοϋλικών και των εφαρμογών τους (μάθημα ETY- 491).

Γενικές ικανότητες

• Ανάπτυξη διεπιστημονικής και κριτικής σκέψης
• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με την χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Υλικό μαθήματος

(Σημειώσεις, διαλέξεις κλπ.)

Αξιολόγηση φοιτητών

Τελική εξέταση: 100%

Ύλη εξετάσεων

Δείτε την ύλη των εξετάσεων εδώ.

Βιβλιογραφία

• C. Branden and J. Tooze, "Εισαγωγή στην δομή των πρωτεϊνών", Ακαδημαϊκές Εκδόσεις Garland. Ελληνική έκδοση: Ακαδημαϊκές Εκδόσεις Μπάσδρα, 2006

Το βιβλίο καλύπτει κατά μεγάλο μέρος την δομική / βιοχημική πλευρά του μαθήματος (50% της συνολικής ύλης). Δυστυχώς, λόγω της διεπιστημονικότητας του μαθήματος, δεν υπάρχει ακόμη βοήθημα στα Ελληνικά που να συνδυάζει την δομική πλευρά μαζί με τις μηχανικές και άλλες ιδιότητες των φυσικών βιουλικών. Χρησιμοποιείται λοιπόν συνδυασμός πρωτογενούς βιβλιογραφίας με αγγλικά βιβλία (παρακάτω).

• D. Whitford, “Proteins-Structure and Function”, Wiley, 2005
• P. R. Shewry, A.S. Tatham, A. J. Bailey, "Elastomeric Proteins: Structures, Biomechanical Properties, and Biological roles" The Royal Society and Cambridge University Press, 2003
• S. Mann, "Biomineralization: Principles and Concepts in Bioinorganic Materials Chemistry" , Oxford Chemistry Masters, 2001
• E. Gazit and A. Mitraki, "Plenty of Room for Biology at the Bottom: an Introduction to Bionanotechnology", Imperial College Press, 2013
• J.F.V. Vincent, "Structural Biomaterials", University Presses of California, Columbia and Princeton University Press (1990)
• C. Neville, "Biology of fibrous composites", Cambridge University Press (1993)
• J. Benyus, "Biomimicry: innovation inspired by Nature", Quill, William Morrow (1997)
• J. Howard, "Mechanics of the motor proteins and the cytoskeleton", Palgrave Macmillan (2001)
• S.R. Fahnestock and A. Steinbuchel, Polyamides and complex proteinaceous materials, volumes 7 and 8, in "Biopolymers", Wiley-VCH (2003)
• Vogel, S. "Comparative Biomechanics", Princeton University Press (2003)

Διαδικτυακά βοηθήματα για την κατανόηση των βιολογικών δομών

1. Proteopedia: http://www.proteopedia.org/wiki/index.php/Main_Page
2. Biotopics-molecules displayed in 3D: http://www.biotopics.co.uk/JmolApplet/jcontentstable.html
3. Molecules in motion: http://www.moleculesinmotion.com/#animations
4. Molviz: http://www.umass.edu/microbio/chime/

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

Biomaterials, Acta Biomaterialia, ACS Biomaterials Science and Engineering, ACS Applied Biomaterials