Procesos de biofabricación avanzada II

O obxectivo da materia é proporcionar ao alumno coñecementos que lle permitan comprender os fundamentos da biofabricación avanzada:

• Coñecer as principais tecnoloxías para a fabricación de estadas e órganos 2D e 3D mediante biofabricación.

• Familiarizarse coas técnicas actuais e emerxentes para a elaboración e caracterización de andamios 2D e 3D.

A. CLASES TEÓRICAS (10 horas)
Bloque temático I: Scaffolds 2D e 3D
Tema 1. Técnicas de elaboración de scaffolds 2D e 3D. Tecnoloxías de fusión. Tecnoloxías de separación de fases. Tecnoloxías de espumado. Tecnoloxías de liofilización. Tecnoloxías de impresión 2D e 3D. Tecnoloxía de fluídos supercríticos.
Tema 2. Técnicas de caracterización estrutural de andamios 2D e 3D. Porosidade e interconectividade. Porosimetría de mercurio. Adsorción-desorción de nitróxeno. Microtomografía computarizada.
Tema 3. Procesos de esterilización. Clasificación. Esterilización térmica. Esterilización por radiación. Esterilización por axentes químicos. Tecnoloxías de esterilización emerxentes. Control de procesos e controis de esterilidade.

Bloque temático II: Deseño de materiais avanzados.
Tema 4. Introdución á fabricación aditiva (tipos de técnicas). Fabricación aditiva para a fabricación de implantes, próteses e scaffolds personalizados.
Tema 5. Materiais empregados na fabricación aditiva (cerámicas, metais, polímeros, naturais e compostos). Materiais sensibles a estímulos externos e intelixentes.
Tema 6. Métodos para mellorar as propiedades biolóxicas e funcionais das estadas. Modificación superficial de scaffolds: Biofuncionalización, Modificacións topográficas. Scaffolds 4D.

Bloque temático III: Bioimpresión 3D e 4D
Tema 7. Tecnoloxías de bioimpresión: tipos de impresoras 3D utilizadas na bioimpresión. Procesos de bioimpresión: extrusión, deposición por inxección, estereolitografía, DLP, LIFT. Materiais empregados na bioimpresión: scaffolds, hidroxeles, células vivas, etc.
Tema 8. Desenvolvemento da Bioimpresión 4D: Concepto de impresión 4D e a súa aplicación na biofabricación. Materiais e reactivos utilizados na bioimpresión 4D. Potencial e retos da bioimpresión 4D en comparación coa 3D.
Tema 9. Estratexias de deseño en bioimpresión: deseño asistido por ordenador (CAD) para bioimpresión. Optimización de topoloxía. Consideracións biomecánicas e biolóxicas no deseño de estruturas impresas.

Bloque temático IV. Microfluídica para órganos-on-a-chip.
Tema 10. Tecnoloxías de fabricación de dispositivos organ-on-a-chip. Etapas e procesos implicados.


B. CLASES INTERACTIVAS - Seminarios (11 horas)
-Seminario 1. Estratexias emerxentes para a elaboración de andamios 3D
-Seminario 2. Caracterización microestrutural de estadas
-Seminario 3. Esterilización de andamios 2D e 3D.
-Seminario 4. Biomateriais máis utilizados no deseño de próteses, implantes e andamios.
-Seminario 5. Métodos para mellorar as propiedades biolóxicas dos andamios en enxeñaría de tecidos.
-Seminario 6. Métodos de incorporación de nanoestruturas no deseño de estadas.
-Seminarios 7 e 8. Bioimpresión 3D/4D. Técnicas de impresión máis utilizadas. Factores a ter en conta. Casos prácticos de aplicacións biomédicas.
-Seminarios 9, 10 e 11. Casos prácticos de aplicación. Caracterización dos dispositivos, parámetros a ter en conta.

C. CLASES DE LABORATORIO (3 horas)
Obradoiro de compoñentes e funcionamento de equipamentos de preparación (bioimpresión 3D e fluídos supercríticos) e caracterización de andamios 2D e 3D

D. TITORÍA
Obradoiro de resolución de dúbidas sobre o tema

-Deng, Y., & Kuiper, J. (2018). Functional 3D tissue engineering scaffolds : materials, technologies and applications. Woodhead Publishing.

-Micro and Nanoengineering of the Cell Microenvironment : Technologies and Applications (2008). Ali Khademhosseini, Jeffrey Borenstein, Mehmet Toner. Artech House.

-3D Bioprinting: Principles and Protocols (2020). Jeremy M. Crook. Springer Nature.

-3D Bioprinting in Medicine (2019). Murat Guvendiren. Springer Cham

-Towards 4D Bioprinting (2023). Adrian Neagu. Academic Press

-Microfluidics and Multi Organs on Chip, P.V.Mohanan, 2022 Springer Nature Singapore, ISBN 9789811913792, 9811191379X,

-Lab-on-a-chip fabrication and application, M.Stoycheva, R. Zlatev, 2016,IntechOpen, ISBN 9535124579, 9789535124573

-Biomaterials (2014). Véronique Migonney. Wiley, 2014.

-Additive manufacturing (2021), Juan Pou, Antonio Riveiro, Paulo J Davim. Elsevier.

-Micro and Nanoengineering of the Cell Microenvironment : Technologies and Applications (2008). Ali Khademhosseini, Jeffrey Borenstein, Mehmet Toner. Artech House.

COMP23: Coñecer biomateriais con propiedades avanzadas e intelixentes, así como obter capacidades para a súa xestión na biofabricación.
COMP25: Coñecer as principais tecnoloxías de fabricación e caracterización de estadas e órganos 2D, 3D, así como a obtención de capacidades para a súa aplicación en biofabricación avanzada.

• Lección maxistral: Clases teóricas con participación do alumnado

• Presentacións apoiados en TIC: Debate de casos prácticos en seminarios apoiados en métodos informáticos e encerados.

• Prácticas con apoio das TICs: Demostracións de uso de softwares para a caracterización de estadas en biofabricación.

• Prácticas de laboratorio: Demostracións do uso dos equipamentos utilizados para o desenvolvemento de estadas en biofabricación.

As prácticas da materia realizaranse na Universidade de Santiago de Compostela e o alumno deberá desprazarse ata alí polos seus propios medios.

A avaliación consistirá en:

• Exame pregunta obxectiva: Exame escrito sobre contidos básicos da materia (60% 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 clases prácticas, avaliación de presentacións e observación sistemática (40% da nota). Esta avaliación realizarase en base á participación activa en prácticas de laboratorio (10%), presentando traballos (20%), e por observación sistemática (10%) de resolución de cuestións e problemas plantexados na clase e participación 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.