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Biosensors and Bioelectronics

Modul EI7474 [BioSensors]

Dieses Modul wird durch Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik bereitgestellt.

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Basisdaten

EI7474 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Fokussierungsrichtung Biosensorik im M.Sc. Biomedical Engineering and Medical Physics
GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
180 h 90 h 6 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Der Blockkurs beginnt mit einer Einführung in das Feld der Biosensoren, die die medizinischen und wirtschaftlichen Antriebe für wichtige Anwendungen einschließt. Wir werden grundlegende Operationsprinzipien der verschiedenen Biosensorklassen behandeln, den theoretischen Hintergrund elektrochemischer und optischer Transduktionsmechanismen angeben und die Arten biologischer Erkennungselemente, die in aktuellen Biosensoren verwendet werden, einführen. Im weiteren Verlauf werden wir die Hauptklassen und -architekturen von Biosensoren im Detail diskutieren, wobei wir Anwendungsbeispiele einschließen, die von der molekularen Detektion bis zu zellbasierten Sensoren reichen. Wir werden Einwegsensoren und Fabrikationsmethoden für point-of-care-Anwendungen hervorheben und uns letztendlich aktuelle Entwicklungen bezüglich Sensorkonzepten, die auf Einzelmolekültechniken und stochastischer Detektion beruhen, zuwenden.

Kursthemen:
• Einführung in Biosensoren: Historische Entwicklung, Anwendungen und absehbare Trends
• Einführung in biologische Erkennungselemente für Sensorkonzepte
• Physikalische Transduktionsmechanismen
• Enzymatische Sensorkonzepte und ausgewählte Beispiele (Glukoseoxidase-Enzymelektrode)
• DNA-Sensoren
• Immunosensoren
• Zell-basierte Biosensoren
• In-vivo Biosensoren
• Einwegbiosensoren in point-of-care-Anwendungen: Konzepte und Fabrikation
• Fortgeschrittene biosensorische Methoden (stochastische Detektion, Einzelmolekültechniken)

Lernergebnisse

Nach der Teilnahme an diesem Kurs, wird der Student in der Lage sein:
1. die verschiedenen Elemente biologischer Analyterkenneung und ihre Anwendung in Biosensoren zu beschreiben
2. die Hauptklassen von point-of-care-Biosensoren zu beschreiben
3. die Hauptprinzipien, die in aktuellen elektrochemischen Biosensoren verwendet werden, zu verstehen
4. bioelektronische Messungen mit Bezug zu chip-basierter Neurowissenschaft durchzuführen
5. Experimente zur stochastischen Detektion zu analysieren
6. Zell-Chip-Kopplungsexperimente zu bewerten

Voraussetzungen

Bachelor in Elektrotechnik, Physik, Chemie, Biologie oder equivalent.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Biosensors & Bioelectronics (lecture) Mo, 09:00–10:00
PR 4 Biosensors & Bioelectronics (practical class) Mo, 10:00–17:00

Lern- und Lehrmethoden

Das Modul beinhaltet einführende Blockvorlesungen (2 SWS) und ein Blockpraktikum (4 SWS). Die Vorlesungen führen die Studenten in Konzepte der Biosensorik und zellbasierten Bioelektronik ein. Während der Praktikums werden die Studenten aktuelle bioelektronische Experimente durchführen und analysieren. Hierdurch erlangen die Studenten ein tieferes Verständnis der Themen des Moduls und lernen, diese in einer Forschungsumgebung anzuwenden. In Kombination hilft dies den Studenten die oben aufgeführten Lernergebnisse zu erreichen.

Medienformen

keine Angabe

Literatur

keine Angabe

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

- schriftliches Laborprotokoll: 60%
- Laborleistung und Diskussion: 40%

Die Prüfungsleistung besteht aus einem schriftlichen Laborprotokoll, das den Inhalt und die Ergebnisse des Praktikums umfasst, sowie regelmäßigen Diskussionen mit dem Tutor (wiss. Mitarbeiter) über den Fortschritt der Experimente und die daraus resultierenden nächsten Schritte. Das schriftliche Protokoll demonstriert die Fähigkeit des Studenten, den theoretischen Hintergrund bioelektronischer Experimente zusammenzufassen und deren Ergebnisse zu analysieren und zu bewerten. Die regelmäßigen Diskussionen mit dem Tutor geben ein Maß für die Fähigkeit des Studenten einem experimentellen Konzept innerhalb eines gegebenen Rahmens zu folgen und Herausforderungen an der Schnittstelle zwischen Elektronik und Biologie zu identifizieren.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

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