Mikroskopische Biomechanik
Microscopic Biomechanics

Modul MW1827 [MBM]

Dieses Modul wird durch Professur für Biomechanik (Prof. Lieleg) 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.

Modulversion vom WS 2015/6 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
WS 2015/6SS 2012

Basisdaten

MW1827 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

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

  • Allgemeiner Katalog der nichtphysikalischen Wahlfächer
GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 60 h 5 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Diese Vorlesung behandelt mikromechanische Phänomene in Biomaterialien. Ausgehend von der Stabilität einzelner chemischer und physikalischer Bindungen werden zunächst mechanische Eigenschaften einzelner Moleküle und Anwendungen der Balkengleichung auf Biopolymere besprochen. Danach werden die Arbeitsweise molekulare Motoren und deren Mechanismus der Krafterzeugung aufgezeigt, z.B. beim mikroskopischen Materialtransport oder beim Hörvorgang. Ferner werden die mechanischen Eigenschaften von Biomembranen und von Netzwerken aus Biopolymeren werden diskutiert und gezeigt, wie die Natur in diesen Systemen durch die gezielte Kombination von leicht verschiedene Molekülen ein breites Spektrum an Materialeigenschaften erzeugt. Ferner werden Unterschiede in der Mechanik von gesunden und kranken Zellen sowie die Reaktion von Zellen auf die mechanischen Eigenschaften der sie umgebenen Polymere aufgezeigt. Abschließend werden Beispiele aus dem "tissue engineering" diskutiert in dem man versucht künstliche Zell/Polymerverbände für medizinische Anwendungen zu entwickeln.

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an der Modulveranstaltung Mikroskopische Biomechanik können die Studierenden selbständig mechanische Prinzipien auf mikroskopische Prozesse in Biomaterialien anwenden. Sie beherrschen grundlegende Konzepte zur Mechanik von einzelnen Molekülen, Zellen und Zell-Polymerverbänden und sind in der Lage, das mikromechanische Verhalten von verschiedenen Biomaterialien zu bewerten.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in der technischen Mechanik (Technische Mechanik I - III) werden vorausgesetzt. Biologisches und chemisches Grundwissen (Niveau: gymnasiale Oberstufe) wird ebenfalls erwartet.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 3 Mikroskopische Biomechanik Dienstag, 08:30–11:00

Lern- und Lehrmethoden

Die Vorlesung findet als Vortrag statt. Die Vorlesungsfolien werden spätestens am Tag vor dem jeweiligen Vorlesungstermin online zum Download zugänglich gemacht, so dass sich die Studierenden während der Vorlesung ergänzende Kommentare in ihre ausgedruckten Folien eintragen können. Ausgewählte Skizzen und Schemata werden als Tafelanschrieb ergänzt. In den Übungen werden Beispielaufgaben vorgerechnet, die die in der Vorlesung behandelten Thematiken vertiefen. Fragen zu diesen Aufgaben können, neben weiteren allgemeinen Fragen, an die Übungsgruppenleiterin gestellt werden. Nach der Hälfte des Moduls wird eine 45minütige "Halbzeitwiederholung" angeboten, in der die wichtigsten bislang vermittelten Inhalte in kompakter Form rekapituliert werden.

Medienformen

Vortrag, Präsentation mit PC, Kurzvideos in englischer Sprache zur Veranschaulichung bzw. Wiederholung bereits behandelter Themen

Literatur

Die Vorlesungsfolien werden online zum Download bereitgestellt. Vertiefende Fachliteratur zu den jeweiligen Themen wird in der Vorlesung genannt bzw. ist auf den jeweiligen Folien angegeben.

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Parallel zur Vorlesung wird eine Übung angeboten. In den Übungen werden Beispielaufgaben gemeinsam erarbeitet und gelöst, die zum vertieften Verständnis der in der Vorlesung besprochenen Themen beitragen. Die Inhalte der Vorlesungen und Übungen werden nach Ablauf der Vorlesungszeit in 20-minütigen mündlichen Einzel-Prüfungen abgefragt.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.