Designprinzipien in Biomaterialien - die Natur als Ingenieur
Design Principles in Biomatter - Nature as an Engineer

Modul MW1828 [DIB]

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 2015/6WS 2012/3SS 2012

Basisdaten

MW1828 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Bachelor-Niveau und Master-Niveau das in jedem Semester angeboten wird.

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

  • Allgemeiner Katalog der nichtphysikalischen Wahlfächer
GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
90 h 30 h 3 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

In dieser Vorlesung wird zunächst der Aufbau von Biomaterialen besprochen. Die Prinzipien der Selbstassemblierung werden an Beispielen des DNA-Origami, der Proteinbiosynthese und der Replikation von Viren verdeutlicht. Diffusion als zentraler Transportmechanismus in Biomaterie sowie die Regulationsmechanismen dieses Mechanismus werden diskutiert und Ladungsabschirmungseffekte durch Elektrolyte werden besprochen. Designprinzipien zum Aufbau selektiver Strukturen werden diskutiert und deren Einsatz zur Schaffung und Aufrechterhaltung von räumlichen Gradienten werden behandelt. Die Prinzipien der elektrischen Signalübertragung in Neuronen – insbesondere die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zum rein passiven Ladungstransport in Koaxialkabeln - werden diskutiert. Schließlich werden die von der Natur zur Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie verwendeten molekularen Prinzipien werden verdeutlicht und die beim Feinbau des Zytoskeletts verwendeten Designprinzipien werden aufgezeigt. Abschließend werden ausgewählte Beispiele von Biomineralisationsprozessen besprochen.

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an der Modulveranstaltung Designprinzipien in Biomaterialien verstehen die Studierenden den Aufbau einer Reihe von Biomaterialien. Sie sind in der Lage, die dabei zugrundeliegenden Designprinzipien zu analysieren und die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zum Design von technischen Materialien mit ähnlichen Aufgaben zu bewerten.

Voraussetzungen

Physikalische Grundlagen (Physik I und II, Thermodynamik) aus dem Bachelorstudium sind Voraussetzung. Biologisches und chemisches Grundwissen (Niveau: gymnasiale Oberstufe) wird ebenfalls erwartet.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

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.

Medienformen

keine Angabe

Literatur

keine Angabe

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Die Inhalte der Vorlesungen werden nach Ablauf der Vorlesungszeit in 20-minütigen mündlichen Einzel-Prüfungen abgefragt.

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.