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

Modul MW1828

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 2012/3

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

verfügbare Modulversionen
WS 2016/7WS 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. Ausgehend vom Mechanismus der Proteinbiosynthese wird das Prinzip der Selbstassemblierung verdeutlicht. Ausgewählte thermodynamische und biophysikalische Prinzipien sowie deren Implementierung in Biomaterialien werden besprochen (das chemische Potential, der osmotische Druck, Debye-Abschirmung und die Gesetzmäßigkeiten der Low-Reynolds-Welt). Diffusion als zentraler Transportmechanismus in Biomaterie sowie Regulationsmechanismen dieses Mechanismus werden besprochen. Abschließend werden die Prinzipien der elektrischen Signalübertragung in Neuronen und die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie diskutiert.

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

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

Die Inhalte der Vorlesungen 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.