《分子工程与纳米医学》课程教学大纲

发布者:钟芳发布时间:2016-12-07浏览次数:943

一、课程信息

(一)基本信息

课程号:

课程中文名称:分子工程与纳米医学

课程英文名称:Molecular Engineering and Nanomedicine

周学时:3

分:3

先修课程:生物医学工程导论,大学化学,细胞生物学,材料有机化学,生物化学,物理化学,材料科学与工程基础,大学计算机信息技术

建议教材:无指定教材

参考资料:

1. The Science and Design of Engineering Materials, J. P. Schaffer, A. Saxena, and S. D. Antolovich, 1e, 1998

2. Molecular Engineering of Nanosystems, Ed Rietman, Springer,2001

3.《医学纳米技术与纳米医学》 ,张镇西课题组翻译,西安交通大学出版社:201312月出版 (Medical Nanotechnology and Nanomedicine, Taylor Francis Group, Harry F. Tibbals,CRC Press, 2010

4. The Handbook of Nanomedicine, Jain, Kewal, K.Humana Press, 2008

5. Nanomedicine Design of Particles, Sensors, Motors, Implants, Robots, and Devices. Ed. Mark J. Schulz, Vesselin N. Shanov, and Yeoheung Yun. Artech House, 2009

6. Nanotechnology: Volume 5: Nanomedicine. Ed. Viola Vogel. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2009

7. Nanotechnology in Biology and Medicine: Methods, devices, and applications. Ed. Tuan Vo-Dinh. Boca Raton, FL: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2007


(二)内容简介>300字)

本课程将集中介绍纳米技术的最新进展,特别是纳米技术在医疗应用方面的基本原则以及设计方法。本课程将详细讲解纳米技术的基本原理,作为设计开发具生物功能和对生理过程具有调节作用的高性能材料的理论基础;并且将重点介绍正处于临床试验和/或已实现商业化的医疗应用生物材料。

具体内容包括(教学大纲)

第一部分 课程总论

课程介绍以及纳米科学和纳米技术简介

第二部分 分子工程、纳米材料和纳米医学基础

将着重介绍分子工程、纳米材料和纳米医学概念,以及纳米工程基本原则

第三部分 纳米材料和纳米结构的分类

系统讨论用于制备各种纳米结构的纳米材料

第四部分 纳米制造技术和纳米工程技术

介绍纳米技术和用于制备各种纳米结构的方法

第五部分纳米结构的表征

介绍用于表征纳米材料的物理性质如表面和大小的技术(包括AFM, EM, Electrophoresis, BET, TGA)和确定其化学性质的方法(包括FTIR, electrochem, NMR, MS, LC

第六部分纳米技术在疾病诊断方面的应用

讨论纳米技术在体外和体内疾病诊断方面的应用:

1.微纳米流体技术和生物传感器

2.纳米体内体外成像系统

第七部分纳米技术在疾病检测和成像方面的应用

介绍基于纳米技术的疾病检测和成像系统

光学成像

1.放射性成像系统:planar, SPECTPET

2.核磁共振和CT

3.超声波成像

第八部分纳米科技在药物输送方面的应用

介绍用于治疗各种疾病的纳米药物输送系统

1.用于制备功能化纳米颗粒的化学方法和技术

2.药物输送的生物影响因素:解剖学、生理学和细胞生物学

3.细胞靶向基团及其开发

4.基于病毒的基因和药物输送系统

5.胶体分散系统、表面化学和表征方法

第九部分纳米技术在疾病控制和预防方面的应用

介绍基于纳米技术的免疫方法、血清预防法和化学预防法

第十部分纳米医学

介绍生物功能性纳米材料,深入探讨纳米医学各方面的问题及发展方向,其中包括纳米毒理学和纳米技术在临床上的应用。

1.纳米医学的重要性

2.纳米毒理学:生物系统、细胞和基因方面

3.纳米技术在临床上的应用,FDA关注的事项

第十一部分学生的关于纳米医学创新的创新提案报告

纳米医学创新提案的截止日期是第十六周

三)内容简介(英文)(可选)

This course will focus on recent advances in the development of nanotechnology, from fundamental principles to designs for medical applications. This course will provide the basic principles of nanotechnology as a foundation for the design of advanced nanostructured materials that are capable of interacting with and mediating biological processes, and will include highlights of nanomaterials that are undergoing clinical trials and/or have reached commercialization for medical applications.

Lecture Topics:

Part I. Course Overview:

Introduction to the course and introduction to nanoscience and nanotechnology

Part II. Fundamentals of molecular engineering, nanomaterials and nanomedicine

This part will serve as an introduction to the basic concepts of molecular engineering, nanomaterials and nanomedicine and the principles of nanoscale engineering.

Part III. Classes of nanomaterials and nanostructures

This part will discuss nanomaterials used to make different nanostructures.

Part IV. Nanofabrication and nanoscale engineering

This Part will service as an introduction to nanotechnology and will cover the methods for engineering different nanostructures.

Part V. Characterization of synthetic nanostructures

This part will discuss the tools and methodology for surface and size characterization (AFM, EM, Electrophoresis, BET, TGA) and chemical property characterization (FTIR, electrochem, NMR, MS, LC).

Part VI. Nanotechnology in diagnostics

This part will discuss applications of nanotechnology in diagnosing diseases in vitro and in vivo

1.Micro/nano fluidics and biosensors

2.Nanoimaging systems

Part VII. Nanotechnology in imaging and detection of diseases

This part will discuss nanotechnology-based imaging and detection systems.

1.Optical imaging

2.Nuclear Imaging systems: Planar, SPECT and PET

3.Advanced MR imaging and CT

4.Ultrasound imaging

Part VIII. Nanotechnology in drug delivery

This part will cover nanotechnology-based drug delivery systems and various issues involved.

1.Chemistries and approaches used to make functionalized nanoparticles

2.Biological Hurdles for Drug Delivery: Anatomy, physiology, and cell biology

3.Existing cell-targeting ligands and ligand discovery

4.Viral-based gene and drug delivery systems

5.Colloidal and dispersed systems; surface chemistry; characterization

Part IX. Nanotechnology in disease control and prevention

This part will cover nanotechnology-based Immunization, seroprophylaxis and chemoprophylaxis.

Part X: Nanomedicine

This segment will discuss functionalized nanomaterials used in biological systems and will discover contemporary aspects of Nanomedicine including nanotoxicology and translating nanotechnology-systems into the clinic.

1.Importance of nanomedicne

2.Nanotoxicology: systemic, cellular, and & genomic considerations

3.Translating nanomedicine into the clinic; FDA issues

Part XI: Student’s Oral Presentations of Research Proposals: “Innovations in Nanomedicine”

Innovations in nanomedicine proposals are due the 16th week


二、教学目标和学习要求(通过此课程学习,学生应该掌握的知识或者能力)

掌握分子工程、纳米材料和纳米医学的基本概念,了解纳米材料的设计开发、研究进展和新的发展思路与趋势,了解纳米材料在生物医学研究和临床医学领域已有的应用及潜在的应用领域。


三、其他(其他教师认为学生应该知晓的事项)


四、考核方式(开卷、闭卷、实验、论文、实践)

1. 期中和期末考试(闭卷)

2. 纳米医学创新研究提案2

2. 创新提案报告(2-5分钟)


五、总评成绩计算方式(平时、期中、期末各占百分之几)

纳米医学创新研究提案20%+创新提案报告20%+期中考试 (20%+期末考试(30%+平时成绩(10%