СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ,

КЛЕТОЧНОЙ И ТКАНЕВОЙ

ИНЖЕНЕРИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ

Красноярск

ИПК СФУ

2011

Учебное издание

Волова Татьяна Григорьевна, Шишацкая Екатерина Игоревна,

Франк Людмила Алексеевна

Введение

Целью методических указаний по изучению курса «Материалы для ме­дицины, клеточной и тканевой инженерии» является обеспечение эффектив­ности самостоятельной работы студентов на основе усвоения материала курса лекций, выполнения лабораторных работ, подготовки рефератов и работы с литературой на основе рациональной организации ее изучения.

Задачи настоящих методических указаний по изучению дисциплины включают:

• активизацию самостоятельной работы студентов;
• содействие развитию творческого отношения студентов к учебе;
• выработку умений и навыков рациональной работы с литературой;
• обеспечение контроля за ходом самостоятельной работы студентов и ее результатами;
• управление познавательной деятельностью студентов.

Актуальность и значимость учебной дисциплины «Материалы для ме­дицины, клеточной и тканевой инженерии» при подготовке магистров по на­правлению «Биология» основывается на том, что создание экологически чис­тых материалов с полезными свойствами остается одной из ключевых про­блем современности. Наиболее актуален поиск специализированных биосо­вместимых материалов для сформировавшегося в последние годы нового на­правления биоматериаловедения – клеточной и тканевой инженерии, свя­занного с разработкой биоискусственных органов. Исследования в области новых биоматериалов являются одним из актуальных направлений, соответ­ствуют задачам и уровню развития науки, технологий и техники РФ и пе­речню критических технологий Российской Федерации, в котором приори­тетным направлением являются «Технологии создания биосовместимых ма­териалов». Эти исследования реализуются на стыке медицины, химии высо­комолекулярных соединений, биотехнологии, биофизики, молекулярной и клеточной биологии и включают в себя следующие взаимосвязанные задачи:

1. разработку новых материалов, методов модификации и перера­ботки их в специализированные изделия биомедицинского назначения;
2. изучение механизма взаимодействия биоматериалов с кровью и тканями; оценку физико-химических и медико-биологических свойств био-материалов и изделий из них;
3. экспериментальное исследование и обоснование для применения новых материалов и изделий.

Цель курса - дать знания о новейших направлениях биотехнологической науки и практики, интегрирующих потенциал биомедицинского материаловедения, клеточных культур и технологий, тканевого инжиниринга, наиболее перспективных технологиях реконструктивной биомедицины.

Дисциплина «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» относится к циклу М.3. – профессиональный цикл по направлению подготовки магистров 020400.68 «Биология», программа подготовки 020400.68.01 «Микробиология и биотехнология», укрупненной группы 020000 «Естественные науки».

Студенты в результате обучения должны освоить приемы и способы решения конкретных задач из различных областей медицинского материаловедения, клеточной и тканевой инженерии; сформировать умения выделить конкретное, ключевое содержание прикладных задач будущей деятельности (потенциала биологических агентов на базе новейших биотехнологий: в области функционирующих клеток, в том числе стволовых, основных принципах медицинского материаловедения, способах выделения и ведения клеточных культур in vitro, их применения для реконструктивной медицины и конструирования биоискусственных органов). В результате освоения дисциплины студенты должны приобрести комплекс знаний и умений в сфере новейших разделов биотехнологии - клеточных технологии и тканевой инженерии.

Главными задачами изучения дисциплины являются следующие:

формирование у студентов знаний и умений в сфере современных целей и задач биомедицинского материаловедения;

формирование у студентов знаний и умений в сфере новейших реконструктивных технологий, базирующихся на достижениях клеточных культур, технологий и тканевой инженерии.

В результате освоения учебной дисциплины студенты приобретают

знания:

• научных основ биоматериаловедения;
• основных направлений производства, разработки и модификации новых биоматериалов;
• основ процессинга материалов для получения специализированных изделий;
• понятий биосовместимости и методов тестирования биологической безопасности материалов и изделий;
• научных основ технологий и потенциала клеточных культур;
• методологии инженерии органов и тканей.

умения:

• ориентироваться в современных направлениях и новейших методах биотехнологии (биомедицинском материаловедении, технологиях клеточных культур, тканевой инженерии и конструирования биоискусственных органов);
• использовать знания разделов новейших разделов биотехнологии при изучении специальных дисциплин;
• применять полученные знания для повышения качества жизни людей;
• использовать полученные данные при написании рефератов, статей, научных проектов.

Дисциплина формирует следующие компетенции магистров:

В результате освоения указанной магистерской программы выпускник должен обладать следующими компетенциями:

а) общекультурные компетенции (ОК):

• ОК-1: способен к творчеству (креативность) и системному мышлению;
• ОК-2: способен к инновационной деятельности;
• ОК-3: способен к адаптации и повышению своего научного и культурного уровня;
• ОК-4: понимает пути развития и перспективы сохранения цивилизации, связь геополитических и биосферных процессов, проявляет активную жизненную позицию, используя профессиональные знания;
• ОК-5: проявляет инициативу, в том числе в ситуациях риска, способен брать на себя всю полноту ответственности способен к поиску решений в нестандартных ситуациях;
• ОК-6: способен самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности.

б) профессиональные (ПК): общепрофессиональные:

• ПК-1: понимает современные проблемы биологии и использует фундаментальные биологические представления в сфере профессиональной деятельности для постановки и решения новых задач.
• ПК-2: знает и использует основные теории, концепции и принципы в избранной области деятельности, способен к системному мышлению.

в) в соответствии с видами деятельности:

• ПК-12: применяет методические основы проектирования и выполнения полевых и лабораторных биологических и экологических исследований с использованием современной аппаратуры и вычислительных комплексов (в соответствии с целями магистерской программы), генерирует новые идеи и методические решения.

Трудоемкость дисциплины составляет 3,0 зачетные единицы/108 часов.

Для освоения данного курса необходимы базовые знания, которые студенты должны получить по биохимии, микробиологии, биотехнологии, генетике. В ходе освоения курса студенты применяют знания и используют навыки, полученные в рамках обучения по программе Большого практикума по биотехнологии, лекционного курса и практикума «Введение в биотехнологию». Компоненты УМКД курса «Современные проблемы и методы биотехнологии» служат основой для освоения студентами дисциплины «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии».

Знания, получаемые по данной дисциплине, интегрируют достижения и умения в области цитологии, молекулярной биологии и молекулярной гене-тики, новейших направлений и методов биотехнологии, спецкурсов по клеточной и генетической инженерии.

Компоненты УМКД курса «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» служат основой:

• для освоения студентами дисциплины «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии»;
• подготовки магистерских диссертаций, тематика которых соответствует уровню науки и техники в области биомедицинского материаловедения, клеточной и тканевой инженерии;
• получения фундаментальной основы, необходимой для проведения на высоком методическом уровне научно-исследовательских работ в области современной биотехнологии, а также подготовки высококвалифицированных специалистов для производственной деятельности в образовательных и научно-исследовательских учреждениях, медико-биологических лабораториях и клинических учреждениях.

Приводится график выполнения самостоятельных работ, в котором отражается связь выполнения самостоятельных работ с другими видами занятий по дисциплине. Представляется график выполнения самостоятельных работ в течение семестра с указанием сроков выполнения и защиты самостоятельных работ.

1. Структура учебно-методического

комплекса «Материалы для медицины,

клеточной и тканевой инженерии»

Курс «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» изучается в течение одного семестра на втором курсе магистратуры. Объем дисциплины и виды учебной работы по курсу приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Вид учебной работы	Всего зачетных единиц (часов)	Семестр
		12
Общая трудоемкость дисциплины	3,0 (108)	3,0 (108)
Аудиторные занятия:	0,67 (24)	0,67 (24)
лекции	0,22 (8)	0,22 (8)
лабораторные работы (ЛР)	0,44 (16)	0,44 (16)
Самостоятельная работа:	1,33 (48)	1,33 (48)
изучение теоретического курса (ТО)	1,22 (44)	1,22 (44)
реферат	0,1	0,1
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	экзамен	экзамен

Учебной программой дисциплины «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» предусмотрено 44,4 % объема времени изучения материала на самостоятельную работу студентов. Данный вид работы является обязательным для выполнения. При самостоятельном выполнении различных видов заданий студент учится самостоятельно принимать решения, разбирать и изучать новый материал, работать с периодической научной литературой.

1. Структура самостоятельной работы по дисциплине

Самостоятельная работа по курсу «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» включает (табл. 1.1):

• самостоятельное изучение теоретического материала с использованием рекомендуемой литературы;
• подготовку к выполнению и защите лабораторных работы ;
• написание и защиту рефератов ;
• самотестирование.

По каждому виду работы студент должен выполнить задания, приведенные в настоящих методических указаниях и согласованные с преподавателем. Выполненные задания оформляются в соответствии с требованиями оформления студенческих текстовых документов и сдаются преподавателю в соответствии с графиком самостоятельной работы (прил. 3).

Разделы дисциплины и виды занятий в часах (тематический план занятий), в том числе и отводимых на самостоятельное изучение, курса «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» представлены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

№ п/п	Разделы дисциплины	Лекции, зачетные единицы (часы)	ЛР, зачетные единицы (часы)	Самостоятельная работа, зачетные единицы (часы)	Формируемые компетенции
1	2	3	4	5	6
1	Модуль 1 Введение в предмет «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии»	0,03 (1)	0,06 (2)	0,17 (6)	ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6 ПК – 1, 2, 12
2	Модуль 2 Материалы медико-биологического назначения	0,03 (1)	0,12 (4)	0,28 (10)	ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6 ПК – 1, 2, 3, 12
3	Модуль 3 Методы изучения материалов биомедицинского назначения	0,03 (1)	0,06 (2)	0,17 (6)	ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6 ПК – 1, 2, 3, 12
4	Модуль 4 Тканевая реакция на имплантаты	0,03 (1)	0	0,11	ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6 ПК – 1, 2, 3, 12
5	Модуль 5 Механизмы биодеструкции имплантатов	0,03 (1)	0	0,11	ОК – 1, 2, 3, 4, 5, 6 ПК – 1, 2, 3, 12

Основные принципы изучения курса «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» с помощью учебно-методического комплекса  включают:

1. Изучение теоретического материала курса, используя электронный конспект лекций, и, при необходимости, список рекомендуемой литературы.

Для лучшего усвоения курса «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» дан понедельный календарный график изучения курса на семестр, рекомендовано придерживаться этого графика.

2. После изучения нескольких разделов (модулей) теоретического курса студент готовит рефераты с учетом настоящих методических рекомендаций и осваивает самостоятельно дополнительные теоретические темы согласно разработанной программе дисциплины.

3. Освоение теоретического курса сопровождается выполнением студентами лабораторных работ, для которых разработаны специальные методические указания. В лабораторных работах эксперименты выполняются посредством применения приборов, установок и биологических агентов, способные обеспечить приобретение практических навыков и закрепить полученные теоретические знания. Для этого каждому лабораторному заданию предшествует специальный раздел - теоретическое введение, объясняющее значимость и методологию поставленных задач. После выполнения и оформления каждой лабораторной работы в конце темы методических указаний приведены контрольные вопросы для закрепления приобретаемых навыков и умений.

4. Для выявления пробелов в знаниях у студентов в ходе освоения теоретического материала по каждому теоретическому модулю дисциплины «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» следует использовать автоматизированную систему тестов, которые разработаны для каждой главы курса и позволяют оценить степень усвоения теоретического материала студентами. Показателем качества знаний студентов служат также результаты оценки преподавателем реферата.

Семестр завершается зачетом по дисциплине.

Для сдачи зачета студенты должны освоить материал лекционного курса и дополнительные теоретические темы дисциплины, предназначенные для самостоятельного изучения. После изучения теоретического материала студенты должны успешно пройти все тесты по изучаемым темам в режиме автоматизированного тестирования на компьютере (Uni-test); выполнить на положительную оценку лабораторные работы и задания, оформить и защитить два реферата по темам курса, предлагаемым в соответствующие периоды семестра, предусмотренные промежуточным контролем в семестре.

Студенты, получившие допуск к зачету, готовятся к нему, используя список контрольных вопросов.

2. МЕТОДИКА РЕАЛИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
   ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КУРСА

1. Рекомендации для самостоятельного изучения

теоретического материала курса

Теоретический материал осваивается студентами не только на лекциях, но также и в ходе самостоятельной работы.

В программе дисциплины выделен модуль для самостоятельного изучения теоретического материала. Для этого по каждому модулю дисциплины обозначены конкретные темы и дан список рекомендованной литературы. Изучение теоретического материала проводится по лекциям, прослу-шиваемым студентами в аудитории, а также представленным в электронном виде в соответствии с программой дисциплины.

В этом разделе учебной программы также реализуется модульная система. Для этого по каждому модулю дисциплины обозначено, кто выдает и проверяет выполненную работу, даны конкретные темы для самостоятельного изучения и ссылки на рекомендованную литературу с указанием конкретных глав (табл. 2.2).

При самостоятельном изучении теоретического курса студентам необходимо:

1. Самостоятельно изучить темы теоретического курса в соответствии с учебной программой дисциплины;
2. Подготовить устные ответы.

Самостоятельная работа выполняется студентами на основе учебно-методических материалов дисциплины, приведенных в разделе 4 программы. Самостоятельно изучаемые вопросы курса включаются в экзаменационные билеты.

Темы для самостоятельного изучения по дисциплине «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.1

№ п/п		Номер раздела дисциплины	Темы для самостоятельной работы, трудоемкость
1		Модуль 1 Введение в предмет «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии»	Тема 1.1. Актуальность и потребности в новых биоматериалах Тема 1.2. Классификация современных биоматериалов Тема 1.3. Синтетические и природные полимеры Тема 1.4. Матриксы функционирующих клеток; особенности конструирования, основные требования
2		Модуль 2 Материалы медико-биологического назначения	Тема 2.1. Понятие биосовместимости материалов и имплантатов Тема 2.2. Специфика гемосовместимых тромборезистентных биоматериалов Тема 2.3. Требования, предъявляемые к материалам, предназначенным для контакта с кровью Тема 2.4. Биосинтез биоразрушаемых полимерных материалов синтетического и биологического происхождения. Потребности и перспективы применения Подготовка реферата по тематике модуля
	3	Модуль 3 Методы изучения материалов биомедицинского назначения	Тема 3.1. Международная система тестирования биоматериалов Тема 3.2. Принципы и методы санитарно-химических исследований биоматериалов Тема 3.3. Принципы и методы оценки цитотоксичности in vitro и токсикологических свойств in vivo
	4	Модуль 4 Тканевая реакция на имплантаты	Тема 4.1. Механизм взаимовлияния в системе «имплантат-ткани макроорганизма» in vivo Тема 4.2. Характеристика стадий реакции тканей на имплантацю: посттравматического воспаления, образования фиброзной капсулы, инволюции капсулы.
	5	Модуль 5 Механизмы биодеструкции имплантатов	Тема 5.1. Особенность реакции тканей на инородное тело при имплантировании биорезорбируемых имплантатов и устройств Подготовка реферата
	6	Модуль 6 Биология клетки в культуре. Материалы для клеточных технологий и тканевой инженерии	Тема 6.1. Культуры клеток, техника и методы ведения Тема 6.2. Определение жизнеспособности клеток и процессов гибели по типу некроза и апоптоза
	7	Модуль 7 Специфика технологии ведения клеточных культур (6)	Тема 7.1. Необходимое оборудование и правила безопасной работы с клеточными культурами Тема 7.2. Типы культуральных сред для ведения клеточных культур Тема 7.3. Моно- и полислойные культуры. Принципы инженерии тканей in vitro
	8	Модуль 8 Новейшие клеточные технологии (6)	Тема 8.1. Источники выделения стволовых клеток. Этические проблемы Тема 8.2. Методы получения, ведения и тестирования первичных культур

Условием успешной профессиональной деятельности выпускника СФУ и его дальнейшего карьерного роста является профессиональная мобильность, умение самостоятельно получать новые знания, повышать квалификацию.

Учебной программой дисциплины «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» предусмотрено 44,4 % объема времени изучения

материала на самостоятельную работу студентов. Данный вид работы явля-ется обязательным для выполнения. При самостоятельном выполнении различных видов заданий студент учится принимать самостоятельно решения, разбирать и изучать новый материал, работать с периодической научной литературой.

Самостоятельное изучение теоретического материала планируется по модулям 1–8 (пп. 2.1 и 2.2), содержание и количество часов на освоение теоретического материала указаны в табл. 2.2.

При самостоятельном изучении теоретического курса студентам необходимо:

1. Самостоятельно изучить темы теоретического курса в соответствии учебной программой дисциплины.

2. Подготовить устные ответы на контрольные вопросы, приведенные после каждой темы в методических указаниях по выполнению самостоятельной работы по курсу «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии».

Изучение теоретического материала проводится студентами по конспектам прослушанных лекций и разработанным конспектам лекций в электронном виде, представленными в качестве гипертекстового ресурса, который имеет сопровождение в виде демонстрационных презентаций для каждой главы и темы курса. Использование этих материалов настоятельно рекомендуется при самостоятельном изучении разделов дисциплины «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии».

Иллюстративный материал в виде слайд-лекции (презентации) содержит учебный материал в разнообразных формах и включает не только ключевые тексты и формулировки, но также таблицы, графики, фото-материалы, видео- и аудиоматериалы. Использование студентами слайд-лекции при самостоятельном изучении теоретического материала позволяет получить более детальную информацию о предмете. Это создает благоприятные условия для понимания и усвоения изучаемого материала по курсу.

Помимо основного материала компоненты учебно-методического комплекса «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» позволяют получить дополнительную информацию, которая касается изучаемого предмета и методико-организационных моментов обучения. Для этого в структуре УМКД дисциплины дан список основной и дополнительной учебной и научной литературы, которые соотнесены с конкретными разделами дисциплины. Для самостоятельной работы по освоению теоретического материала также дан список литературы по модулям дисциплины.

Усвоение и закрепление знаний, полученных при изучении теоретического материала, осуществляется при самостоятельном изучении дополни-тельных источников информации, ссылки на которые даны в дополнительно используемых источниках. Однако приступать к ознакомлению с содержанием дополнительных информационно-справочных материалов следует только после изучения соответствующего материала лекций, а также демонстрационных презентаций соответствующих глав и тем в программе курса. Изучение рекомендованной дополнительной учебной и научной литературы позволит получить более полное представление о методологии и возможностях современной и новейшей биотехнологии; ознакомиться с описанием имеющихся промышленных биотехнологий, рынком и областями применения биотехнологических продуктов. Самостоятельная работа способствует развитию таких необходимых навыков, как решение поставленной перед студентами задачи, сбор и аналитический анализ литературных данных, умение сделать обоснованное заключение.

После прочтения лекции студентам рекомендуется самостоятельно воспроизвести ее содержание в виде конспекта с необходимыми схемами, основными определениями и выводами формул. В комплекте тестов в конце каждого раздела курса (модуля) приведены вопросы для самоконтроля усвоения материала, на которые студент должен ответить. После каждой темы помещены тестовые программы, отвечая на вопросы которых обучаемый легко сможет понять, какой из изученных параграфов требует дополнительной проработки.

В конце семестра на консультациях основное внимание будет уделяться изучению наиболее сложных вопросов биотехнологии и теоретическому обоснованию основных понятий и подходов, используемых в биотехнологии. Студентам рекомендовано приходить на эти занятия подготовленными, предварительно изучив материал лекций и проработав основную и дополнительную литературу.

При самостоятельном изучении теоретического материала следует обратить внимание на следующие темы: «Классификация современных биоматериалов» (модуль 1); «Механизм взаимовлияния в системе «имплантат ткани макроорганизма» in vivo» (модуль 4); «Особенность реакции тканей на инородное тело при имплантировании биорезорбируемых имплантатов и устройств» (модуль 5); «Определение жизнеспособности клеток и процессов гибели по типу некроза и апаптоза» (модуль 6); «Моно- и полислойные культуры. Принципы инженерии тканей in vitro» (модуль 7); «Источники выделения стволовых клеток» и «Методы получения, ведения и тестирования первичных культур» (модуль 8). По этим темам студентам рекомендуется поль-зоваться научной литературой, собранной на кафедре биотехнологии, которая представлена циклом статей в центральных российских и зарубежных журналах, а также монографическими изданиями, опубликованными ведущими специалистами кафедры.

Если при прочтении лекции у студентов возникают вопросы, они могут

проконсультироваться у преподавателя по электронной почте или на периодических очных консультациях. Рекомендуется проводить заочное общение с преподавателем (с помощью электронной почты, форумов в образовательно-информационной среде на сайте ИФБиБ СФУ).

Наиболее успешным и заинтересованным студентам, обучающимся по данной дисциплине, предоставляется возможность включиться в научные исследования в рамках выполнения курсовых, дипломных работ, подготовки диссертаций бакалавров и магистров в лабораториях СФУ и академических институтов Красноярского научного центра, оснащенных новейшим научным оборудованием и приборами.

3. МЕТОДИКА ДРУГИХ ВИДОВ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Методические рекомендации по самостоятельной

подготовке к выполнению и защите лабораторных работ

Теоретический материал, получаемый и усваиваемый студентами в ходе прослушивания лекций, самостоятельной работы с учебной и научной литературой, работы с электронными конспектами лекций, закрепляется при выполнении лабораторных работ. Для данной дисциплины разработаны методические указания по выполнению лабораторных работ, которые включают серию работ по различных модулям дисциплины.

Цель цикла лабораторных работ, сопровождающего лекционный курс «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии», – дать знания и представления о методологии новейших направлений биотехнологической науки и практики, интегрирующих потенциал биомедицинского материаловедения, клеточных культур и технологий, тканевого инжиниринга, наиболее перспективных технологиях реконструктивной биомедицины.

Цикл лабораторных работ «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» направлен на формирование у студентов представлений о возможностях и уровне медицинского материаловедения, методах и потенциале клеточных технологий и включает следующие разделы:

1. Введение в предмет «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии».
2. Полимеры медико-биологического назначения.
3. Методы изучения материалов биомедицинского назначения.
4. Биология клетки в культуре. Культивирования животных клеток.
5. Технология ведения клеточных культур.
6. Новейшие клеточные технологии.

Теоретический материал, который получают и усваивают студенты на лекциях и в ходе самостоятельной работы с учебной и научной литературой, закрепляется при выполнении лабораторных работ. Для дисциплины «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» разработан лабораторный практикум, который включает серию работ по различным разделам (модулям) дисциплины, реализуемым в ходе выполнения и защиты лабораторных работ.

База для проведения лабораторных занятий включает современные комплексы лабораторного оборудования для получения и переработки полимеров, аналитическое оборудование для определения структуры и физико-химических свойств полимеров, приборы для получения из полимеров специализированных изделий, тестирования биологической безопасности, для ведения клеточных культур (см. конкретные работы в лабораторном практикуме ).

Для выполнения лабораторных работ по учебной дисциплине «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» используется оборудование, которым укомплектован Центр коллективного пользования приборами, лаборатории и кафедры Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ и Института биофизики СО РАН:

1. Высокоскоростная центрифуга Avanti J-26XPI фирмы «Beckman Int.» (США).
2. Лабораторные весы «Adventurer» ™ OH – AR2140 (США).
3. Роторный вакуумный испаритель Rotovapor R 2000/250 фирмы «Bchе» (Швейцария).
4. Лабораторный вертикальный автоклав фирмы фирмы «Sanyo» MLS-3781L (Япония).
5. Вытяжной шкаф «LABCONCO» (США) (серия 070976143V).
6. Термостат модель BD-115, «BINDER» (Германия).
7. Хромато-масс-спектрометр Agilent 5975Inert, фирмы «Agilent» (США).
8. Система гель-проникающей хроматографии «Waters Alliance GPC 2000 Series» фирмы «Waters» (США) с набором полистериновых стандартов.

9. Сухожарочный шкаф Binder GmbH (Германия).
10. Стационарный pH-метр фирмы «Sartorius» (Германия).
11. Хроматограф для гель-проникающей хроматографии Waters Breeze System, фирмы «Waters» (США).
12. Автоматический лабораторный пресс Сalver 3887/4SDOBOI (США).
13. Лабораторный мини-экструдер Brabender® E 19/25 D (Германия).
14. Лабораторная система PDS 2010 Labcoter™ для нанесения полимерных покрытий и влагозащиты фирмы «Labcoater» (США).
15. Ультразвуковой гомогенизатор Sonicator 3000 фирмы «Misonix Incor» (США).
16. Электрическая верхнеприводная мешалка фирмы « Heidolph».
17. Универсальная электромеханическая испытательная машина «Инстрон 5565, 5KN» фирмы «Instron» (Великобритания).
18. Термоупаковочная машина NS 1000 фирмы «Howo Gmby» (Германия).
19. Стерилизующая система Sterrad NX фирмы «Johnson& Johnson» (США).
20. ИК-Фурье-спектрометр «инфралюм ФТ-02» (Россия).
21. Дериватограф СТА – STA 449 Jupiter фирмы «NETZSCH» (Германия).
22. Вертикальный низкотемпературный морозильник фирмы «New Brunswick scientific» (США).
23. СО2-инкубатор фирмы «New Brunswick Scientific» (США).
24. Бокс-ламинар биологической безопасности фирмы «LABCONCO» (США).
25. Инвертированный микроскоп фирмы «ЛОМО» (Россия).
26. Центрифуга настольная Centrifuge 5810 R фирмы «Eppendorf» (США).
27. Дезинфекционно-моечный автомат G 7883 CD фирмы «LABCONCO» (США).
28. Автоматический автоклав фирмы «Sanyo» MLS-3781L (Япония).

В ходе освоения дисциплины студенты знакомятся с современным научным оборудованием, закупленным по программе развития СФУ, и активно его используют в ходе выполнения лабораторных работ и научных исследований.

В каждом разделе методических указаний к лабораторному практикуму обозначены цель и подробное описание используемого современного научного оборудования.

2. Методические рекомендации по подготовке рефератов

1. Список тем рефератов

Тему реферата студент выбирает самостоятельно из представленных ниже (или предлагает свою) и утверждает у преподавателя в течение первых двух недель обучения.

1. Основные этапы становления и развития биомедиицинского материаловедения.
2. Потребности в биоматериалах медицины и требования, предъявляемые к ним.
3. Керамики, металлы, композитные материалы. Способы переработки. Области применения.
4. Представление и методология в потенциале клеточных технологий.
5. Тканевая инженерия: история возникновения и формирования, области применения.
6. Понятие биосовместимости. Методы тестирования биологической безопасности новых биоматериалов.
7. Физико-химические методы, позволяющие оценить возможные способы переработки высокомолекулярных соединений в специализированные изделия.
8. Необходимые свойства клеточных матриксов для эффективного прикрепления и пролиферации клеток.
9. Источники клеток, методы выделения из биологических тканей.
10. Принципы ведения клеточных культур in vitro.
11. Стволовые клетки. История вопроса. Особенности физиологии роста и дифференцировки.
12. Питательные среды и оборудование для ведения клеточных культур.
13. Клеточные культуры, типы способов культивирования, применяемая аппаратура.
14. История формирования и потенциал тканевой инженерии; методология конструирования биоискусственных органов.
15. Особенности применения биоразрушаемых полимеров. Механизмы биодеструкции.
16. Процессы взаимодействия имплантатов и тканей in vivo.
17. Этические проблемы выделения и применения стволовых клеток.
18. Реконструктивные технологии с применением стволовых клеток.

2. Методические рекомендации по подготовке рефератов

Самостоятельная работа предусматривает подготовку рефератов, темы которых дает преподаватель.

Рекомендации по написанию реферата и других письменных работ призваны организовать самостоятельную работу студента и помочь ему выполнить требования, предъявляемые кафедрой.

В процессе выполнения реферата у студента должны сформироваться следующие компетенции:

• применение методов научного познания;
• анализ различных фотобиологических явлений и процессов в биологических системах различной сложности;
• владение методологией обучения, постановки и разрешения проблем;
• способности к самоорганизации, организации и планированию;
• навыки работы с компьютером, умение использовать современные информационные технологии (справочные системы, Интернет) для получения доступа к источникам информации, хранения и обработки данных;
• навыки управления информацией и приемы информационно-описательной деятельности;
• навыки грамотной письменной и устной речи.

Написание реферативного исследования требует самостоятельности и творческого подхода. Основной целью работы является раскрытие одной из тем, предложенных преподавателем или выбранных самим студентом по согласованию с преподавателем. Основа реферата выполняется с использованием учебной и научной литературы и обязательно подкрепляется материалами из научных статей журналов, которые доступны на сайтах научных баз данных, поисковых систем, издательств, в том числе и на сайте научной библиотеки СФУ (www.lib.sfu-kras.ru).

В течение семестра каждый студент должен подготовить и оформить 2 реферата. Первый реферат готовится после прослушивания лекций и освоения двух разделов дисциплины (модули 1, 2); второй реферат – после прослушивания лекций и освоения материала (модули 3, 4, 5).

Преподаватель, закрепляя за студентом, тему реферата, выдает рекомендации по необходимой литературе, предоставляя также студенту самостоятельно провести поиск по базам данных в Интернете и в библиотеках.

Реферат должен быть оформлен в соответствии с требованиями оформления студенческих текстовых документов, объемом не менее 20 машинописных страниц.

Реферат включает следующие структурные элементы: Титульный лист, Содержание, Введение, Обзор литературы, Заключение, Библиографический список, Приложения. Подробное описание структуры реферата по дисциплине «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» представлены в методических указаниях по самостоятельной работе и организационно-методических указаниях по дисциплине.

Нормативные ссылки для оформления реферата:

ГОСТ 1.593 Государственная система стандартизации РФ. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию стандартов.

ГОСТ 2.10595 Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам.

ГОСТ 2.11168 Единая система конструкторской документации. Нормоконтроль.

ГОСТ 6.3890 Унифицированные системы документации. Система организационно-распорядительной документации. Требования к оформлению документов.

ГОСТ 7.184 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления.

ГОСТ 7.995 (ИСО 21476) Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования.

ГОСТ 7.1293 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила.

ГОСТ 7.5488 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Представление численных данных о свойствах веществ и материалов в научно-технических документах. Общие требования.

ГОСТ 8.41781 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы физических величин.

ГОСТ 13.1.00280 Репрография. Микрография. Документы для съемки. Общие требования и нормы.

ГОСТ 15.01182 Система разработки и постановки продукции на производство. Порядок проведения патентных исследований.

ГОСТ 932760 Бумага и изделия из бумаги. Потребительские форматы.

Титульный лист оформляется аналогично титульному листу курсовой работы: указывают наименование высшего учебного заведения; факультет, кафедру, где выполнялась работа; название работы; фамилию и инициалы студента; ученую степень и ученое звание, фамилию и инициалы преподавателя; город и год выполнения работы. Нумерация страниц реферата начинается с титульного листа, но номер на титульном листе не ставится.

Реферат должен содержать сведения об объеме отчета, количестве иллюстраций, таблиц, приложений, количестве частей отчета, количестве использованных источников; перечень ключевых слов; текст реферата.

Введение должно содержать оценку современного состояния решаемой научно-технической проблемы, основание и исходные данные для разработки темы реферата.

Содержание, представляющее собой обзор и анализ литературы, включает введение, наименование всех разделов, подразделов, заключение, список использованных источников. В данном разделе излагаются теоретические основы по выбранной тематике. Изложение должно вестись в форме теоретического анализа проработанных источников применительно к выполняемой теме логично, последовательно и грамотно. При необходимости данный раздел может состоять из отдельных подразделов. Из содержания теоретического обзора должно быть видно состояние изученности темы в целом и отдельных ее вопросов.

Заключение должно содержать краткие выводы по результатам анализа литературы в ходе раскрытия заданной темы.

Реферат должен сопровождаться библиографическим списком, который составляют в соответствии с ГОСТ 7.12003 «Библиографическая запись. Библиографическое описание».

Электронные презентационные материалы (ЭПМ) разрабатываются как средство сопровождения общения докладчика с аудиторией, при этом современные ЭПМ должны предоставлять докладчику возможность произвольно регулировать темп изложения материала, частоту смены слайдов, а также дополнять письменно или в устной форме сведения, представленные на слайдах. ЭПМ являются средством, предоставляющим возможность наглядного сопровождения образовательного и научного процесса с применением мультимедийных технологий, в том числе с использованием графических образов, что особенно важно при изучении дисциплины, поскольку появляется возможность понять на молекулярном уровне (например, с помощью специальных мультимедийных элементов) основные механизмы, лежащие в основе биологических процессов. С правилами применения интерактивных технических средств обучения при подготовке рефератов можно познакомиться в практическим руководстве «Интерактивные технические средства обучения». При подготовке рефератов рекомендуется использовать лицензионное программное обеспечение СФУ, которое представлено в каталоге.

3. Промежуточный контроль

Промежуточный контроль (ПК) проводится в соответствии с графиком самостоятельной работы (прил. 3). По дисциплине «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» промежуточный контроль осуществляется с помощью Банка тестовых заданий, структура которого рассмотрена в разделе 4 учебной программы.

При составлении банков тестовых заданий для самотестирования (репетиционного тестирования) и для контрольного тестирования используется по 40 % оригинальных тестовых заданий из общего банка тестовых заданий по дисциплине. 20 % заданий используется одновременно в тестах для контроля и самотестирования. Таким образом, при контрольном тестировании студент получает (в среднем) 1 тестовое задание, пройденное в самотестировании, и 2 оригинальных тестовых задания.

Таблица 3.2

Номер теста, ПК	Номера тем, входящие в ПК	Общее количество тестовых заданий, выносящихся на ПК	Количество тестовых заданий в тесте ПК
1	14	153	60
2	59	81	50
3	1015	75	50

Общее время на подготовку ответов при тестировании - 60 мин.

Результат тестирования определяется по проценту правильно решенных заданий от общего количества заданий в тесте. Тест считается успешно пройденным, если студент правильно решил не менее 60 % заданий.

Значение рейтинга по итогам тестирования определяется по формуле:

РТ = ЗЕ • Д,

где РТ – рейтинг по итогам тестирования; ЗЕ – количество зачетных единиц соответствующего промежуточного тестирования (табл. 3.2); Д - доля решенных заданий.

К итоговой аттестации допускаются студенты, набравшие не менее 40 % от объема текущей аттестации и после успешной сдачи промежуточного тестирования

4. Реализация графика самостоятельной работы

График учебного процесса и самостоятельной работы приведен в прил. 3; в нем обоснованы сроки выполнения всех видов аудиторных занятий (лекции, лабораторные работы) и самостоятельной работы.

Изучение теоретического материала, излагаемого на лекциях, предусмотрено в течение 12 недель учебного семестра (прил. 1), материалов, не вошедших в лекционный курс (см. табл. 3), - на протяжении 12 недель. Указанные сроки соответствуют графику чтения лекций по дисциплине «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии», в графике учебного процесса на чтение лекции еженедельно предусмотрено 2 часа (общее число лекционных часов – 24).

Выполнение лабораторных работ по дисциплине «Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии» начинается с 1-й по 12-ю неделю 11го семестра, кроме 7-8-й недель (так как модули 4-5 не предусматривают лабораторных работ). Подготовка к выполнению и защите лабораторных работ начинается на 2-й неделе и заканчивается на 11-й.

Промежуточный контроль проводится на 4-й и 8-й неделях семестра.

Студенту необходимо помнить, что контрольные мероприятия по самостоятельной работе проводятся в форме защиты лабораторных работ, проверки ведения конспектов лекций студентами, проведения промежуточного и итогового контроля. Преподаватель систематически оценивает самостоятельную работу студента.

Перечень и график выполнения всех видов самостоятельной работы дан в прил. 1.

Теоретическое обучение, самоподготовка и самотестирование проводится регулярно в течение всего курса обучения, контроль за их проведением осуществляется в ходе текущего тематического тестирования (Т) и выполнения лабораторных работ (ЛР) каждую неделю в первом семестре и 1 раз в две недели во втором семестре.

Выдача заданий (ВЗ) и тем рефератов (ВРФ) происходит на 1-2 неделе учебного процесса каждого семестра.

Итоговый контроль проходит по окончании обучения в форме экзамена.

5. МЕТОДИКА ПРИМЕНЕНИЯ КРЕДИТНО-РЕЙТИНГОВОЙ

СИСТЕМЫ

В данном разделе пособия представлено общее описание применения системы зачетных единиц в соответствии с Положением СФУ, приведена и обоснована трудоемкость самостоятельных видов работы в системе зачетных единиц. Приведена таблица трудоемкостей, дано ее описание.

1. Выдержка из Положения об организации учебного процесса в Сибирском федеральном университете

с использованием зачетных единиц (кредитов)

и балльно-рейтинговой системы

В соответствии с Положением об организации учебного процесса в Сибирском федеральном университете с использованием зачетных единиц

(кредитов) и балльно-рейтинговой системы организация учебного процесса с использованием системы зачетных единиц (з. е.) и балльно-рейтинговой системы (БРС) характеризуется следующими особенностями:

• использование Европейской системы переноса и накопления зачетных единиц (кредитов ECTS) и БРС для оценки успешности освоения студентами учебных дисциплин;
• использование основных инструментов ECTS: учебного договора «Learning agreement», программы курсов «Course Catalogue», зачетной книжки «Transcript of Records»;
• полная обеспеченность учебного процесса всеми необходимыми методическими материалами в печатной и электронной формах: учебниками, методическими пособиями, учебно-электронными материалами, доступом к локальным и глобальным сетевым образовательным ресурсам;
• вовлечение в учебный процесс академических консультантов (тьюторов), содействующих студентам в формировании индивидуального учебного плана и контролирующих регистрацию учебных достижений;
• личное участие каждого студента в формировании своего индивидуального учебного плана на основе большой свободы выбора дисциплин.

0. Трудоемкость всех видов учебной работы в планах бакалавров и специалистов устанавливается в з. е., как правило, 1 з. е. = 36 академическим часам общей трудоемкости или 27 астрономическим часам. Трудоемкость всех видов работы в учебных планах магистров устанавливается в з. е. (кредитах) и, как правило, соответствует 30 часам общей нагрузки. Трудоемкость может корректироваться в ходе мониторинга учебного процесса по особому регламенту.
1. Таким образом, зачетная единица (кредит) является условным параметром, рассчитываемым на основе реалистичных экспертных оценок совокупных трудозатрат среднего студента, необходимых для достижения целей обучения. Зачетные единицы (кредиты) назначаются всем образовательным компонентам учебного плана.
2. Рекомендуемые нормативы расчета трудоемкости дисциплин и видов работы учебных планов приведены в табл. 5.1.
3. Таблица 5.1

Наименование	Расчет трудоемкости в з. е.
Общая трудоемкость; трудоемкость дисциплины, включающая зачет и трудоемкость курсовых проектов (работ)	1 з. е. = 36 акад. ч
Максимальная недельная трудоемкость; трудоемкость 1 недели практики, трудоемкость 1 недели итоговой аттестации	1,5 з. е. = 54 акад. ч
Трудоемкость семестрового экзамена (3 дня подготовки и 1 день на экзамен) при выделении этой трудоемкости в учебном плане	1 з. е.
Общая семестровая трудоемкость	30 з. е.
Общая годовая трудоемкость	60 з. е.

Перевод баллов 100-балльной шкалы в их числовые коэффициенты и буквенные оценки приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Оценка в 100-балльной шкале	Оценка в традиционной шкале	Буквенные эквиваленты оценок в шкале ECTS (% успешно аттестованных)
84–100	5 (отлично)	А (отлично) – 10 % В (очень хорошо) – 25 % С (хорошо) – 30 % D (удовлетворительно) – 25 % E (посредственно) – 10 %
67–83	4 (хорошо)
50–66	3 (удовлетворительно)
0–49	2 (неудовлетворительно)	FX – неудовлетворительно, с возможной пересдачей F – неудовлетворительно, с повторным изучением дисциплины