Biofizyka 1600-BM21BFIZ-1

Treści kształcenia
Wykłady:
1. Przedmiot biofizyki. Budowa materii. Podstawowe oddziaływania. Matematyczny opis zależności pomiędzy wielkościami fizycznymi. Pomiar wielkości fizycznych, interpretacja i analiza wyników pomiarów.
2. Układ termodynamiczny. Entropia. Energia wewnętrzna Entalpia. Energia swobodna / entalpia swobodna. Dyssypacja energii. Potencjał chemiczny.
3. Zjawiska transportu masy. Dyfuzja, dyfuzja przez błonę, osmoza; ciśnienie osmotyczne; roztwory izotoniczne, hipotoniczne i hipertoniczne. Podstawy dializy.
4. Błona komórkowa. Model elektryczny błony komórkowej. Potencjał spoczynkowy i czynnościowy komórki. Transport bierny i aktywny przez błonę komórkową, pompa sodowo-potasowa.
5. Tkanka nerwowa - potencjał czynnościowy. Tkanka mięśniowa. Tkanka łączna. Właściwości sprężyste, prawo Hooke’a. Elementy biomechaniki.
6. Lepkość cieczy Ciecze newtonowskie i nienewtonowskie. Ruch burzliwy płynów. Lepkość krwi. Elementy hemodynamiki: ciśnienie tętnicze, profil prędkości krwi w tętnicach, podatność naczyniowa.
7. Drgania, fale akustyczne. Impedancja akustyczna. Współczynnik odbicia. Cechy dźwięku, Krzywe jednakowej głośności, próg słyszalności, poziom natężenia dźwięku, poziom głośności. Ultradźwięki – zastosowanie do obrazowania USG. Zjawisko Dopplera – ultrasonograf dopplerowski
8. Narząd słuchu. Model mechaniczny ucha środkowego. Wzmacniacz ślimakowy. Percepcja głośności, selektywność częstotliwości, percepcja wysokości. Wady słuchu. Mowa. Wytwarzanie dźwięków mowy.
9. Elektryczność i magnetyzm. Dipol elektryczny. Układ krążenia. Własności naczyń krwionośnych. Układ bodźcotwórczy serca. Potencjał czynnościowy komórek kurczliwych. EKG. Odprowadzenie Einthovena.
10. Fale elektromagnetyczne. Światłowody. Układy optyczne. Przyrządy optyczne. Techniki mikroskopowe. Zdolność rozdzielcza mikroskopu.
11. Biomolekuły i metody ich badania - spektroskopia absorpcji UV-VIS, spektroskopia IR, spektroskopia fluorescencyjna, spektroskopia ramanowska; fluorescencyjne metody badania oddziaływania leków i toksyn z błonami komórkowymi i białkami.
12. Źródła światła; lasery i ich zastosowanie w badaniach układów biologicznych oraz w diagnostyce i terapii: dynamiczne rozpraszanie światła, laserowo indukowana fluorescencja, terapia fotodynamiczna. Lasery w medycynie i badaniach biomedycznych. Absorpcja promieniowania w tkance. Głębokość penetracji promieniowania w tkance.
13. Siły jądrowe. Rozpad promieniotwórczy. Detekcja promieniowania jądrowego.
14. Czynniki fizyczne wpływające na organizm. Czynniki mechaniczne, termiczne, elektryczne i magnetyczne, promieniowanie jonizujące.
15. Podstawy fizyczne współczesnych metod diagnostycznych – ultrasonografia, tomografia komputerowa, metoda rezonansu jądrowego, radioterapia i radiofarmaceutyki, pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa.
Ćwiczenia laboratoryjne - studenci wykonują z poniższej listy 6 ćwiczeń obejmujących różne działy biofizyki
1. Układ RC - parametry elektryczne skóry.
2. Badanie potencjałów elektrycznych.
3. Elektryczny model komórki.
4. Transport przez błonę, dyfuzja, osmoza, wyznaczanie ciśnienia osmotycznego roztworów
5. Badanie przepływu cieczy - biofizyka układu krążenia.
6. Wyznaczanie napięcie powierzchniowego cieczy.
7. Wyznaczanie lepkości cieczy za pomocą wiskozymetr Hoplera.
8. Wyznaczanie prędkości dźwięku.
9. Audiometria.
10. Analiza widmowa dźwięku.
11. Fizyczne podstawy ultrasonografii - wybrane zastosowania fali ultradźwiękowej.
12. Badanie mikrofal – zjawiska odbicia, załamania, dyfrakcji i interferencji mikrofal.
13. Badanie pól magnetycznych.
14. Podstawy rezonansu magnetycznego – badanie gradientu pola magnetycznego.
15. Moment sił - elementy biomechaniki.
16. Fizyczne podstawy elektrokardiografii – badanie pola elektrycznego wytwarzanego przez dipol elektryczny, rejestracja EKG.
17. Obserwacja preparatów biologicznych za pomocą mikroskopu, wyznaczanie powiększenia mikroskopu.
18. Określanie wad wzroku na podstawie promienia krzywizny rogówki.
19. Fizyczne podstawy korekcji wad wzroku.
20. Badanie widm emisyjnych.
21. Prawo Lamberta-Beera, wyznaczanie widm absorpcji i transmisji roztworów, określanie absorbancji roztworów.