Дисципліна: Біосенсори та мембранні технології

Обсяг дисципліни, годин (кредитів ЄКТС): 90 (3).

Мета дисципліни:

ознайомлення студентів з сучасними аспектами розробки біосенсорів  та традиційними і сучасними дослідженнями в цій галузі, набуття теоретичних знань та формування навичок і умінь розробки та створення біосенсорів різного типу та їх застосування; вивчення мембранних методів розділення рідких сумішей, очищення та виділення із розчинів низькомолекулярних сполук, біологічно активних речовин, вакцин, ферментів тощо.

Завдання дисципліни:

- ознайомлення студентів з традиційними та сучасними аспектами досліджень в галузі біосенсорики та мембранології;

- опанування знаннями, вміннями та навичками вирішувати професійні завдання з обов’язковим урахуванням галузевих вимог;

- оволодіти сукупністю загальнокультурних та професійних компетенцій з питань аналітичної біотехнології у відповідних напрямах підготовки для вирішення професійних завдань.

Попередні умови для вивчення даної дисципліни:

«Біологія клітини», «Молекулярна біотехнологія», «Фізична і колоїдна хімія», «Технологія біовиробництв».

Навчальні цілі дисципліни полягають у формуванні у студентів:

інтегративної компетентності:

здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов у біотехнології та біоінженерії, або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів біотехнології та біоінженерії.

загальних компетентностей:

- ЗК 1. здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях;

фахових компетентностей:

- ФК 7. Здатність враховувати комерційний та економічний контекст при проєктуванні виробництв біотехнологічних продуктів різного призначення (промислового, харчового, фармацевтичного, сільськогосподарського тощо);

- ФК 8. Здатність використовувати методології проєктування виробництв біотехнологічних продуктів різного призначення;

- ФК 9. Здатність обирати і використовувати відповідне обладнання, інструменти та методи для реалізації та контролю виробництв біотехнологічних продуктів різного призначення.

- ФК 10. Здатність складати технологічні схеми виробництв біотехнологічних продуктів різного призначення;

- ФК 14. Здатність використовувати сучасні автоматизовані системи управління виробництвом біотехнологічних продуктів різного призначення, їх технічне, алгоритмічне, інформаційне і програмне забезпечення для вирішення професійних завдань.

Програмні результати навчання:

- ПРН 1. Вміти застосовувати сучасні математичні методи для розв’язання практичних задач, пов’язаних із дослідженням і проєктуванням біотехнологічних процесів. Використовувати знання фізики для аналізу біотехнологічних процесів;

ПРН 2. Вміти здійснювати якісний та кількісний аналіз речовин неорганічного, органічного та біологічного походження, використовуючи відповідні методи;

- ПРН 11. Вміти здійснювати базові генетичні та цитологічні дослідження з удосконалення і підвищення біосинтетичної здатності біологічних агентів із урахуванням принципів біобезпеки, біозахисту та біоетики (індукований мутагенез із використанням фізичних і хімічних мутагенних факторів, відбір та накопичення ауксотрофних мутантів, перенесення генетичної інформації тощо);

- ПРН 17. Вміти складати матеріальний баланс на один цикл виробничого процесу, специфікацію обладнання та карту постадійного контролю з наведенням контрольних точок виробництва;

- ПРН 18. Вміти здійснювати обґрунтування та вибір відповідного технологічного обладнання і графічно зображувати технологічний процес відповідно до вимог нормативних документів із використанням знань, одержаних під час практичної підготовки.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен

знати:

- основні типи сучасних біосенсорів;

- підходи до створення сучасних фізичних перетворювачівта біоселективних елементів біосенсорів;

- методи інтеграції живих молекул з неживими трандюсерами;

- основні властивості мембран;

- механізми мембранного переносу;

- фізико-хімічні основи та кінетичні закономірності процесів у фармацевтичному та біотехнологічному обладнанні;

вміти:

- самостійно іммобілізувати деякі ферменти на інші біологічні молекули на поверхнях оптичних та електрохімічних пертворювачів;

- створювати деякі найпростіші прототипи біосенсорів;

- вибирати конструкції та розраховувати основні розміри, технологічні параметри обладнання для проведення процесів;

- виконувати експериментальні дослідження параметрів обладнання з наступним узагальненням результатів досліджень.

Зміст дисципліни (тематика):

Змістовний модуль 1. Методи створення, покращення аналітичних характеристик та практичного застосування біосенсорів.

Тема 1.Вступ до біосенсорики. Класифікація. Історія розвитку. Типи біоселективних елементів. Типи перетворювачів. Основні робочі характеристики біосенсорів. Методи іммобілізації біологічних молекул.

Тема 2. Метеріали та технології створення біосенсорів.

Тема 3. Типи біоселективних елементів біосенсорів.

Тема 4. Принципи та методи іммобілізації біологічного матеріалу. Стабільність біоселективних елементів.

Тема 5. Робочі характеристики біосенсорів та шляхи їх покращення.

Тема 6. Біосенсори для використання в харчовій промисловості, медицині, екології та біотехнології.

Змістовний модуль 2.

Тема 1. Устаткування мембранної технології. Вступ. Мембрани. Класифікація мембран. Області їх переважного застосування.

Тема 1.2. Діаліз та електродіаліз.

Тема 1.3. Ультрафільтрація. Зворотний осмос.

Тема 1.4. Термомембранні процеси. Первапорація

Тема 1.5. Методи очищення мембран.

Види робіт: лекції, практичні, самостійна робота

Форма підсумкового контролю: іспит.