Νανοβιοτεχνολογία και Βιοαισθητήρες

Γενικά

• Κωδικός: ΤΑΒΟ-96-Θ6
• Εξάμηνο: 9ο
• Επίπεδο Σπουδών: Προπτυχιακό
• Τύπος μαθήματος: Ανάπτυξη Δεξιοτήτων
• Γλώσσα διδασκαλίας και εξετάσεων: Ελληνικά (Αγγλικά για τους φοιτητές Erasmus)
• Το μάθημα διατίθεται σε φοιτητές Erasmus
• Μέθοδοι Διδασκαλίας (Ώρες/εβδ.): Διαλέξεις (3)
• Μονάδες ECTS: 4
• Πρόγραμμα Μαθημάτων:
  • Πα 15:00 - 18:00:

Περιεχόμενα μαθήματος

• Ιστορική εξέλιξη των βιοαισθητήρων.
• Βασικές έννοιες νανοτεχνολογίας.
• Στοιχεία ηλεκτροχημείας.
• Κυκλική βολταμετρία, βολταμετρία και χρονοαμπερομετρία.
• Φασματοσκοπία ηλεκτροχημικής εμπέδησης.
• Οπτικοί βιοαισθητήρες.
• Κυτταρικοί βιοαισθητήρες.
• Μέθοδοι ακινητοποίησης βιομορίων.
• Μικροηλεκτρομηχανικά Συστήματα (MEMS) – Εισαγωγή στην Μικρομηχανική. Εμπορικές εφαρμογές.
• Βασικές Τεχνολογίες Μικρομηχανικής: Λιθογραφία. Εγχάραξη (Υγρή, Ξηρή). Επιφανειακή μικρομηχανική. Μικρομηχανική όγκου.
• Μικρορευστομηχανικές διατάξεις για βιολογικές εφαρμογές. Μικρορευστομηχανικά συστήματα για διαχωρισμό πρωτεϊνών.
• Μικρορευστομηχανικά διαγνωστικά συστήματα για άμεση διάγνωση παθογόνων ουσιών.
• Συστήματα τεχνητής νοημοσύνης στους βιοαισθητήρες.
• Εφαρμογές Μικροηλεκτρομηχανικών Συστημάτων στις Επιστήμες της ζωής.
• (LifeScience). Ανάλυση DNA. Εφαρμογές συστοιχιών μικρο-ηλεκτροδίων.
• Εφαρμογές βιοαισθητήρων στην ασφάλεια τροφίμων και το περιβάλλον.
• Εφαρμογές βιοαισθητήρων στην ιατρική και τις βιοεπιστήμες.
•  Άλλες εφαρμογές των βιοαισθητήρων.

Μαθησιακοί Στόχοι

Το μάθημα αποτελεί τη βασική εισαγωγή στο επιστημονικό πεδίο των βιοαισθητήρων και της νανοτεχνολογίας και της εφαρμογής τους στις βιοεπιστήμες, καθώς καιόλων των επιμέρους τεχνικών και μεθόδων που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη, μελέτη και εφαρμογή αυτών στη σύγχρονη αναλυτική και διαγνωστική επιστήμη, στην ασφάλεια τροφίμων και το περιβάλλον.
Ή ύλη του μαθήματος στοχεύει στην εισαγωγή των σπουδαστών στις βασικές έννοιες της Νανοτεχνολογίας, των Βιοαισθητήρων, της Ηλεκτροχημείας και της Μικρομηχανικής, καλύπτοντας ένα ευρύτατο πεδίο συμπληρωματικών γνώσεων, με εκτενή στοιχεία μικρορευστομηχανικής, φωτονικής, βιομοριακών διεργασιών, μοριακής αναγνώρισης, αναλυτικής χημείας και ποιοτικού ελέγχου.
Επίσης αναφέρεται σε εισαγωγικές έννοιες και μεθοδολογίες σχεδίασης και προτυποποίησης μικροηλεκτρομηχανικών συστημάτων και βιοαισθητήρων, διεξαγωγή αναλύσεων με συστήματα υψηλής απόδοσης (highthroughput), χρήση έμπειρων συστημάτων, γνώση των υλικών μικροηλεκτρομηχανικών συστημάτων (πυρίτιο, πολυμερή υλικά κ.λ.π.). και των βασικών τεχνολογιών μικρομηχανικής (λιθογραφία κ.λ.π.).
Τέλος, στόχο του μαθήματος αποτελεί η κατανόηση από τους σπουδαστές της σημασίας των βιοαισθητήρων και της νανοτεχνολογίαςστη σύγχρονη αναλυτική και διαγνωστική επιστήμη και την επιμέρους συνεισφορά στον μεταποιητικό τομέα, τη βιομηχανία και τις υπηρεσίες, ενώ παράλληλα συνεισφέρει στην προοπτική της διακριτής επαγγελματικής απασχόλησης με εξειδίκευση στις αναλυτικές διεργασίες με προηγμένες μεθόδους.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση να:

• Έχει κατανόηση τις βασικές αρχές των βιοαισθητήρων και της νανοτεχνολογίας, τις συνδεδεμένες τεχνολογίες και τα πεδία εφαρμογών τους.
• Έχει γνώση των εργαλείων και των τεχνικών της Μικρομηχανικής και της ανάλυσης βασισμένης σε διαφορετικά συστήματα βιοαισθητήρων.
• Είναι σε θέση να σχεδιάσει βασικές μικρομηχανικές διατάξεις.
• Είναι σε θέση να διεξάγει εργαστηριακές αναλύσεις με χρήση τουλάχιστον δύο διαφορετικών τύπων βιοαισθητήρων.
• Χρησιμοποιεί τις γνώσεις του για την αναζήτηση νέων τεχνολογιών και την αξιοποίηση ερευνητικών αποτελεσμάτων στο σχεδιασμό καινοτόμων βιοαισθητηριακών συστημάτων ανάλυσης.
• Συνεργάζεται με τους συμφοιτητές του για να δημιουργήσουν και να παρουσιάσουν ένα σχέδιο εφαρμογής νανοτεχνολογικών και βιοαισθητηριακών προσεγγίσεων σε πραγματική εφαρμογή/αναλυτική ανάγκη της επιλογής τους, κατέχοντας παράλληλα δεξιότητες γραπτής και προφορικής επικοινωνίας αποτελεσμάτων έργου.

Γενικές Ικανότητες

• Λήψη αποφάσεων.
• Αυτόνομη εργασία.
• Ομαδική εργασία.
• Παραγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.
• Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον.

Μέθοδοι Διδασκαλίας

• Πρόσωπο με πρόσωπο.

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

• Χρήση Τ.Π.Ε. τόσο στις παραδόσεις των μαθημάτων όσο και στην εργαστηριακή εκπαίδευση με στόχο την πρόκληση διαλόγου με τους φοιτητές και την ανάπτυξη της κριτικής σκέψης τους.
• Υποστήριξη μαθησιακής διαδικασίας μέσω της  ηλεκτρονικής πλατφόρμας e‐class.

Οργάνωση Διδασκαλίας

Αξιολόγηση Φοιτητών

Μέθοδος αξιολόγησης:

• Ερωτήσεις σύντομης απάντησης,
• Εργαστηριακή Εργασία,
• Ερωτήσεις ανάπτυξης.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

1. Μ. Προδρομίδης,ΗλεκτροχημικοίΑισθητήρες &Βιοαισθητήρες,2010.
2. F.S. Ligler, Optical Biosensors: Present & Future, Elsevier 2002.
3. J.Y.Yoon, Introduction to Biosensors: From Electric Circuits to Immunosensors, Springer 2012.
4. J. Li, N. Wu,Biosensors Based on Nanomaterials and Nanodevices (Nanomaterials and their Applications), CRC 2013.

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

1. Biosensors and Bioelectronics.
2. Sensors & Actuators.