Bachelorstudiengang Medizintechnik

Kompetenzfeld K5

Nanoanalytik in der

Biomedizin

„Visionen“

Von der Makro- zur Nanowelt

Molecular Expressions

Auge

Lichtmikroskop

Elektronen u.

Rastersonden-

Mikroskope

1 Nanometer1 Nanometer

1 Nanometer1 Meter

Nanometer - Größenvergleich

0,000000001 Meter

„New“

Markets

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

0,1 nm

1 nm

10 nm

0,1 µm

1 µm

10 µm

0,1 mm

1 mm

1 cm

0,1 m

NA

NO

MIK

RO

Structural size

Use of

Biological principles,

Physical laws

and

Chemical properties

MA

KR

O

F&E-time scale

Nanotechnologie : Ein transdisziplinärer Ansatz

„New“

Markets

Global market in nanobiotechnology

Source: BCC research

GLOBAL VALUE OF NANOBIOTECHNOLOGY MARKET, BY END USER, 2009-2015

Krebszellen

Krebszellen nach

Aufnahme von

modifizierten Fe3O4-

Nanoteilchen Quelle: www.ccnanochem.de, UK Charite (Berlin)

Fe3O4

Fe3O4 - Nanoteilchen für die Krebstherapie

Modernes optisches Forschungsmikroskop

Olympus, Inc.

Zytoskelett (3T3 Zellen)

1.) Physik der molekularen und biologischen Nanostrukturen

Vorlesung, Do 16:15–17:45 Uhr (WiSe, semesterbegleitend)

Seminar, Mo 15:15–16:45 Uhr (WiSe, semesterbegleitend)

2.) Elektronik 2

Vorlesung, Mo 8:30–10:00 Uhr (WiSe, semesterbegleitend)

Praktikum, Mi 15:00–18:00 Uhr (WiSe, semesterbegleitend)

Ergänzungsbereich: Die beiden Vorlesungen (je 3 ECTS)

Module des Kompetenzfelds

1a): Vorlesung „Physik der molekularen und

biologischen Nanostrukturen“ (3 ECTS)

Dozent: Prof. Dr. Tilman Schäffer

Einführung

Einzelmoleküle

Nanostrukturierung

Optische Mikroskopie

Zelluläre Systeme

Elektrohydrodynamik

Mikro- und Nanofluidik

Biosensoren

Neuronen

1b.) Seminar zur Vorlesung „Physik der …“

verschiedene Aspekte: Grundlagen, Systeme, Methoden,

Anwendungen

Wie halte ich einen guten Vortrag?

Ausarbeiteten eines Vortrags von 45 min Dauer über ein

Thema aus dem Gebiet der medizintechnischen

Nanotechnologie

anschließende Diskussion in der Gruppe

Typische Themen:

Hybride Metall-/2D-Material-Nanostrukturen

Optische und Rastersonden-Mikroskopie

Wie verformen sich Zellen beim Fluss durch

Mikrokanäle?

2a.) Praktikum „Elektronik 2“ (3 ECTS)

Dozent: Dipl.-Ing. Christoph Kalkuhl

http://www.physik.uni-tuebingen.de/studium/praktika/elektronik-praktikum-2.html

2a.) Praktikum „Elektronik 2“

Mikrocontroller Grundlagen (4 Termine)

Versuche mit Atmel AVR Microcointrollern. Programmierung in C.

Der Design Pfad mit dem AVR Studio wird erklärt

Digitale und analoge Ein- und Ausgabe (Bits, ADC, DAC)

Schnittstelle zum Computer anhand eines Beispiels (USB - seriell -

UART)

Programmierung eines LCD Displays

Interfaces: Industriestandards SPI und I²C

Programmierbare Hardware (4 Termine)

Versuche mit einem Experimentierboard mit einem Xilinx FPGA

Design mit VHDL

Design Pfad mit dem freien ISE Webpack von Xilinx

Kopplung von Microcontroller und FPGA über eine selbst

programmierte SPI Schittstelle

Regelungstechnik, Stromversorgung, Leitungstheorie (2 Termine)

2b.) Dazugehörige Vorlesung „Elektronik 2“

Microcontroller

Programmierbare Schaltungen (CPLD, FPGA) und

Beschreibungssprachen (VHDL, Verilog, ABEL)

DA - AD Wandlung

Regelungstechnik

Stromversorgung

Vierpole (Kurzeinführung, Vorstellung)

Leitungstheorie

Veranstaltungen des Kompetenzfelds

Semesterbegleitendes Kompetenzfeld im Wintersemester

1,5 Tage pro Woche

Vorlesungen, Seminar, Praktika

Teilnehmerzahl: 6-8 Studierende

Die Vorlesungen sind für interessierte Studierende im

Ergänzungsbereich offen

Kompetenzfeld K5

Ausblick auf Bachelorarbeit und aufs

Masterstudium

Spezialisierungsrichtung Nanoanalytics / Interfaces

Zusammenarbeit mit Medizinern u. Medizintechnik-Firmen

(mehrere aktuelle Projekte)

Bachelor/Masterarbeit in einem naturwissenschaftlichen

Labor

Erlernen und Trainieren einer naturwissenschaftlichen

Arbeits- und Denkweise.

Berufsfeld - was kann ich später damit machen?

Entwicklung neuartiger Messverfahren und Messmethoden

Geräte- und Verfahrensentwicklung in der Medizintechnik und

Medizinphysik

Mechanisches, optisches und elektronisches Design von

Instrumenten

Mikroskopie, Nanotechnologie

Interdisziplinäre Koordination von Forschung, Entwicklung

und Anwendung