Departamento de Electrónica Industrial da EEUM
Ano lectivo: 2010/2011 1º Semestre
Disciplina: Biossensores
Cursos em que é ministrada: Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica 9407N1
(Perfil Electrónica Médica,
Perfil Engª Clínica,
Perfil Biomateriais, Reabilitação e Biomecânica) (4º ano)
Docente: Graça Minas (T)
Objectivos da aprendizagem
Definir e relacionar os diferentes tipos de biossensores com as principais áreas de aplicação dos biossensores. Identificar e classificar os transdutores utilizados nos biossensores. Decidir sobre o elemento selectivo a ser utilizado em determinado biossensor. Seleccionar o método de imobilização do biossensor. Especificar os factores de desempenho dos biossensores. Especificar e seleccionar os biossensores que permitem resolver determinado problema analítico para um determinado diagnóstico clínico. Projectar a instrumentação do biossensor adequada à aplicação na qual será inserido.
CONHECIMENTOS PRÉ-REQUISITOS E ENQUADRAMENTO NO CURSO
Conhecimentos adquiridos nas disciplinas de bioquímica, complementos de electrónica e instrumentação médica.
CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS
1. Introdução
1.1 Introdução aos biossensores
1.2 Importância dos biossensores
1.3 Perspectiva histórica
1.4 Principais características dos biossensores
2. Elemento biológico
2.1 Enzimas
2.2 Tecidos
2.3 Micro-organismos
2.4 Anticorpos
2.5 Ácidos nucleicos
3. Imobilização do elemento biológico
3.1 Adsorção
3.2 Microencapsulamento
3.3 Oclusão
3.4 Ligação cruzada
3.5 Ligação covalente
3.6 Exemplos de aplicação dos diferentes métodos e combinação de um ou mais métodos
4. Factores de desempenho dos biossensores
4.1 Selectividade
4.2 Sensibilidade
4.3 Critérios relacionados com o tempo
4.4 Precisão e reprodutibilidade
4.5 Exemplos
5. Biossensores electroquímicos
5.1 Princípios e métodos da electroquímica
5.2 Eléctrodos modificados
5.3 Biossensores potenciométricos
5.4 Biossensores amperométricos
5.5 Biossensores condutimétricos
5.6 Microeléctrodos e eléctrodos de filme fino
6. Biossensores ópticos
6.1 Biossensores de fibra óptica: conceitos
6.2 Biossensores de fibra óptica: Optodes
6.3 Biossensores de fibra óptica baseados em ondas evanescentes
6.4 Biossensores de guias de onda planar
6.5 Exemplos de aplicação de microbiossensores de fibra óptica
6.6 Técnicas ópticas utilizadas
6.7 Métodos de imobilização dos reagentes fotométricos
6.8 Exemplos de aplicações de biossensores
6.9 Instrumentação
7. Biossensores piezoeléctricos
7.1 Piezoelectricidade e sensores piezoeléctricos
7.2 Instrumentação
7.3 Biossensores de massa
7.4 Biossensores baseados em ondas acústicas
7.5 Aplicações
8. Outros tipos de biossensores
8.1 Biossensores termométricos
8.2 BioMEMS
8.3 Biossensores enzimáticos
9. Litografia e Microfluidos
9.1 Conceitos técnicos
9.2 Estado da arte - exemplos
9.3 Vantagens e limitações
10. O Futuro dos biossensores
10.1 Micro/Nano tecnologia
10.2 Requisitos para a próxima geração de biossensores
10.3 Exemplos de aplicações biomédicas
BIBLIOGRAFIA
- B. Eggins, Biosensors: an introduction, 1996, John Wiley & Sons.
- B. R. Eggins, Chemical sensors and biosensors, 2002, John Wiley & Sons.
- Ajit Sadana, Engineering Biosensors: Kinetics and Design Applications, 2001, Academic Press.
- Donald G. Buerk, Biosensors: Theory and Applications, 1995, CRC.
- A. E. G. Gass, Jon Cooper, Biosensors: A practical Approach, 2ª ed., 2004, Oxford University Press, USA.
- Robert S. Marks, Christopher R. Lowe, David C. Cullen, et al., Handbook of Biosensors and Biochips, Wiley, 2008.
- F.S. Ligler and C.A. Rowe Taitt (editors), Optical Biosensors: Present and Future, 2002, Elsevier Science.
- Sebenta e acetatos das aulas: Graça Minas.
- Laboratórios virtuais existentes na Internet
- Para obterem os filmes passados na aula falar com a docente (grandes para download)
NÚMERO E NATUREZA DAS PROVAS DE AVALIAÇÃO
Dois testes ao longo do semestre.
Trabalho de grupo proposto na aula teórica e realizado fora das aulas, sobre uma determinada aplicação de um determinado biossensor e respectiva apresentação oral desse trabalho nas aulas teóricas. O trabalho é feito em grupo e o elemento que apresentará o trabalho será escolhido aleatoriamente no dia da apresentação. Cada aluno terá que preencher uma ficha para avaliação da apresentação dos restantes grupos e uma ficha da avaliação de cada colega do grupo (a entregar no dia da apresentação).
MÉTODO DE OBTENÇÃO DA CLASSIFICAÇÃO FINAL
De acordo com o RIAPA, a presença nas aulas teóricas e teórico-práticas, em pelo menos 2/3 das aulas efectivas, é condição necessária para obter frequência.
A avaliação é contínua podendo haver perguntas de avaliação durante as aulas.
A classificação final é obtida através da seguinte expressão: 0,5 * NE + 0,45 * NG + 0,05 * AC, em que NE representa a média das notas obtidas nos 2 testes, NG representa a nota obtida no trabalho de grupo (a componente conteúdo do trabalho, apresentação e discussão representam 20%, 5% e 10%, respectivamente, e as duas avaliações dos alunos aos colegas que representam 10%) e AC representa a componente de avaliação contínua.
É necessário uma classificação mínima de 8,0 valores no primeiro teste para poder realizar o segundo teste. São aprovados os alunos com classifcação final superior ou igual a 9,5 valores e que tenham garantido todos os pré-requisitos impostos nas diversas fases.
HORÁRIOS SEMANAIS E GABINETES DE ATENDIMENTO DA EQUIPA DOCENTE
Graça Minas: Terça-feira (16h às 18h)
E-mail: gminas@dei.uminho.pt Tel: ext 604705 ou 510185
OUTROS ASPECTOS RELEVANTES
Carga horária semanal: 3 T
Unidades de crédito: 5
Horário das Aulas:
Aulas Teóricas: Sexta-feira das 10:00 às 13:00, sala 1215
A página na internet contém toda a informação desta disciplina, sendo permanentemente actualizada com ferramentas de apoio, etc.
http://biosensors.dei.uminho.pt
login:biosensors
A password será comunicada nas aulas teóricas
Trabalhos de Projecto:
1 – BIOSENSOR ÓPTICO PARA DETECÇÃO DE LESÕES NO TRACTO GASTROINTESTINAL ATRAVÉS DA INTERACÇÃO LUZ-TECIDOS
Grupo: 6, Data da apresentação: 10/12/2010
2 - BIOSENSOR PARA DETECÇÃO DE PRESSÃO NO TRACTO GASTROINTESTINAL (Trabalho para o Grupo constituído pelas pessoas de EM)
Grupo: 1, Data da apresentação: 3/12/2010
3 - BIOSENSOR PARA DETECÇÃO DE PH E CONDUTÂNCIA/IMPEDÂNCIA NO TRACTO GASTROINTESTINAL
Grupo: 4, Data da apresentação: 3/12/2010
4 - O NARIZ ELECTRÓNICO COMO BIOSSENSOR
Grupo: 2, Data da apresentação: 17/12/2010
5 - A LÍNGUA ELECTRÓNICA COMO BIOSSENSOR
Grupo: 5, Data da apresentação: 17/12/2010
6 - BIOSSENSOR BASEADO NA MICROBALANÇA ACÚSTICA PARA DETECTAR CÉLULAS CANCERÍGENAS
Grupo: 3, Data da apresentação: 10/12/2010
Download da file dos trabalhos com algumas explicações
Avaliação dos trabalhos de Projecto:
Apresentação em PowerPoint de cerca de 20 minutos.
O PowerPoint terá que ser entregue com 5 dias de antecedência da data da apresentação (até às 24h), por email.
O elemento do grupo que apresentará o trabalho será escolhido aleatoriamente no dia da apresentação.
Cada aluno terá que preencher uma ficha para avaliação da apresentação dos restantes grupos e uma ficha da avaliação de cada colega do grupo (a entregar no dia da apresentação).
Os parâmetros que se encontram nesta ficha são também parâmetros de avaliação do trabalho.
- Download da Ficha para avaliação pelos alunos dos trabalhos de grupo/apresentações
Grupos para os trabalhos de projecto:
Grupo1:
José Pontes
Pedro Barbosa
Jorge Oliveira
João André
Grupo2:
Sara Pimenta
Marino Maciel
Joana Castro
Tânia Martins
Sara Silva
Grupo3:
Sandra Gonçalves
Catarina Guedes
Diana Machado
Catarina Costa
Sofia Nunes
Grupo4:
João Oliveira
Luís Silva
Ana Rodrigues
Alexandra Rodrigues
Grupo5:
Carlos Faria
Nelson Martins
Manuela Oliveira
Daniela Silva
Grupo6:
Ana Pereira
Ricardo Moreira
Nuno Alves
Hélder Capitão