Analityka biomedyczna z elementami metabolomiki

Podstawowa wiedza z zakresu chemii organicznej i biochemii. Podstawowa wiedza z zakresu metod przygotowania próbek i chemii analitycznej.

WYK: 1. Godziny realizowane z udziałem nauczycieli: godziny kontaktowe przewidziane w planie studiów dla danego przedmiotu (suma godzin wszystkich form zajęć z przedmiotu; w przypadku zajęć realizowanych z wykorzystaniem metod i technik kształcenia na odległość - liczba godzin kontaktowych przeprowadzonych „stacjonarnie” oraz liczba godzin przeprowadzanych w modelu synchronicznym) a także godziny konsultacji indywidualnych studenta/słuchacza/ uczestnika kursu (w przypadku zajęć realizowanych z wykorzystaniem metod i technik kształcenia na odległość - liczba godzin kontaktowych przewidzianych na „stacjonarne” konsultacje oraz liczba godzin przewidzianych na konsultacje on-line): 10 godz.

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli: 30 (wykład i laboratorium).

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta/słuchacza/uczestnika kursu potrzebny do pomyślnego zaliczenia przedmiotu, tj. wcześniejsze przygotowanie i uzupełnienie notatek; zebranie i wybór odpowiednich materiałów do zajęć, wymagane powtórzenie materiału, pisanie prac, projektów, czytanie literatury; 15.

Czas wymagany do przygotowania się i do uczestnictwa w procesie oceniania (np. w egzaminach): 15.

Czas wymagany do odbycia obowiązkowej (-ych) praktyki (praktyk): 0.

W1: zna podstawowe prawa i nazewnictwo chemiczne K_W01.

W2: zna rolę eksperymentu i symulacji komputerowych w procesach chemicznych K_W04.

W3: zna podstawowe pakiety oprogramowania użytkowego do analizy i opracowania danych K_W05.

W4: posiada podstawową wiedzę nt. grup funkcyjnych związków organicznych oraz mechanizmów reakcji K_W07.

W5: zna podstawy biochemii oraz chemizm procesów metabolicznych K_W11.

W6: zna podstawowe aspekty budowy i metody oceny właściwości materiałów i substancji chemicznych. Ma wiedzę pozwalającą na wykorzystania materiałów do określonego celu praktycznego oraz wskazania metody ich zagospodarowania po okresie użytkowania K_W13.

U1: potrafi posługiwać się nazewnictwem chemicznym oraz pojęciami z zakresu chemii ogólnej K_U01

U2: posiada umiejętność opisu i modelowania zjawisk chemicznych oraz stosuje wybrane procedury numeryczne w obliczeniach chemicznych K_U04.

U3: potrafi określić budowę i funkcje związków wielkocząsteczkowych występujących w organizmach żywych oraz scharakteryzować przemiany metaboliczne zachodzące w podstawowych szlakach metabolicznych, a także sposoby magazynowania i przetwarzania energii chemicznej w komórce K_U11.

K1: Analityczne myślenie: samodzielnie i efektywnie pracuje z dużą ilością informacji, dostrzega zależności pomiędzy zjawiskami i poprawnie wyciąga wnioski posługując się zasadami logiki K_K01.

K2: Kreatywność: myśli twórczo w celu udoskonalenia istniejących bądź stworzenia nowych rozwiązań K_K02.

K3: Sumienność i dokładność: jest nastawiony na jak najlepsze wykonanie zadania; dba o szczegół; jest systematyczny K_K03.

K4: Dążenie do rozwoju: jest nastawiony na nieustanne zdobywanie nowej wiedzy, umiejętności i doświadczeń; widzi potrzebę ciągłego doskonalenie się i podnoszenia kompetencji zawodowych; zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia K_K05.

K5: Wytrwałość i konsekwencja: pracuje systematycznie i ma pozytywne podejście do trudności stojących na drodze do realizacji założonego celu; dotrzymuje terminów; rozumie konieczność systematycznej pracy nad wszelkimi projektami K_K06.

K6: Samodzielność: w pełni samodzielnie realizuje uzgodnione cele, podejmując samodzielne i czasami trudne decyzje; potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze fachowej K_K07.

Wykład z dyskusją, prezentacje multimedialne podczas wykładów, instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie, których student wykonuje ćwiczenia w laboratorium, praca indywidualna słuchacza ze sprzętem laboratoryjnym

i specjalistyczną aparaturą analityczną pod nadzorem prowadzącego zajęcia, konsultacje z prowadzącymi zajęcia.

Zajęcia umożliwiają poszerzenie wiedzy z zakresu analityki biomedycznej, ukierunkowują na sposoby zaplanowanie eksperymentu, a następnie praktyczne wykorzystanie technik analitycznych w badaniu próbek biologicznych. Zdobywane są umiejętności planowania, projektowania procedury analitycznej, właściwego wyboru metody pobierania i przygotowania próbek biologicznych. Ugruntowywana jest wiedza dotycząca wykonywania pomiarów i analiz, zgodnie z wytycznymi dobrej praktyki laboratoryjnej i systemów jakości.

Podstawy metod przygotowania materiału biologicznego tj.: krew, osocze, mocz, tkanki stałe do oznaczeń analitycznych. Nowoczesne metody analizy biocząsteczek. Metabolomika. Techniki analityczne stosowane w metabolomice. Omówienie rozwoju badań w metabolomice w rozwoju współczesnej nauki. Zastosowanie metabolomiki w nowoczesnej diagnostyce medycznej. Zastosowanie metod rozdzielnia w chemii biomedycznej: chromatografia cieczowa, cienkowarstwowa i gazowa z różnymi detektorami, elektroforeza żelowa i kapilarna. Aparatura i sposoby detekcji. Techniki specjalne: elektroforeza micelarna, analiza chiralna, elektrochromatografia. Przykłady zastosowań chromatografii i elektroforezy kapilarnej w analizie produktów naturalnych. Podstawy spektrometrii mas. Rodzaje źródeł jonów i sposoby jonizacji. Analizatory mas i detektory jonów m.in. analizator typu pułapka jonowa, pojedynczy kwadrupol, potrójny kwadrupol, QTOF i MALDI TOF do oznaczeń metabolomicznych.

Zakres tematów wykładu: Pojęcie analityki biomedycznej; współczesne techniki analityczne – możliwości zastosowania; podział metod przygotowania próbki; chromatografia - zakres, podział technik, nomenklatura, walidacja; zastosowanie nowoczesnych technik chromatograficznych - analiza jakościowa i ilościowa, detekcja; derywatyzacja; wady i zalety wybranych technik analitycznych - studia porównawcze; przygotowanie materiału biologicznego do analizy; metody mikroekstrakcyjne w analityce; warianty analizy chromatograficznej; techniki elektromigracyjne i ich zastosowanie; pojęcie metabolomiki; bezpieczeństwo żywności - zagadnienia ogólne; suplementacja w diecie człowieka; analityka lotnych związków organicznych; wolne rodniki a przeciwutleniacze - podział, właściwości, metody oznaczania; przyczyny i skutki powstawania reaktywnych form tlenu; metody oznaczanie aktywności przeciwutleniającej; warunki wykonanie oznaczenia za pomocą danej metody; rodzaj próbki pobranej do analizy - testy w celach medycznych.

1. R.P. W. Scott , Tandem techniques, J. Wiley & Sons, New York 1998.

2. C.F. Poole, The Essence of Chromatography, Elsevier, Amsterdam 2003.

3. J. Pawliszyn [Ed.], Sampling and sample preparation for field and laboratory Elsevier Science B.V., Amsterdam 2002

4. J. Pawliszyn, Solid Phase Microextraction, Wiley & Sons, New York 1997.

5. B. Buszewski, E. Dziubakiewicz, M. Szumski [red.], Techniki elektromigracyjne: teoria i praktyka, Wydawnictwo MALAMUT, Warszawa 2012.

6. Z. Brzózka [red.]; Miniaturyzacja w analityce, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005.

7. B. Ardrey, Liquid chromatography-mass spectrometry: an introduction, John Wiley & Sosns Inc., Chichester 2003.

8. W. Grajek, Przeciwutleniacze w żywności. Aspekty zdrowotne, technologiczne, molekularne i analityczne, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2007.

9. G. Bartosz, Druga twarz tlenu, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2013.

10. Y. Surh-Joon, Oxidative stress, inflammation, and health, Wydawnictwo CRC Press, 2005.

11. S. Ball, Antyoksydanty w Medycynie i Zdrowiu Człowieka, wyd. I, Oficyna Wydawnicza Medyk, Warszawa 2001.

12. Baranowska I., Buszewski B., Bioanalityka. PWN, Warszawa 2020.

13. Buszewski B., Szultka M., Gadzała-Kopciuch R., Theory of extraction techniques, in: Comprehensive sampling and sample preparation, J. Pawliszyn (ed.) Academic Press, New York 2012, str. 243-256.

14. Buszewski B., Szultka M., Past, Present, and Future of Solid Phase Extraction: A Review. Critical Reviews in Analytical Chemistry, 42:3 (2012) 198-213.

15. Kealey D., Haines P.J., Krótkie wykłady, Chemia Analityczna. PWN, Warszawa 2006.

16. Ligor M., Ratiu I.A., Kiełbasa A., Al‐Suod H., Buszewski B., Extraction approaches used for the determination of biologically active compounds (cyclitols, polyphenols and saponins) isolated from plant material. Electrophoresis 39(15) (2018) 1860-1874.

17. Skoog D.A., West D.M., Holler J.F., Crouch S.R., Podstawy chemii analitycznej T. 2, przekład zbiorowy A. Hulanickiego [red.], Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.

18. Thurman E. M., Mills M. S., Solid Phase Extraction. Principles and Practice. Wiley, Nowy Jork 1998.

W01: posiada rozszerzoną wiedzę z zakresu chemii analitycznej, jej rozwoju i znaczenia dla postępu nauk ścisłych i przyrodniczych - X1A_W01

W06: zna pojęcia biologiczne oraz chemizm procesów metabolicznych zachodzących w organizmie człowieka - X1A_W01, P1A_W01, P1A_W05.

W09: zna przepisy i zasady z zakresu bezpieczeństwa i higieny pracy, podstawowe pojęcia z zakresu toksykologii; akty prawne dotyczące norm i wymagań laboratoriów chemicznych oraz regulacje prawne dotyczące niebezpiecznych substancji i ich przechowywania oraz oznakowania - X1A_W06, X1A_W07

U03: potrafi posługiwać podstawową wiedzę z zakresu nauk chemicznych w badaniach biomedycznych - X1A_U01; X1A_U06

U09: potrafi samodzielnie poszerzać wiedzę z zakresu analityki medycznej i metabolomiki - X1A_U07.

U11: potrafi opisać i zaprezentować kwestie chemiczne z różnych źródeł posługując się językiem specjalistycznym - X1A_U08; X1A_U09

K01: Jest nastawiony na nieustanne zdobywanie nowej wiedzy, umiejętności i doświadczeń; widzi potrzebę ciągłego doskonalenie się i podnoszenia kompetencji zawodowych; zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia - X1A_K01; X1A_K05

K02: potrafi organizować pracę w zespole i efektywnie pracuje z dużą ilością informacji, dostrzega zależności pomiędzy zjawiskami i poprawnie wyciąga wnioski posługując się zasadami logiki - X1A_K02

K06: rozumie społeczne aspekty praktycznego wykorzystania zdobytej wiedzy i umiejętności - X1A_K07

Wykład kończy się zaliczeniem na ocenę. Dłuższa wypowiedź pisemna lub prezentacja.

Ocena końcowa z wykładu zostanie ustalona na podstawie uzyskanej liczby punktów wg zasady:

• na ocenę dostateczną: uzyskanie przez studenta powyżej 50% punktów

• na ocenę dobrą: uzyskanie przez studenta powyżej 70% punktów

• na ocenę bardzo dobrą: uzyskanie przez studenta powyżej 81% punktów.

Warunkiem zaliczenia zajęć jest znajomość procedur analitycznych potrzebnych do poprawnego wykonania ćwiczenia-analizy laboratoryjnej, uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwium poprzedzającego ćwiczenie, zaliczenie opracowania pisemnego do każdego ćwiczenia – W01, W02, K02