Faglig innhold

Emnet omfatter en forståelse av forenklede fysiske modeller for å forstå og beskrive cellulære og molekylære prosesser som er essensielle for anvendelser i bionanoteknologi. Anvendelser som omhandles er: biosensorer, «cells-on-a-chip», nanomedisin, design og fabrikkering av mikrokanaler samt eksperimentelle tekniker for å studere molekyler og celler.

Temaer inkludert er: entropi, energi, virrevandring, diffusjon, molekylære motorer, væskedynamikk på nm og µm skala, elektrostatiske vekselvirkinger i vandige løsninger, mekaniske egenskaper til polymerer og membraner, og biologisk elektrisitet. Videre vil eksperimentelle teknikker og teoretiske modeller beskrives. Emnet skal bidra med kunnskap som setter studentene i stand til å fremme innovative og bærekraftige forslag til løsninger på noen av FNs bærekraftsmål.

Læringsutbytte

Etter fullført kurs skal studenten ha:

Kunnskap om:

1) Forenklede fysiske modeller for å beskrive prosesser som er viktig for forståelsen av cellulære og molekylære funksjoner og prosesser på mikro- og nanometernivå. Dette inkluderer å forstå og beskrive betydningen av entropi, energi, elektrostatiske vekselvirkninger i løsning, transport fenomen som diffusjon og vesikkeltransport, molekylære motorer, egenskapene til vann på mikro- og nanometer skala, virrevandring, biologisk elektrisitet, mekaniske egenskaper til polymer kjeder og membraner.

2) Design av enkle mikrokanaler og forstå fysiske fenomener som er viktige for deres funksjon.

3) Prinsippene for lys-og fluorescensmikroskopi, atomærkraft mikroskopi og optiske pinsetter.

4) Bærekraft og livsløpsanalyse for bionanoapplikasjoner.

Ferdigheter:

5) Implementere noen av de fysiske modellene diskutert i emnet til datasimuleringer ved bruk av Matlab eller Python.

6) Erfaring med å jobbe i renrom.

7) Benytte og justere lysmikroskop for optimal avbilding.

8) Anvende sin kunnskap til å formulere og analysere problemstillinger i bionanovitenskap.

9) Kunne bidra med innovative og bærekraftige forslag for å løse utfordringer innen noen av FNs bærekraftsmål som «stoppe klimaendringene», «god helse og livskvalitet» der en kan bidra til utvikling av ny diagnostikk og terapi av ulike sykdommer.

Generell kompetanse:

10) Kunne skrive en vitenskapelig rapport.

11) Ha en bevissthet om bærekraft og livsløpsanalyse ved utvikling av nye innovative løsninger.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, regneøvinger med rapporter, laboratorieøving med rapport, teoretisk projekt på et selvvalgt tema. To regneøvinger, projekt og labrapport kreves godkjent for adgang til eksamen.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger
• Prosjekt
• Laboratorierapport

Anbefalte forkunnskaper

Statistisk termodynamikk, organisk kjemi, bioteknologi, grunnleggende kunnskaper i fysikk, matematikk og statistikk.

Kursmateriell

Hovedlærebok: Physical Biology of the Cell. Rob Phillips, Jane Kondev, Julie Theriot, Hernan Garcia. ISBN: 9780815344506.

Annet materiell: Oppgis ved semesterstart.

Studiepoengreduksjon