Amaç: ilaçların ve genlerin hedeflenmesi ve dağıtılması için nanoteknoloji temelli yaklaşımların mekanizmasını açıklamak. Nanotıbbın önemli yönlerine genel bakış, nanoteknoloji ve polimerler kullanılarak yeni ve etkili ilaç dağıtım sistemlerinin nasıl tasarlanacağı ve geliştirileceği. İlaçlar ve genler de dahil olmak üzere moleküllerin hedeflenmesi ve iletilmesinin ana bileşenleri, nanotıp ve polimerlerin temelleri ile ilgili sorunları, nanotıptaki en son teknolojiler, gelecekteki gelişmeler ve pazarlama zorlukları.

Katı tümörlerin çoğu önemli miktarda stromal doku içerir. Pankreas duktal adenokarsinomu gibi aşırı durumlarda, tümör stroması tümör dokusundan daha fazla olabilir. Bu stromal dokunun hastalığın başlamasında ve ilerlemesinde bir engelleyici olmadığı araştırılacaktır. Kanser-stroma etkileşimleri, tümör oluşumunu, anjiyogenez, tedavi direncini ve muhtemelen tümör hücrelerinin metastatik yayılımını etkiler. Bu nedenle, tümör stroma hedefi kemoterapi ile birlikte, pankreas kanseri tedavisi için umut verici yeni bir seçenektir. Bu derste, aşağıdaki konuları derinlemesine tartışacağız: 1) Kanserojenezin erken basamaklarını tespit etmek için stromal aktivite nasıl kullanılabilir? 2) Sürekli hücre dışı doku oluşumunun ve birikmesinin anjiyogenez ve doku perfüzyonu üzerindeki etkisi nedir? 3) Stroma terapi direncini nasıl etkiler? 4) Stroma'nın tümör hücrelerinin metastatik yayılımına etkisi nedir? 5) Tümör stroma tümörünü lokal olarak sınırlama fonksiyonlarına da sahip mi?

Bu ders öğrencilere hücresel ve moleküler tıp alanında seçilmiş yöntemlerde deneyim kazandırma amacını gütmektedir. Bir teorik ders ve hemen sonrasında yer alan, ona entegrepratik deneysel uygulamalardan oluşmaktadır. Katılan öğrencilerin her aşamasını yapacağıpratik deneyler, modern biyokimyasal ve moleküler biyolojik yöntemlerin ve deneyselyaklaşımların öğrenilmesine olanak verecektir. Kapsanan makromoleküller proteinler ve DNA'dır. Kullanılan yöntemler; Makromoleküllerin saflaştırılması, kromatografi, jel elektroforezi, protein miktar tayini, antikorların uygulanması, bakterideki plazmidlerin yayılması, plazmid DNA'nın izolasyonu ve karakterizasyonu, genlerin memeli hücrelerine sokulması ve hücrelerde protein ifadesinin gözlenmesi.

Kimya ve Biyoloji Mühendisliğinin tarihi ve etki alanı, Kimya ve Biyoloji Mühendisliği derslerinin öğretim amaçları, Kimya ve Biyoloji Mühendisliğinde mühendislik tasarım ilkeleri ve uygulamaları (deney tasarımı, süreç tasarımı, ürün tasarımı, genlerden ürüne).

Birinci ve ikinci kanunlar. Enerji koruma ve entropi. Soğutma devreleri, enerji ve güç sistemleri, iç yakımlı makineler gibi mühendislik sistemlerin analizleri. Durum denklemleri ve gaz karışımları için p-v-T ilişkileri.

Akışkanların özelliği; akıskan statiği; Bernoulli denklemi; akıskan kinematiği; sinir tabakaları; laminar ve türbülanslı akışlar.

Denge ve hız süreçlerinde genel ayırım prensipleri, faz dengeleri ve difüzyon, yüzeyde tutma, kromatografi ve membran ile ayırma işlemleri, reaktif ayırma süreçleri, yüksek teknolojili ayırma süreçlerinin biyolojik sistemlerde uygulanması.

Kimyasal reaktörlerin tasarımı ve işletimi. Homojen, heterojen ve biyokimyasal reaksiyonlar. İdeal ve ideal olmayan reaktörler. Enzim katalisti ile işleyen reaksiyonların kinetiği. Yüzey kinetiği ve bio-kütle elde edilişi.

Kimyasal ve biyolojik süreçlerin modellenmesi ve bilgisayar ortamında simülasyonları. Kontrol sistemlerin tasarımı ve uygulamaları.

Polimer sentezi ve özellikleri. Polimer reolojisi, fabrikasyon metodları ve mühendislikteki uygulamalar.

Yapısal biyoloji ilkelerine ve biyolojik sistemlerin yapılarını, dinamiklerini ve işlevlerini araştıran hesaplama tekniklere giriş. Biyofizik ve biyokimya alanındaki ilgili problemleri araştırmak için teorik ve hesaplamalı yöntemlerin tanımı. Protein yapılarının temelleri, yapı belirleme teknikleri, enerji fonksiyonları, moleküler dinamik simülasyonları, moleküler yerleştirme ve protein yapısını ve protein-protein etkileşimlerini incelenmesi.

Kimyasal ve biyolojik sistemlerin modellenmesi. Kararlı ve geçiçi hal modellemesi ve simülasyonu. MATLAB ile uygulama örnekleri. Stokiyometrik ilişkiler ve değişmeler, kinetik modelleme, reaktörler, faz denge hali, kademeli temas sağlayan ayırma işlemleri, kütle aktarım hızları, difüzyon ve konveksiyon ile kütle aktarımı, parametre bulma.

Biolojik ve sentetik nano-yapıların kendiliğinden organizasyonunu belirleyen moleküller arası kuvvetler. Güçlü ve zayıf thermodinamik açıdan incelenmesi. Kendiliğinden Organize olan sistemler: Miceller, Bilayerlar, ve Biyolojik zarlar. Bu tip sistemlerin hesaplamalı yöntemlerle incelenmesi.

Enerji üretiminde kullanılan ileri nanoyapılı malzemeler, yakıt pilleri için membran elektrot üniteleri, fotovoltaik cihazlar, ısı ve akustik yalıtım için nanogözenekli malzemeler, lityum iyon pilleri gibi enerji depolama cihazları

Moleküler, hücresel ve doku mühendisliğinin temel prensiplerini ve uygulamaları. Temel doku mühendisliği teknikleri. Doku mühendisliği prensiplerinin problemlerin çözümü için kullanmaılması. Doku mühendisliği kullanılarak geliştirilmiş cihaz veya malzemelerin organ nakli metotları. Hücre ve yapı iskelesi hazırlamanın yöntemleri. Seçilen büyüme faktörlerinin ve genlerinin yapı iskelesine dahil etmenin mantığı.

Kimya mühendisliği uygulamalarında molekül modellemenin temel prensipleri; nano gözenekli yapılarda yüzeye tutunma ve difüzyonun moleküler simülasyonu; molekül dinamiklerinin gas taşınım simülasyonunda uygulanması; Monte Carlo yöntemlerinin denge ayırımlarında uygulanması, molekül modelleme ile zeolit ve metal-organik yapıların gas muhafazası için modellenmesi.

Öğrencilerin fen ve mühendislik bilgilerini bir kimya ve biyoloji mühendisliği projesinde uyguladıkları bir tasarım dersi. Gerçekçi koşullar ve kısıtlar altında bir grup projesinin geliştirilmesi, tasarımı ve yönetimi. İletişim, takım çalışması ve sunum becerilerine ağırlık verilir.

Öğrencilerin fen ve mühendislik bilgilerini bir kimya ve biyoloji mühendisliği projesinde uyguladıkları bir tasarım dersi. Gerçekçi koşullar ve kısıtlar altında bir grup projesinin geliştirilmesi, tasarımı ve yönetimi. İletişim, takım çalışması ve sunum becerilerine ağırlık verilir.

Kuçük moleküllerle polimerlerin farklılıkları, termosetler, termoplastlar, moleküler yapı ve özellikler arasındaki ilişkiler, belli başlı polimerler, çok moleküllü yapılar, kompozıtler, kopolimerler.

Yapısal biyoloji ilkelerine ve biyolojik sistemlerin yapılarını, dinamiklerini ve işlevlerini araştıran hesaplama tekniklere giriş. Biyofizik ve biyokimya alanındaki ilgili problemleri araştırmak için teorik ve hesaplamalı yöntemlerin tanımı. Protein yapılarının temelleri, yapı belirleme teknikleri, enerji fonksiyonları, moleküler dinamik simülasyonları, moleküler yerleştirme ve protein yapısını ve protein-protein etkileşimlerini incelenmesi.

Moleküler, hücresel ve doku mühendisliğinin temel prensiplerini ve uygulamaları. Temel doku mühendisliği teknikleri. Doku mühendisliği prensiplerinin problemlerin çözümü için kullanmaılması. Doku mühendisliği kullanılarak geliştirilmiş cihaz veya malzemelerin organ nakli metotları. Hücre ve yapı iskelesi hazırlamanın yöntemleri. Seçilen büyüme faktörlerinin ve genlerinin yapı iskelesine dahil etmenin mantığı.

Genel ve organik kimyaya girişte temel kavramlar: Madde, ölçümler, periyodik tablo, bileşikler, kimyasal bağlar, moleküller arası etkileşimler, mol-kütle ilişkileri, stokiyometri ve reaksiyon dengeleme, kimyasal reaksiyon hızları, gazlar, sıvılar, katılar, çözeltiler, asit-baz teorisi, nükleer kimya, organik kimyada fonksiyonel gruplar, aminler, alkoller, karboksilik asitler, amino asitler-proteinler, lipidler ve karbonhidratlar.

Atomun yapısı, kimyasal bağlar, bileşikler, çözeltiler, stokiyometri. Elektrokimya, termodinamik, kinetik, asitler ve bazlar, temel organik kimya.