上海交通大学：材料科学与工程学院《先进生物功能材料》研究生课程教学大纲

上海交通大学研究生课程开设申请表New Graduate Course Application Form, SJTU课程基本信息Basic Information（中文Chinese）先进生物功能材料*课程名称Course Name（英文English）AdvancedBiologicalFunctionalMaterials*学分*学时232（1学分≥16课时）CreditsTeaching Hours秋季否*开课学期*时否跨学期跨Spanningover个学SemesterCross-semester?期Semesters。Fall专业课全日制*课程性质*课程分类Course CategoryCourse TypeFull-timeMajor Course*授课语言Instruction英文EnglishLanguage*成绩类型等级制LetterGradeGrade(050)材料科学与工程学院*开课院系SchoolSchool of Materials Science& Engineering所属学科Subject姓名Name工号ID单位School联系方式E-mail负责教师Person in charge窦红静hjdou@sjtu.edu.cn课程扩展信息ExtendedInformation本课程将从多个尺度下的生命体基本单元及其生物活性出发，以不同尺度中生命物质的活性为主线，探讨在分子、纳米、微米、乃至宏观多尺度下*课程简介实现生物功能性的途径。课程将涵盖与生物功能材料相关的概念、模型及(中文)方法，并对生物功能材料在疾病诊断、药物输运、及现代工业中的应用进Course行介绍。课程将结合生物功能材料的基本原理与相关领域的前沿进展，使Description学生不仅掌握和了解生物功能材料的设计理念、制备方法、表征手段与前沿应用，还具备如何根据相关领域的应用需求，进行材料的设计和功能性调控、进而实现其生物活性的能力。本门课程的学习将培养先进生物功能材料的设计、制备与性能评估等方面的知识和能力。*课程简介Thiscoursewill startfromthebasicunitsof lifeandtheirbiologicalactivities(English)inmultiplescales,andtaketheactivitiesof lifesubstancesindifferentscalesasthe

上海交通大学研究生课程开设申请表 New Graduate Course Application Form, SJTU 课程基本信息 Basic Information *课程名称 Course Name （中文 Chinese） 先进生物功能材料 （英文 English） Advanced Biological Functional Materials *学分 Credits 2 *学时 Teaching Hours 32 （1 学分≥16 课时） *开课学期 Semester 秋季 *时否跨学期 Cross-semester? 否 跨 Spanning over 个 学 Fall 期 Semesters。 *课程性质 Course Category 专业课 *课程分类 Course Type 全日制 Major Course Full-time *授课语言 Instruction Language 英文 English *成绩类型 Grade 等级制 Letter Grade *开课院系 School (050)材料科学与工程学院 School of Materials Science & Engineering 所属学科 Subject 负责教师 Person in charge 姓名 Name 工号 ID 单位 School 联系方式 E-mail 窦红静 hjdou@sjtu.edu.cn 课程扩展信息 Extended Information *课程简介 (中文) Course Description 本课程将从多个尺度下的生命体基本单元及其生物活性出发，以不同尺度 中生命物质的活性为主线，探讨在分子、纳米、微米、乃至宏观多尺度下 实现生物功能性的途径。课程将涵盖与生物功能材料相关的概念、模型及 方法，并对生物功能材料在疾病诊断、药物输运、及现代工业中的应用进 行介绍。课程将结合生物功能材料的基本原理与相关领域的前沿进展，使 学生不仅掌握和了解生物功能材料的设计理念、制备方法、表征手段与前 沿应用，还具备如何根据相关领域的应用需求，进行材料的设计和功能性 调控、进而实现其生物活性的能力。本门课程的学习将培养先进生物功能 材料的设计、制备与性能评估等方面的知识和能力。 *课程简介 （English） This course will start from the basic units of life and their biological activities in multiple scales, and take the activities of life substances in different scales as the

Coursemain line to explore the ways to achieve biological functionality in molecularDescriptionnano-,micro-andevenmacro-scales.Thecoursewillcovertheconcepts,modelsand methods related to biological functional materials,and introduce theapplicationofbiologicalfunctionalmaterials indiseasediagnosis,drugdeliveryandmodern industry.The course will combine the basic principles of biologicalfunctional materials and the cutting-edge progress in related fields, so thatstudents can not only understand the design concept, preparation method,characterizations and cutting-edge applications of biological functional materials,but also have the ability to design materials,regulate theirfunctionality and realizetheir biological activitiesaccording to the application requirements in relatedfields. This course will cultivate the knowledge and ability in the design,preparation and performance evaluation of advanced biological functionalmaterials.本课程属于材料科学与生物、化学等学科交叉的前沿方向，也是国际材料领域近期的主要研究热点之一。课程共32学时：主要围绕多尺度下实现材料生物功能性与生物活性的核心问题，在讲解基本概念的同时，强调材料从纳米至微米、乃至宏观等多个尺度的性能对其生物功能的影响，并着重介绍先进生物功能材料在疾病诊断、治疗及现代工业中的应用。课程内容建设主要包括以下8个方面：1.先进生物功能材料概论（2课时）1.1生物功能材料的发展历程（1课时）1.2现代生物功能材料的发展趋势（1课时）2.天然生物功能材料(4课时)2.1小分子天然生物材料（1课时）2.2大分子天然生物材料（1课时）*教学大纲2.3来自生物体的陶瓷材料(2课时)(中文)Syllabus3.生物纳米材料（6课时)3.1生物纳米材料的设计(1 课时)3.2生物纳米材料的制备（(1课时）3.3生物纳米材料的应用（2课时）23.4仿病毒纳米载体制备实验(2课时）4.仿细胞功能材料（4课时)4.1仿细胞功能材料的设计理念（1课时）4.2仿细胞功能材料的制备与表征（1课时）4.3人工仿细胞微囊的制备实验（2课时）5.生物活性陶瓷及其应用（4课时)5.1生物活性陶瓷制备与表征（1课时）5.2生物活性陶瓷的应用（1课时）5.3生物陶瓷制备实验（2课时）

Course Description main  line  to  explore  the  ways  to  achieve  biological  functionality  in  molecular, nano‐, micro‐ and even macro‐ scales. The course will cover the concepts, models  and  methods  related  to  biological  functional  materials,  and  introduce  the  application of biological functional materials in disease diagnosis, drug delivery and modern  industry.  The  course  will  combine  the  basic  principles  of  biological functional  materials  and  the  cutting‐edge  progress  in  related  fields,  so  that  students  can  not  only  understand  the  design  concept,  preparation  method, characterizations and cutting‐edge applications of biological functional materials, but also have the ability to design materials, regulate their functionality and realize their  biological  activities  according  to  the  application  requirements  in  related fields.  This  course  will  cultivate  the  knowledge  and  ability  in  the  design, preparation  and  performance  evaluation  of  advanced  biological  functional materials. *教学大纲 (中文) Syllabus 本课程属于材料科学与生物、化学等学科交叉的前沿方向，也是国际 材料领域近期的主要研究热点之一。课程共 32 学时，主要围绕多尺度下实 现材料生物功能性与生物活性的核心问题，在讲解基本概念的同时，强调 材料从纳米至微米、乃至宏观等多个尺度的性能对其生物功能的影响，并 着重介绍先进生物功能材料在疾病诊断、治疗及现代工业中的应用。课程 内容建设主要包括以下 8 个方面： 1．先进生物功能材料概论 (2 课时) 1.1 生物功能材料的发展历程 (1 课时) 1.2 现代生物功能材料的发展趋势(1 课时) 2. 天然生物功能材料 (4 课时) 2.1 小分子天然生物材料（1 课时） 2.2 大分子天然生物材料（1 课时） 2.3 来自生物体的陶瓷材料（2 课时） 3. 生物纳米材料（6 课时） 3.1 生物纳米材料的设计 （1 课时） 3.2 生物纳米材料的制备 （1 课时） 3.3 生物纳米材料的应用 （2 课时） 3.4 仿病毒纳米载体制备实验（2 课时） 4. 仿细胞功能材料（4 课时） 4.1 仿细胞功能材料的设计理念（1 课时） 4.2 仿细胞功能材料的制备与表征（1 课时） 4.3 人工仿细胞微囊的制备实验（2 课时） 5. 生物活性陶瓷及其应用 （4 课时） 5.1 生物活性陶瓷制备与表征 （1 课时） 5.2 生物活性陶瓷的应用（1 课时） 5.3 生物陶瓷制备实验（2 课时）

6.先进生物功能材料与疾病诊断(4课时)6.1先进生物材料的多功能化（2课时）6.2先进生物功能材料在疾病诊断中的应用（2课时）7.先进生物功能材料与药物输运（4课时）7.1药物输运与控制释放（2课时)7.2先进生物功能材料在药物输运中的应用（2课时）8.先进生物功能材料与现代工业（4课时）8.1生物功能材料在海洋工程中的应用（2课时）8.2生物功能材料在环境工程中的应用（2课时）This course belongs to the interdisciplinaryfrontier between materials science,biology, and chemistry, etc, and it is also one of the hot topics related tomaterials.The course has 32 class hours. It focuses on the core topics of realizingthe biological function and biological activity of materials in multi-scales.Whileexplainingthebasicconcepts,itemphasizestheinfluenceoftheperformanceotmaterials from nano to micro, and even macro scales on their biologicalfunctions, and focuses on the application of advanced biological functionalmaterials in disease diagnosis, treatment and modern industry. The coursecontentmainlyincludesthefollowing8parts:1. Introduction to advanced biological functional materials (2 class hours)1.1Developmenthistoryofbiologicalfunctionalmaterials (1classhour)1.2 The trend of development of biological functional materials (1 class hour)2.Natural biological functional materials (4 class hours)*教学大纲2.1 Small molecularnaturalbiomaterials (1classhour)(English)2.2Macromolecularnaturalbiomaterials(1classhour)Syllabus2.3Ceramicmaterials fromorganisms (2 classhours)3. Biological nano-materials (6 class hours)3.1 Design of biological nano-materials (1 class hour)3.2 Preparation of biological nano-materials (1 class hour)3.3 Application of biological nano-materials (2 class hours)3.4Experiment:Preparationofvirus-likenano-carrier(2classhours)4. Cell-like functional materials (4 class hours)4.1 Design conceptof cell-like functional materials (1class hour)4.2Preparation and characterization of cell-likefunctional materials(1 classhour)4.3 Experiment:preparation experiment of artificial cell-likemicrocapsules (2class hours)5. Bioactive ceramics and its application (4 class hours)5.1Preparationandcharacterizationofbioactiveceramics(1classhour)

6. 先进生物功能材料与疾病诊断 （4 课时） 6.1 先进生物材料的多功能化（2 课时） 6.2 先进生物功能材料在疾病诊断中的应用 （2 课时） 7. 先进生物功能材料与药物输运 （4 课时） 7.1 药物输运与控制释放（2 课时） 7.2 先进生物功能材料在药物输运中的应用（2 课时） 8. 先进生物功能材料与现代工业 （4 课时） 8.1 生物功能材料在海洋工程中的应用（2 课时） 8.2 生物功能材料在环境工程中的应用（2 课时） *教学大纲 (English) Syllabus     This course belongs to the interdisciplinary frontier between materials science, biology,  and  chemistry,  etc,  and  it  is  also  one  of  the  hot  topics   related  to  materials. The course has 32 class hours. It focuses on the core topics of realizing the biological function and biological activity of materials in multi‐scales. While  explaining the basic concepts, it emphasizes the influence of the performance of materials  from  nano  to  micro,  and  even  macro  scales  on  their  biological functions,  and  focuses  on  the  application  of  advanced  biological  functional materials  in  disease  diagnosis,  treatment  and  modern  industry.  The  course  content mainly includes the following 8 parts:  1. Introduction to advanced biological functional materials (2 class hours)  1.1 Development history of biological functional materials (1 class hour)  1.2 The trend of development of biological functional materials (1 class hour)  2. Natural biological functional materials (4 class hours)  2.1 Small molecular natural biomaterials (1 class hour)  2.2 Macromolecular natural biomaterials (1 class hour)  2.3 Ceramic materials from organisms (2 class hours)  3. Biological nano‐materials (6 class hours)  3.1 Design of biological nano‐materials (1 class hour)  3.2 Preparation of biological nano‐materials (1 class hour)  3.3 Application of biological nano‐materials (2 class hours)  3.4 Experiment: Preparation of virus‐like nano‐carrier (2 class hours)  4. Cell‐like functional materials (4 class hours)  4.1 Design concept of cell‐like functional materials (1 class hour)  4.2  Preparation  and  characterization  of  cell‐like  functional  materials  (1  class  hour)  4.3  Experiment:  preparation  experiment  of  artificial  cell‐like microcapsules  (2  class hours)  5. Bioactive ceramics and its application (4 class hours)  5.1 Preparation and characterization of bioactive ceramics (1 class hour)

5.2Applicationofbioactiveceramics(1classhour)5.3Experiment:Bioceramicpreparation (2classhours)6.Advanced biologicalfunctional materials and disease diagnosis (4class hours)6.1Multi-functionalityofadvancedbiomaterials(2classhours)6.2Application of advanced biological functional materials indisease diagnosis(2classhours)7.Advancedbiologicalfunctionalmaterialsanddrugdelivery(4classhours)7.1 Drug delivery and controlled release (2 class hours)7.2 Application of advanced biological functional materials in drug delivery (2class hours)8.Advanced biological functional materials and modern industry (4 class hours)8.1applicationofbiological functional materialsinmarineengineering(2classhours)8.2application of biological functionalmaterials in environmental engineering (2class hours)课程将采用"围绕生物功能材料的前沿研究与应用拓展基础理论与知识进行教学"的理念，将课堂理论教学与实验、实践和前沿科研进展相结合。在材料应用中采用"案例教学"的方式，每个环节的教学均将设计1-2的前沿应用实例，结合前沿研究的典型案例让学生从关乎国计民生的实例中了解将基础知识应用于前沿实践，从而在实际应用和亲身操作中加深对知识的理解和掌握，培养和掌握围绕实际应用需求设计材料生物功能性的能力。授*课程要求（中文）课形式将有机结合课堂教学、项目实验、实验报告、分组讨论、动画演Requirements讲、实物展示、课堂讲演等多种方式。课程考核将采用课程演讲、课堂互动、实验课、课堂师生互动等相结合的方式来综合、全面地评价学生对相关基础知识和前沿研究的掌握。最终成绩（100%）=课堂师生互动（10%）+实验课（30%）+课程论文写作（40%）+课程论文演讲（20%）The course will adopt the concept of "expanding basic theory and knowledgearound the frontier research of biological functional materials", and combineclassroomteachingwithexperimentandpractice.In theapplicationofmaterials,"caseteaching"method is adopted.Eachcore content includes 1-2 cutting-edgeapplicationexamples.Combinedwiththetypicalcasesofcutting-edgeresearch,students can understand andapplythebasicknowledgetocutting-edgepracticefromthecases related to national economyandpeople's livelihood,so as to*课程要求(English)deepentheunderstandingandmasteryofknowledgeinpracticalapplication,Requirementsandcultivatethecapabilityofdesigningbiologicalfunctionofmaterialsfortheinreal applications. The teaching methods will include teaching in classroomexperiments, course project, course thesis, course speech, etc. The courseassessment will use a combination of course speech, teacher-studentcommunication, experiments, and course thesis to comprehensively evaluatestudents'capabilities

5.2 Application of bioactive ceramics (1 class hour)  5.3 Experiment: Bioceramic preparation (2 class hours)  6. Advanced biological functional materials and disease diagnosis (4 class hours) 6.1 Multi‐functionality of advanced biomaterials (2 class hours)  6.2 Application of advanced biological functional materials in disease diagnosis  (2 class hours)  7. Advanced biological functional materials and drug delivery (4 class hours)  7.1 Drug delivery and controlled release (2 class hours)  7.2  Application  of  advanced  biological  functional materials  in  drug  delivery  (2  class hours)  8. Advanced biological functional materials and modern industry (4 class hours) 8.1 application of biological functional materials in marine engineering (2 class hours)  8.2 application of biological functional materials in environmental engineering (2  class hours)  *课程要求 （中文） Requirements 课程将采用“围绕生物功能材料的前沿研究与应用拓展基础理论与知识进行 教学”的理念，将课堂理论教学与实验、实践和前沿科研进展相结合。在材 料应用中采用“案例教学”的方式，每个环节的教学均将设计 1-2 的前沿应 用实例，结合前沿研究的典型案例让学生从关乎国计民生的实例中了解将 基础知识应用于前沿实践，从而在实际应用和亲身操作中加深对知识的理 解和掌握，培养和掌握围绕实际应用需求设计材料生物功能性的能力。授 课形式将有机结合课堂教学、项目实验、实验报告、分组讨论、动画演 讲、实物展示、课堂讲演等多种方式。课程考核将采用课程演讲、课堂互 动、实验课、课堂师生互动等相结合的方式来综合、全面地评价学生对相 关基础知识和前沿研究的掌握。 最终成绩（100%）=课堂师生互动（10%）+实验课（30%）+课程论文写作 （40%）+课程论文演讲（20%） *课程要求 （English） Requirements     The course will adopt the concept of "expanding basic theory and knowledge around  the  frontier  research  of  biological  functional  materials",  and  combine  classroom teaching with experiment and practice. In the application of materials, "case teaching" method is adopted. Each core content includes 1‐2 cutting‐edge  application examples. Combined with the typical cases of cutting‐edge research,  students can understand and apply the basic knowledge to cutting‐edge practice  from  the  cases  related  to  national  economy  and  people's  livelihood,  so  as  to deepen  the  understanding and mastery  of  knowledge  in  practical  application, and cultivate the capability of designing biological function of materials for their real  applications.  The  teaching  methods  will  include  teaching  in  classroom, experiments,  course  project,  course  thesis,  course  speech, etc.  The  course  assessment  will  use  a  combination  of  course  speech,  teacher‐student  communication,  experiments,  and  course  thesis  to  comprehensively  evaluate students' capabilities

Final score (100%) = class discussion (10%) + experiments (30%) + course thesiswriting(40%)+coursethesisspeech(20%)1.B D (Buddy D) Ratner, Biomaterials Science: AnIntroductionto MaterialsinMedicine,3rdEdition,Amsterdam ; Boston : Elsevier Academic Press,2013.2.C Mauli (Chandra Mauli) Agrawal, Introduction tobiomaterials: basic theory with engineeringapplications. 3rd edition, Amsterdam:Boston:课程资源ElsevierAcademicPressISBN:0123746264(hbk.),(（中文）Resources20133.Moones Rahmandoust, and Majid R.Ayatollahi,Nanomaterials for Advanced BiologicalApplications,Springer.4.Zhao Qin,Leon Dimas,David Adler,GrahamBratzelandMarkus J Buehler, Biological materials by design, J. Phys.:Condens.Matter 26 (2014)073101 (13pp)B D (Buddy D) Ratner, Biomaterials Science:An1Introduction to Materials in Medicine, 3rd Edition,Amsterdam ;Boston:ElsevierAcademic Press,2013.2.CMauli (ChandraMauli)Agrawal,Introductiontobiomaterials: basic theory with engineeringapplications. 3rd edition, Amsterdam ; Boston:课程资源Elsevier Academic Press ISBN:0123746264 (hbk.),(English)Resources20133.Moones Rahmandoust, and MajidR.Ayatollahi,Nanomaterials forAdvancedBiological Applications, Springer.4.ZhaoQin,LeonDimas,DavidAdler,GrahamBratzelandMarkusJ Buehler,Biological materials by design,J.Phys.:Condens.Matter26(2014)073101(13pp)备注Note

Final score (100%) = class discussion (10%) + experiments (30%) + course thesis writing (40%) + course thesis speech (20%) 课程资源 （中文） Resources 1. B D (Buddy D) Ratner, Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine, 3rd Edition, Amsterdam ; Boston : Elsevier Academic Press, 2013. 2. C Mauli (Chandra Mauli) Agrawal, Introduction to biomaterials: basic theory with engineering applications. 3rd edition, Amsterdam ; Boston : Elsevier Academic Press ISBN: 0123746264 (hbk.), 2013 3. Moones Rahmandoust, and Majid R. Ayatollahi, Nanomaterials for Advanced Biological Applications, Springer. 4. Zhao Qin, Leon Dimas, David Adler, Graham Bratzel and  Markus J Buehler,  Biological materials by design, J. Phys.:  Condens. Matter 26 (2014) 073101 (13pp) 课程资源 （English） Resources 1. B D (Buddy D) Ratner, Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine, 3rd Edition, Amsterdam ; Boston : Elsevier Academic Press, 2013. 2. C Mauli (Chandra Mauli) Agrawal, Introduction to biomaterials: basic theory with engineering applications. 3rd edition, Amsterdam ; Boston : Elsevier Academic Press ISBN: 0123746264 (hbk.), 2013 3. Moones Rahmandoust, and Majid R. Ayatollahi, Nanomaterials for Advanced Biological Applications, Springer. 4. Zhao Qin, Leon Dimas, David Adler, Graham Bratzel and  Markus J Buehler,  Biological materials by design, J. Phys.:  Condens. Matter 26 (2014) 073101 (13pp) 备注 Note