Nome: Fundamentos de sistemas biológicos I (obrigatória)
Ementa: Esta disciplina tem como objetivo introduzir conhecimentos básicos de Biologia Geral, Celular e Molecular para alunos com diferentes formações. A disciplina será dividida em 5 partes: 1) A química da vida: o Carbono e a Diversidade Molecular da Vida, Estrutura e Função de Grandes Moléculas Biológicas, 2) Célula: Estrutura e Função da Membrana, Metabolismo, Respiração Celular e Fermentação, Comunicação Celular, 3) Genética e biologia molecular 4) Biologia geral e ecologia: Seres vivos e relações ecológicas, anatomia, histologia e fisiologia comparada 5) Evolução
Bibliografia:
Biologia de Campbell: 10ª Edição. Autores: Jane B. Reece; Lisa A. Urry; Michael L. Cain; Steven A. Wassermann; Peter V. Minorsky; Robert B. Jackson. Editora Artmed.
Biologia molecular da célula:5ª Ed. Alberts,Bruce. Editora Artmed.
Nome: Fundamentos de nanomateriais e nanotecnologia (obrigatória)
Ementa: Introdução a síntese de nanomateriais e nanoestruturas. Síntese de nanopartículas, nanotubos, nanofibras, bio e nanocompositos, sistemas mesoporosos. Deposição em fase vapor e por feixe molecular de nanoestruturas como pontos, poços quânticos e nanofios. Técnicas nanolitográficas e self assembly. Técnicas de preparação de filmes finos nanoestruturados (layer by layer, filmes de Langmuir-Blodgett etc...). Síntese de soluções coloidais. Introdução a técnicas de caracterização de materiais em escala nanométrica. Estruturas cristalinas e não cristalinas dos sólidos. Técnicas de difração de raios X. Noções básicas sobre espalhamento de luz, de raio-X e de nêutrons para caracterização de coloides e sólidos. Microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. Microscopia de força atômica. Métodos espectroscópicos. Caracterizações das propriedades magnéticas e elétricas.
Introdução aos nanodispositivos. Métodos de fabricação de nanodispositivos. Nanodispositivos eletrônicos e magnéticos. Nanodispositivos optoeletrônicos. Microcavidades óticas contendo pontos quânticos. Dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos baseados em nanotubos de carbonos e grafenos. Nanodispositivos optoeletrônicos orgânicos e híbridos. Conceito de micro e nanosensores. Biosensores. Nanodispositivos e nanosensores plasmônicos. Nanodispositivos para aplicações biológicas e biomédicas.
Bibliografia:
Nanostructures and Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications Guozhong Cao, Ying Wang (World Scientific).
Materiais e dispositivos eletrônicos, S.M.Rezende (Editora Livraria da Fisica).
Nanoelectronics: nanowires, molecular electronics and nanodevices K.Inewski (McGraw-Hill Education).
Nanodevices for the life science. Challa S.S.R.Kumar (Wiley)
Springer Handbook of Nanotechnology, Bharat Bhushan (Springer-Verlag)
Characterization of Nanophase Materials, Zhong Lin Wang (Wiley-VCH)
Introduction to Nanoscience, S. M. Lindsay. (Oxford University Press)
Nome: Introdução aos métodos matemáticos e computacionais (obrigatória)
Ementa: 1) Introdução ao funcionamento de computadores e compiladores; Fundamentos de algoritmos e programação: tipos de dados, estruturas de repetição e desvio, recursividade; Estruturas de dados básicas (vetores e matrizes), funções, arquivos e tipo abstrato de dados.
2) Conceitos básicos: Erros, representação de ponto flutuante, convergência. Interpolação e aproximação polinomial. Determinação de raízes de equações e sistemas não lineares. Integração e diferenciação numérica. Resolução de sistemas lineares de equações algébricas: métodos diretos e iterativos. Solução numérica de equações diferenciais ordinárias. Introdução às equações diferenciais ordinárias (EDOs) e equações diferenciais parciais (EDP). Modelagem de sistemas biológicos usando EDOs e EDPs.
Bibliografia:
Rangel Netto, J. L. M.; Cerqueira, R. F. de G.; Celes Filho, W. (2004) Introdução à Estruturas de Dados, Campus
Schildt, H. (1997) C Completo e Total, Makron Books
Iserles, A., (1966) A First Course in the Numerical Analysis of Differential Equations, Cambridge University Press
- C. Butcher. Numerical Methods for Ordinary Differential Equations. John Wiley & Sons. 2008.
Abdul-Majid Wazwaz. Partial Differential Equations. Ed. Swets and Zeitlinger (2002)
Nome: Seminários de pesquisa I (obrigatória)
Ementa: A disciplina consiste em um ciclo semanal de seminários ministrados por professores/pesquisadores da pós-graduação ou convidados externos. Serão apresentados topicos relativos às pesquisas recentes em áreas relativas a nanobiossistemas.
Bibliografia: Artigos científicos
Nome: Introdução a nanobiosistemas (obrigatória)
Ementa: Significado de nanobiosistemas. Estudo de casos exemplificativos de nanobiosistemas de grande interesse atual, seguindo o caminho pelas três fundamentais etapas: técnicas de cálculo computacional necessárias para desenho/descrição/previsão do modelo, a síntese e a caracterização do sistema estudado, a aplicação do nanobiosistema em um processo, produto ou nanodispositivo específico. Pesquisa e desenvolvimento de nanobiosistemas nas empresas.
Exemplo 1: desenho racional de um fármaco, estudo da síntese de nanopartículas para vetorização e liberação controlada do fármaco ou vacinas, testes de eficiência terapêutica e de citotoxicidade das nanopartículas funcionalizadas.
Exemplo 2: modelos computacionais para estudo de propriedades optoeletrônicas de materiais nanoestruturados (grafeno, nanotubos de carbono, pontos/poços quânticos). Sintese desses materiais nanoestruturados. Aplicação dos materiais em dispositivos como biosensores e células fotovoltaicas.
Exemplo 3: Microscopia óptica de campo próximo (SNOM) e a espectroscopia Raman melhorada por ponta (TERS) na caracterização de nanobiomateriais, como DNA, RNA, fármacos e proteínas ligadas a doenças. Analise e processamento de imagens de microscopia de campo próximo.
Bibliografia:
Nanotecnologia: Introdução, Preparação e Caracterização de Nanomateriais e Exemplos de Aplicação, Duran, N.; Mattoso, L.H.C.; Morais, P.C. (Artliber)
Nanodevices for the life science. Challa S.S.R.Kumar (Wiley)
Modeling Materials, Ellad V. Tadmor and Ronald E. Miller (Cambridge)
Introduction to Nanomedicine and Nanobioengineering. Paras N. Prasad. (Wiley)
Nanoparticulates as drug carriers. Vladimir P. Torchilin (Imperial College Press)
Nanobiosensors and Nanobioanalyses. Vastergaard M. C., Kerman K., Hsing I.-M., Tamiya E. (Springer)
Artigos científicos recentes
Nome: Síntese e propriedades de nanomateriais para saúde e meio ambiente (optativa e de escolha restrita)
Pré-requisisto: Fundamentos de nanomateriais e nanotecnologia
Ementa: Sistemas nanométricos para encapsulamento, vetorização e liberação de vacinas e fármacos. Nanoemulsões para liberação de fármacos. Materiais para cura por hipertermia magnética e tratamento de câncer.. Nanoestruturas para dispositivos optoeletrônicos e células fotovoltaicas. Nanomateriais e nanocompositos para células a combustível. Nanomateriais para indústria petroquímica. Membranas nanoestruturadas para filtração e despoluição de água. Polímeros nanoestruturados e mesofases para remoção de poluentes e petróleo em água.
Bibliografia:
Nanotecnologia: Introdução, Preparação e Caracterização de Nanomateriais e Exemplos de Aplicação, Duran, N.; Mattoso, L.H.C.; Morais, P.C. (Artliber)
Nanotechnology in Drug Delivery. Series: “Biotechnology: Pharmaceutical Aspects” Villiers, Melgardt M. de; Aramwit, Pornanong; Kwon, Glen S. (Springer)
Advanced nanomaterials and their applications in renewable energy. J.L.Lu, S.Bashir (Elsevier)
Introduction to Nanomedicine and Nanobioengineering. Paras N. Prasad. (Wiley)
Textbook of Nanoscience and Nanotechnology. B. S. Murty, P. Shankar, B. Rav, B. B. Rath, J. Murday (Springer)
Nanotechnology: Principles and Practices. Kulkarni,Sulabha K. (Springer).
Nome da Disciplina: Fundamentos de Sistemas Biológicos II (optativa e de escolha restrita)
Pré-requisisto: Fundamentos de sistemas biológicos I
Carga horária:45h
Ementa:
Esta disciplina tem como objetivo introduzir conhecimentos básicos de Biologia Geral, Celular e Molecular para alunos com diferentes formações. A disciplina será dividida em 5 partes: 1) A química da vida: o Carbono e a Diversidade Molecular da Vida, Estrutura e Função de Grandes Moléculas Biológicas, 2) Célula: Estrutura e Função da Membrana, Metabolismo, Respiração Celular e Fermentação, Comunicação Celular, 3) Genética e biologia molecular 4) Biologia geral e ecologia: Seres vivos e relações ecológicas, anatomia, histologia e fisiologia comparada 5) Evolução.
Nome: Métodos computacionais em nanobiosistemas (optativa e de escolha restrita)
Pré-requisisto: Introdução aos métodos matemáticos e computacionais
Ementa: 1) Introdução às técnicas de dinâmica molecular para simulação computacional de nanobiosistemas; 2) Redes complexas para simulação de nanobiosistemas (lei de ação das massas, teoria das redes complexas, análise de estabilidade, propriedades emergentes); 3) Técnicas avançadas de design de algoritmos com aplicações a Nanobiosistemas (dividir e conquistar, programação dinâmica, algoritmos gulosos, backtracking); 4) Introdução aos métodos de otimização para simulação computacional de nanobiosistemas (Computação Quântica, Algoritmos Genéticos, Metaheurísticas inspiradas na natureza).
Bibliografia:
Dynamic Processes on Complex Networks, Alain Barrat, Marc Barthélemy, e Alessandro Vespignani, Cambridge University Press, 2008;
Network Science: Theory and Application, Ted G. Lewis, John Wiley & Sons, 2009;
Aho, Hopcroft, Ullman, "The Design and Analysis of Computer Algorithms", Addison-Wesley, 1974
Cormen, Leiserson, Rivest, Stein, "Introduction to Algorithms", MIT Press, 2009
Nielsen, Chuang, "Quantum Computation and Quantum Information", Cambridge University Press, 2011
Portugal, Lavor, Carvalho, Maculan, "Uma introdução à computação quântica", SBMAC, 2004, http://www.sbmac.org.br/boletim/pdf_2004/livro_08_2004.pdf
Goldberg, D.E., Genetic Algorithms in Search, Optimization, and Machine Learning, Addison-Wesley Professional, 1989
J.D. Murray, Mathematical Biology. Springer-Verlag, 3rd ed. in 2 vols.: Mathematical Biology: I. An Introduction, 2002. Mathematical Biology: II. Spatial Models and Biomedical Applications, 2003.
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