Biofísica e Física Farmacêutica

Objetivos

A unidade curricular de Biofísica e Física Farmacêutica tem como objetivo expor ao estudante um conjunto de conhecimentos estruturados e conceitos fundamentais de física e interligá-los com os fenómenos químicos e biológicos; desenvolver espírito crítico necessário à sua análise e interpretação; fornecer experiência básica no tipo de medições físicas que conduzem a resultados quantitativos de interesse para as Ciências Farmacêuticas.

 

Resultados de aprendizagem e competências
Pretende-se que os estudantes adquiram um conhecimento teórico de algumas leis básicas da Física que se relacionam de forma direta ou indireta com alguns aspetos das Ciências Farmacêuticas. Procura-se relacionar esses conceitos aplicando-os às diferentes áreas do curso, em particular à área da Biologia, Ciências do Medicamento e Química 

As aulas teórico práticas, tem como objetivo concretizar os conceitos dados nas aulas teóricas, estimulando a capacidade de raciocínio do estudante e a análise crítica dos resultados obtidos.

Nas aulas laboratoriais pretende-se que o estudante experiencie e aplique de forma prática, os conceitos  adquiridos na teórica estimulando a sua capacidade analítica.
No âmbito das competências transversais, esta Unidade Curricular tem como objetivo contribuir para o desenvolvimento das seguintes:
- Competências Cognitivas: pensamento analítico, crítico, reflexivo e criativo;
- Competências Metodológicas: gestão de tempo, capacidade de resolução de problemas, capacidade de planeamento e competências digitais;
Competências Sociais: comunicação interpessoal e trabalho colaborativo.

Programa

Fenómenos Ondulatórios

Tipos de Ondas; Princípio da Superposição; Onda Harmónica Simples; Velocidade de Propagação; da Onda em Meios Elásticos; Teorema de Fourier; Ondas Estacionárias; Transporte de Energia por Ondas; O efeito Doppler
Ondas eletromagnéticas; Espectro eletromagnético; Alguns efeitos biológicos das radiações eletromagnéticas não ionizantes; Efeitos biológicos das radiações eletromagnéticas ionizantes O Som: Ondas Sonoras; Harmónica Sonora; Ondas estacionárias; Intensidade do Som; Sistemas Vibrantes; Ressonância; Fonação; O Ouvido Humano; Transmissão e receção das ondas sonoras; Características da perceção auditiva 

Os Ultra-Sons: Usos de Ultra-Som; Geração e Deteção de Ultra-Som; Propriedades das Ondas Ultra-Sónicas; Aplicação dos ultra-sons 

A luz e a Biofísica da visão: Tipos de meios de propagação da luz; Reflexão e refração da luz; Coeficientes de reflexão e transmissão; Reflexão interna total; 

A visão: Formas do olho; Olhos compostos; O olho humano; Características Gerais do Olho humano; Principais Elementos do Olho Humano; Fotorrecetores ótico; Princípios físicos da fotorrecetividade; Defeitos visuais do olho humano; Sistemas óticos compostos; O microscópio ótico

Fenómenos Elétricos

Potencial Elétrico; Corrente Elétrica; Resistência e capacitância elétrica; Biomembranas; Potencial de repouso de uma célula; Potencial de Nernst; Equilíbrio Donnan; Movimento de iões numa solução eletrolítica; Equação de Nernst-Planck; Equação de Goldman-Hodgkin-Katz; Fluxo iónico através da biomembrana e bombas iónicas; Transporte ativo de iões; A Bomba de sódiopotássio; Bioeletricidade dos músculos; Junções neuromusculares; Os músculos lisos; Bioeletricidade do coração; Transmissão do impulso cardíaco através do coração; Propriedades e tipos de recetores sensoriais; Quimiorrecetores; Mecanorrecetores; Fotorrecetores; Biomagnetismo; Campo magnético e força magnética; Lei de Ampere; Força magnética; Geomagnetismo; A Orientação magnética 

Fenómenos de Superfície

Superfícies e Interfaces; Conceitos gerais; A Natureza das Interfaces;
Energia livre da superfície; O Trabalho de Coesão e Adesão; A Natureza
Molecular da Região Interfacial.
Atividade superficial e Estruturas de Surfactantes; Requisitos estruturais básicos para a atividade de superfície; Estruturas e Fontes de Surfactantes; A Classificação dos Surfactantes; Blocos de construção para moléculas de surfactantes; A importância  económica dos surfactantes; Surfactantes no ambiente; biodegradação dos surfactantes, regras de biodegradação.

Capilaridade: Propriedades e Dinâmica dos Fluidos; Um Modelo Capilar; Forças Capilares em Sistemas Líquido-Fluido; Sistemas Sólido-Líquido-Fluido: o Efeito do Ângulo de Contacto; Escoamento Capilar e Processos de Espalhamento; Considerações Geométricas no Escoamento Capilar;  edição das forças de condução capilar; Complicações da Análise do Escoamento Capilar; Taxas e Padrões de  Escoamento Capilar; Alguns sistemas capilares práticos; Molhagem em fibras e papéis tecidos; Controlo da impermeabilização ou da repelência, Ação capilar em processos de emergência.

Superfícies sólidas; Mobilidade de superfície em sólidos; Sinterização; ''História'' e as características das superfícies sólidas; Energia Livre da Superfície Sólida vs Tensão Superficial; A Formação de Superfícies Sólidas;
Superfícies Cristalinas; processo de nucleação; superfícies sólidas amorfas.

Adsorção: Introdução; O Excesso de Superfície de Gibbs; A Equação de Adsorção de Gibbs; Adsorção na Interface Sólido-Vapor; Considerações energéticas: Adsorção Física versus Quimisorção; Quimisorção e catálise heterogénea; Promotores catalíticos e venenos; Isotérmicas de Adsorção Sólido-Vapor; Classificação das Isotérmicas de Adsorção; A Isotérmica de Langmuir; Isotérmica de adsorção de Freundlich; A isotérmica de Brunauer-Emmett-Teller (BET); 

Fenómenos de Transporte: Transporte de matéria; Conceito de difusão: Leis de Fick; Medida dos coeficientes de difusão; Diálise e ultrafiltração; 

Métodos de Ensino

- Aulas teóricas(2x 60 min) - exposição oral recorrendo a material didático adequado;
- Aulas praticas (1x60 min) - resolução de exercícios e esclarecimento de dúvidas
- Aulas laboratoriais (1x 120 min) - realização de trabalhos laboratoriais . Os trabalhos são executados pelos estudantes, em grupos (2 -3 estudantes) em sistema rotativo ;

Bibliografia

Gonzalez Ibeas J.; Introduccion a la fisica y biofisica. ISBN: 84-205-0481-5
Nelson Philip; Biological physics. ISBN: 0-7167-4372-8
Herman Irving P.; Physics of the human body. ISBN: 978-3-540-29603-4
Hobbie Russell K.; Intermediate physics for medicine and biology. ISBN: 978-0-387-30942-2

Método de Avaliação