Biofísica e Física Farmacêutica

Código:

MI231104

Sigla:

BFF

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências Físicas

Ocorrência: 2024/2025 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Laboratório de Química Aplicada
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MICF	251	MICF - Plano de Transição 2023/24 - 2024/25 - 2025/26	1	-	6	65	162

Língua de trabalho

Português

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 directa ou indirecta com alguns aspectos 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

Com as aulas teórico práticas,  pretende-se concretizar os conceitos dados nas aulas teóricas,  estimulando a capacidade de raciocínio do estudante e a análise crítica dos resultados obtidos 

Com as aulas laboratoriais pretende-se que o estudante concretize,  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

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Conhecimentos de matemática, fisico-química e biologia

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; Polarização da luz; Difração e interferência da luz; Tipos de meios de propagação da luz; Espelhos; Lentes; Formação de imagem com lentes e espelhos; Vergência de uma lente

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 sódio-potássio; 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; Medição 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); Áreas de superfície da isotérmica BET;  Adsorção em interfaces sólido-líquido; O Modelo de Adsorção; Quantificação da adsorção de surfactantes; Isotérmicas de adsorção em sistemas sólido-líquido; Adsorção e modificação da interface sólido-líquido; Adsorção e natureza da superfície do adsorvente; Efeitos ambientais na adsorção; Efeitos da adsorção na natureza da superfície sólida.

Fenómenos de Transporte: Transporte de matéria; Conceito de difusão: Leis de Fick; Medida dos coeficientes de difusão; Diálise e ultrafiltração; Transporte através de membranas naturais: tipos de transporte; Transporte sob o efeito de forças centrífugas: difusão e sedimentação natural; ultracentrifugação; Velocidade de sedimentação; Equilíbrio de sedimentação; Electroforese; Mobilidade eletroforética; Introdução à Reologia; Introdução; Deformação elasticidade e fluxo; Interpretação molecular do fluxo; Fluxo laminar e fluxo turbulento: Viscosidade;  comportamento reológico dos fluidos; Medida da viscosidade; Fluxos não-Newtonianos; Tixotropia.

Macromoléculas e Coloides; classificação; Métodos de determinação do tamanho, forma e massa molecular das macromoléculas; Utilidade dos polímeros nas ciências farmacêuticas; Macromoléculas biológicas: aplicações farmacêuticas e biotecnológicas

Sistemas Coloidais e Estabilidade Coloidal; A Importância dos Coloides e dos Fenómenos Coloidais; Coloides: Uma definição prática; Estrutura dos Coloides; Tamanho dos Coloides; Alguns Pontos de Nomenclatura; Coloides de Associação: Micelas, Vesículas e Membranas; Solubilidade de Surfactantes, Temperatura de Krafft e Ponto de Nuvem; Cristais Líquidos de Surfactantes; Micelas; Geometria Molecular e a Formação de Coloides de Associação; Algumas Correlações entre Estrutura de Surfactantes, Ambiente e Micelização; Número de Agregação; A Concentração Crítica de Micelas; O Efeito dos Aditivos; Formação de Micelas em Sistemas Mistos de Surfactantes; Formação de Micelas em Meios Não Aquosos; Vesículas e Membranas Bilayer; Características estruturais dos sistemas coloidais; Propriedades óticas, osmóticas e elétricas; Exemplos e aplicações de sistemas coloidais

 

Bibliografia Obrigatória

Gordon M. Barrow; Physical chemistry for the life sciences. ISBN: 0-07-003858-9
Raymond Chang; Physical chemistry with applications to biological systems. ISBN: 0-02-321040-0
Gordon M. Barrow; Physical chemistry. ISBN: 0-07-005111-9
L. Saunders; Principles of physical chemistry for biology and pharmacy. ISBN: 0-19-859705-3
J. Gonzalez Ibeas; Introduccion a la fisica y biofisica. ISBN: 84-205-0481-5
Russell K. Hobbie; Intermediate physics for medicine and biology. ISBN: 978-0-387-30942-2
Philip Nelson; Biological physics. ISBN: 978-0-7167-9897-2

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas(2x 50 min) - exposição oral recorrendo a material didático adequado;
Aulas laboratoriais (1x 110 min) - realização de trabalhos laboratoriais . Os trabalhos são executados pelos estudantes, em grupos (2 -3 estudantes) em sistema rotativo;
Aulas praticas (1x50 min) - resolução de exercícios e esclarecimento de dúvidas

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Física aplicada > Física experimental
Ciências Físicas

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	75,00
Trabalho laboratorial	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	59,00
Frequência das aulas	41,00
Total:	100,00

Obtenção de frequência

A frequência às aulas laboratoriais e práticas é obrigatória. As regras de frequência às aulas laboratoriais e práticas são as que estão fixadas no Regulamento Específico de Avaliação dos Discentes (READ) FFUP. 

Fórmula de cálculo da classificação final

Contribuem para a classificação final da UC a classificação obtida na parte laboratorial e na parte teórica. A classificação final é a média ponderada das classificações obtidas na laboratorial e na teórica, contribuindo a primeira com um peso 25% e a segunda com 75%. Os estudantes terão que ter uma classificação mínima de 9,5 valores na componente laboratorial para se poderem apresentar a exame teórico.
Para que o estudante tenha aprovação na UC tem que ter uma nota mínima no exame teórico de, pelo menos 8,0  valores. 
Os estudantes que obtiveram aprovação na avaliação lavboratorial nos tres anos anteriores ao atual ano letivo não necessitam de realizar avaliação laboratorial, sendo, para efeito de cálculo da nota final, considerada a classificação anteriormente obtida.
Poderão realizar exame laboratorial nas datas fixadas pelo Conselho Pedagógico os estudantes em regime especial ou os estudantes que,  embora tenham frequentado todas as aulas laboratoriais, por motivos justificados, não puderam comparecer à avaliação final 

Provas e trabalhos especiais

Não se aplica

Trabalho de estágio/projeto

Não se aplica

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Estão de acordo com o Regulamento Específico de Avaliação dos Discentes (READ) FFUP

Melhoria de classificação

Aplicam-se as regras gerais definidas no  Regulamento Específico de Avaliação dos Discentes (READ) FFUP

Observações

Aceitam-se estudantes que falem inglês. As aulas serão ministradas em português .