Curso de Introdução à Bioengenharia e Biotecnologia

Aula 1 • Estrutura e Função Celular

Aborda a arquitetura celular procarionte e eucarionte, as funções das organelas e a dinâmica de membranas. Fornece a base celular para todas as aplicações da bioengenharia.

Aula 2 • Fundamentos de Genética Molecular

Explica a estrutura do DNA, replicação, transcrição e tradução. Relaciona os conceitos do dogma central com as estratégias de engenharia genética apresentadas posteriormente.

Aula 3 • Microbiologia e Organismos-Modelo

Examina bactérias, leveduras e linhagens de células de mamíferos usadas como organismos-modelo. Estabelece por que a escolha do organismo afeta os resultados experimentais e de produção.

Aula 4 • Pensamento Quantitativo em Biologia

Aplica análise dimensional, conversão de unidades e estatística básica a dados biológicos. Prepara os alunos para a resolução quantitativa de problemas ao longo do curso.

Aula 1 • Definindo Bioengenharia e Biotecnologia

Diferencia bioengenharia, biotecnologia e engenharia biomédica por escopo e método. Contextualiza o desenvolvimento histórico da área e sua relevância industrial atual.

Aula 2 • Fenômenos de Transporte em Sistemas Biológicos

Aborda difusão, convecção e transferência de calor aplicadas a células e tecidos. Relaciona a teoria do transporte ao design de biorreatores e engenharia de tecidos.

Aula 3 • Marcos Éticos e Regulatórios

Apresenta níveis de biossegurança, consentimento informado e vias de aprovação de produtos. Estabelece o contexto de responsabilidade profissional para todo o trabalho técnico subsequente.

Aula 4 • Balanços de Massa e Energia em Bioprocessos

Aplica leis de conservação a sistemas de biorreatores e metabólicos. Desenvolve ferramentas quantitativas usadas nos capítulos de fermentação e design de bioprocessos.

Aula 1 • Edição Genômica com CRISPR-Cas9

Explica o design do RNA guia, a entrega da Cas9 e os resultados das vias de reparo. Posiciona o CRISPR como o padrão atual para modificação genômica precisa.

Aula 2 • Enzimas de Restrição e Vetores de Clonagem

Explica como as enzimas de restrição cortam o DNA e como os vetores transportam insertos para as células hospedeiras. Fornece a base conceitual para a construção de moléculas de DNA recombinante.

Aula 3 • Sistemas de Expressão Gênica

Compara plataformas de expressão bacterianas, de leveduras, de insetos e de mamíferos. Orienta a seleção do hospedeiro apropriado para a produção da proteína alvo.

Aula 4 • Sequenciamento de DNA e Análise Genômica

Aborda sequenciamento Sanger, sequenciamento de próxima geração e análise bioinformática básica. Permite que os alunos verifiquem construções e interpretem conjuntos de dados genômicos.

Aula 1 • Produção de Anticorpos Monoclonais

Aborda a tecnologia de hibridoma, formatos de anticorpos recombinantes e estratégias de humanização. Relaciona a engenharia de anticorpos ao desenvolvimento de produtos terapêuticos e diagnósticos.

Aula 2 • Pipeline de Desenvolvimento de Biofármacos

Mapeia as etapas desde a identificação do alvo até os ensaios clínicos e a aprovação no mercado. Contextualiza as habilidades técnicas dentro do ciclo de vida completo do desenvolvimento de medicamentos.

Aula 3 • Evolução Dirigida e Design Racional

Contrasta bibliotecas de mutagênese aleatória com abordagens de design guiadas por estrutura. Os alunos selecionam estratégias apropriadas para melhorar as propriedades de enzimas ou anticorpos.

Aula 4 • Relações Estrutura-Função de Proteínas

Relaciona a sequência primária com a estrutura secundária, terciária e quaternária e a atividade. Estabelece a base estrutural para decisões racionais de engenharia de proteínas.

Aula 1 • Otimização da Fermentação Microbiana

Aborda formulação de meios, controle de oxigênio dissolvido e gerenciamento de pH para culturas microbianas. Relaciona as variáveis do processo ao crescimento celular e à produção de metabólitos.

Aula 2 • Desenvolvimento de meios livres de soro (fração sanguínea sem fatores de coagulação)

Aborda os desafios únicos do cultivo de células de mamíferos para a produção de biofármacos. Aborda sensibilidade ao cisalhamento, controle de CO2 e desenvolvimento de meios livres de soro.

Aula 3 • Processamento Downstream e Purificação

Aborda a colheita celular, clarificação e trens de purificação cromatográfica de múltiplas etapas. Relaciona as decisões do processo upstream ao rendimento e pureza do downstream.

Aula 4 • Tipos de Biorreatores e Modos de Operação

Compara biorreatores de tanque agitado, airlift e perfusão nos modos batelada, batelada alimentada e contínuo. Orienta a seleção com base no organismo e nos requisitos do produto.

Aula 1 • Design de Circuitos Genéticos

Aborda interruptores toggle, osciladores, portas lógicas e controladores de feedback em células vivas. Permite que os alunos projetem circuitos com comportamentos de entrada-saída definidos.

Aula 2 • Desenvolvimento de Linhagens Industriais

Aborda evolução laboratorial adaptativa, engenharia em escala genômica e testes de estabilidade de linhagens. Prepara os alunos para desenvolver linhagens de produção robustas para uso industrial.

Aula 3 • Sistemas de Biossensores e Repórteres

Projeta biossensores baseados em fatores de transcrição e RNA para detecção de metabólitos. Relaciona a saída do sensor ao controle do circuito e à triagem de alto rendimento.

Aula 4 • Princípios de Biologia Sintética

Apresenta partes biológicas padronizadas, dispositivos e sistemas usando uma hierarquia de abstração de engenharia. Relaciona o design modular à função celular previsível.

Aula 1 • Tradução Clínica de Construções Teciduais

Mapeia os desafios regulatórios e de fabricação para levar produtos teciduais aos pacientes. Aborda requisitos de boas práticas de fabricação e design de ensaios clínicos.

Aula 2 • Estratégias de Vascularização e Inervação

Aborda o desafio crítico de fornecer nutrientes a construções teciduais espessas. Aborda indução de angiogênese, bioimpressão de canais vasculares e abordagens de co-cultura.

Aula 3 • Biorreatores para Construções Teciduais

Explica como frascos spinner, vasos de parede rotatória e biorreatores de perfusão condicionam construções teciduais. Relaciona a estimulação mecânica aos resultados de maturação do tecido.

Aula 4 • Fontes Celulares e Biologia de Células-tronco

Aborda células primárias, células-tronco de pluripotência induzida e nichos de células-tronco adultas. Aborda protocolos de diferenciação e ética na obtenção de células.

Aula 1 • Identificação do Problema e Análise de Necessidades

Orienta a identificação sistemática de necessidades não atendidas em saúde, agricultura ou indústria. Relaciona evidências de mercado e clínicas a enunciados de problemas de engenharia.

Aula 2 • Design Experimental e Planejamento de Marcos

Ensina design experimental orientado por hipóteses com controles apropriados e poder estatístico. Relaciona marcos aos pontos de decisão sim/não no cronograma do projeto.

Aula 3 • Propriedade Intelectual e Comercialização

Aborda critérios de patenteabilidade, análise de liberdade de operação e modelos de licenciamento. Prepara os alunos para proteger e comercializar inovações em bioengenharia.

Aula 4 • Viabilidade Técnica e Avaliação de Riscos

Aplica análise de modo de falha e níveis de maturidade tecnológica a soluções propostas. Garante que os alunos avaliem criticamente os riscos técnicos e biológicos antes de alocar recursos.