Name: biomaterials in medicine and engineering
Uploaded: 2023-04-30T06:32:59.000Z
Duration: 7 min 44 s
Channel: JoVE

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Physical Science

HS.P1

HS.P1U3.4

Overview of Biomaterials

<div class="chapter_text" id="script_0">A biologia está sendo usada para enfrentar desafios de engenharia, pois materiais biologicamente derivados oferecem propriedades-chave que os materiais feitos pelo homem não podem. Materiais biodusivos, às vezes chamados de biomateriais, são criados a partir de organismos vivos ou outrora vivos. Esses materiais ganharam popularidade recentemente, pois são biocompatíveis e podem atuar como matrizes que podem abrigar biomoléculas e células. Este vídeo introduzirá vários materiais biodusivos e introduzirá técnicas e desafios comuns no campo.</div><div class="chapter_text" id="script_1">Existem muitos polímeros biologicamente derivados, ou biopolímeros, usados em pesquisas de bioengenharia. Primeiro, o colágeno é um polímero proteico amplamente utilizado tipicamente derivado da pele bovina, tendão e osso e até caudas de rato. As fibras de colágeno possuem uma estrutura de hélice tripla que dá força e rigidez ao material. Por causa dessa propriedade, o colágeno é frequentemente usado como um componente estrutural de construções de tecidos projetados especialmente em ossos e pele como tecido artificial. Outro polímero de proteína comum é a seda que é derivada do casulo das larvas de mariposa de seda. A estrutura secundária desta proteína possui vastas regiões cristalinas de folhas beta permitindo alta resistência e flexibilidade. Como acontece com o colágeno, a seda é frequentemente usada como componente estrutural do tecido artificial, tipicamente em tecidos flexíveis como pele e músculo. No entanto, a seda também é lançada como uma película fina para dispositivos ópticos, bem como substratos de dispositivos elétricos. Chitosan, outro biopolímero, é o polissacarídeo derivado de conchas de crustáceos como caranguejos ou lagostas. A solubilidade do polímero é baseada em pH. Isso permite o simples controle dos processos de fabricação aumentando o pH para solidificar o material. Chitosan é frequentemente usado na cicatrização de feridas criando um filme que é biocompatível com tecido regenerador.</div><div class="chapter_text" id="script_2">Agora vamos dar uma olhada em alguns métodos proeminentes usados para manipular esses biomateriais. Primeiro, os biomateriais são frequentemente lançados como um hidrogel para criar uma estrutura altamente hidrofílica com maior biocompatibilidade. Um hidrogel é uma rede de polímeros sólida com alto teor de água e é frequentemente usado como uma construção tecidual em tecido artificial. Para fazer um hidrogel com colágeno, primeiro aqueça o polímero em uma solução aquosa, como a mídia de crescimento, e depois lance a solução em um molde. A solução é então resfriada até ficar sólida. O crosslinking UV também pode ser usado para melhorar a estabilidade do gel, ligando os resíduos nas cadeias de polímeros. Alternativamente, as contas de hidrogel podem ser formadas adicionando a solução de polímero dropwise a uma solução de crosslinking. As contas são então usadas para estabilizar células em proteínas. Os biomateriais também podem ser usados para formar tapetes fibrosos através de eletropinning. Esta técnica é realizada aplicando um campo elétrico entre uma superfície coletora e a ponta de uma seringa contendo solução biopolímera. Isso induz a formação de fibras de microescala que, em seguida, criam estruturas que imitam a matriz extracelular no tecido. Alternativamente, filmes finos de biomateriais podem ser preparados através de eletrodeposição. Para isso, um potencial é aplicado a uma célula de dois eletrodos contendo a solução biomaterial. O bioma material migra para um dos eletrodos formando uma película fina na superfície. Esses filmes finos podem ser usados para tornar uma superfície biocompatível, por exemplo, para estabilizar enzimas montadas na superfície nas células. Neste caso, um filme fino de chitosan estabiliza a enzima glicose oxidase. Além disso, biomateriais são frequentemente soluções lançadas em uma superfície para formar um filme fino. A solução é primeiro lançada em um substrato e depois seca para remover todos os solventes. A espessura do filme é controlada usando o volume e concentração da solução.</div><div class="chapter_text" id="script_3">Embora os biomateriais sejam amplamente utilizados na bioengenharia, existem desafios inerentes associados ao seu uso. Primeiro, os biomateriais possuem propriedades naturais que são regidas por sua fonte e estrutura molecular. Embora esses materiais possam ser aproveitados para uma ampla gama de aplicações, modificar suas propriedades inerentes pode ser difícil. Além disso, o processamento do material altera suas propriedades, às vezes de forma adversa. Os biomateriais são derivados de fontes naturais que podem variar de acordo com as espécies do organismo e fatores ambientais como a estação. Isso pode resultar em variabilidade em lote a lote que causa pequenas diferenças na aplicação final. Finalmente, a maioria dos biomateriais são solúveis em água, limitando assim sua estabilidade. Uma vez que algumas aplicações exigem que o material seja permanente, técnicas de crosslinking ou estabilização podem ser necessárias para estender sua vida útil. No entanto, isso pode resultar em mudanças indesejáveis nas propriedades mecânicas.</div><div class="chapter_text" id="script_4">Materiais biologicamente derivados são usados em uma ampla gama de aplicações em pesquisas de bioengenharia. Em primeiro lugar, os biomateriais são frequentemente usados em aplicações de entrega de medicamentos, uma vez que são tipicamente biodegradáveis e biocompatíveis. Por exemplo, hidrogéis oferecem uma matriz biocompatível capaz de conter moléculas de drogas sensíveis. Eles se degradam a uma taxa previsível, dependendo das propriedades do material, permitindo assim a liberação controlada de uma droga. Os biomateriais têm sido usados extensivamente na medicina, especificamente com suturas de seda e com ataduras à base de chitosan e adesivos para cicatrização de feridas. Neste exemplo, foram elaborados filmes de adesivo cirúrgico chitosano com um corante diagnóstico médico. Mais tarde, eles foram fundidos através do tecido cortado para fechar a ferida como uma alternativa às suturas. Uma área em evolução do campo de biomateriais trata proteínas e outras biomoléculas, como o DNA neste caso, como materiais polímeros. Para isso, os fios de DNA são projetados com uma sequência específica que induz a dobra precisa da cadeia de DNA em estruturas complexas e padrões chamados origami de DNA. Essas estruturas podem então ser usadas para criar conjuntos funcionais capazes de sentir sinais biológicos, alterar a forma ou liberar biomoléculas incorporadas.</div><div class="chapter_text" id="script_5">Você acabou de ver a visão geral da JoVE sobre materiais biologicamente derivados. Agora você deve entender as origens e propriedades de vários biomateriais comuns, algumas técnicas usadas no laboratório para processá-los, e alguns desafios associados ao seu uso. Obrigado por assistir.</div>

visão geral dos biomateriais

Biomateriais são materiais projetados para interagir favoravelmente com organismos biológicos ou moléculas. Esses materiais podem ser derivados ou produzidos por um organismo, ou podem até ser um polímero sintetizado. Os engenheiros usam esses novos materiais em uma ampla gama de aplicações, como engenharia de tecidos, biosensação e entrega de medicamentos.
Este vídeo introduz materiais biologicamente derivados comuns, e fornece exemplos de técnicas comuns usadas para processá-los. Os principais desafios no campo são discutidos, juntamente com várias aplicações desses métodos.

Visão geral dos biomateriais

Biomaterials are materials engineered to interact favorably with biological organisms or molecules. These materials can be derived from or produced by an ...

A biologia agora está sendo usada para enfrentar os desafios da engenharia, pois os materiais derivados biologicamente oferecem propriedades-chave que os materiais feitos pelo homem não podem. Os materiais bioderivados, às vezes chamados de biomateriais, são criados a partir de organismos vivos ou outrora vivos. Esses materiais ganharam popularidade recentemente, pois são biocompatíveis e podem atuar como matrizes que podem abrigar biomoléculas e células. Este vídeo apresentará vários materiais bioderivados e apresentará técnicas e desafios comuns no campo. Existem muitos polímeros de origem biológica, ou biopolímeros, usados na pesquisa de bioengenharia. Primeiro, o colágeno é um polímero de proteína amplamente utilizado, normalmente derivado da pele, tendão e osso bovinos e até mesmo de caudas de rato. As fibras de colágeno possuem uma estrutura de tripla hélice que confere resistência e rigidez ao material. Devido a essa propriedade, o colágeno é frequentemente usado como um componente estrutural de construções de tecidos projetados, especialmente em ossos e pele, como tecidos artificiais. Outro polímero de proteína comum é a seda, que é derivada do casulo das larvas da mariposa-da-seda. A estrutura secundária desta proteína possui vastas regiões cristalinas de folhas beta, permitindo alta resistência e flexibilidade. Tal como acontece com o colágeno, a seda é frequentemente usada como componente estrutural do tecido artificial, normalmente em tecidos flexíveis, como pele e músculos. No entanto, a seda também é moldada como uma película fina para dispositivos ópticos, bem como substratos de dispositivos elétricos. A quitosana, outro biopolímero, é o polissacarídeo derivado de conchas de crustáceos como caranguejos ou lagostas. A solubilidade do polímero é baseada em pH. Isso permite o controle simples dos processos de fabricação, aumentando o pH para solidificar o material. A quitosana é frequentemente usada na cicatrização de feridas, criando um filme biocompatível com a regeneração do tecido. Agora vamos dar uma olhada em alguns métodos proeminentes usados para manipular esses biomateriais. Primeiro, os biomateriais são frequentemente fundidos como um hidrogel para criar uma estrutura altamente hidrofílica com maior biocompatibilidade. Um hidrogel é uma rede de polímeros de tipo sólido com alto teor de água e é frequentemente usado como uma construção de tecido em tecido artificial. Para fazer um hidrogel com colágeno, primeiro aqueça o polímero em uma solução aquosa, como meio de crescimento, e depois molde a solução em um molde. A solução é então resfriada até ficar sólida. A reticulação UV também pode ser usada para melhorar a estabilidade do gel, ligando covalentemente os resíduos nas cadeias poliméricas. Alternativamente, grânulos de hidrogel podem ser formados adicionando a solução de polímero gota a gota a uma solução de reticulação. As contas são então usadas para estabilizar as células nas proteínas. Os biomateriais também podem ser usados para formar tapetes fibrosos por meio de eletrofiação. Esta técnica é realizada através da aplicação de um campo elétrico entre uma superfície coletora e a ponta de uma seringa contendo solução de biopolímero. Isso induz a formação de fibras em microescala que criam estruturas que imitam a matriz extracelular do tecido. Alternativamente, filmes finos de biomateriais podem ser preparados por eletrodeposição. Para isso, um potencial é aplicado a uma célula de dois eletrodos contendo a solução de biomaterial. O biomaterial migra para um dos eletrodos formando uma película fina na superfície. Esses filmes finos podem ser usados para tornar uma superfície biocompatível, por exemplo, para estabilizar enzimas montadas na superfície nas células. Nesse caso, uma fina película de quitosana estabiliza a enzima glicose oxidase. Além disso, os biomateriais são frequentemente fundidos em uma superfície para formar uma película fina. A solução é primeiro colocada em um substrato e depois seca para remover todo o solvente. A espessura do filme é controlada usando o volume e a concentração da solução. Embora os biomateriais sejam amplamente utilizados em bioengenharia, existem desafios inerentes associados ao seu uso. Primeiro, os biomateriais possuem propriedades naturais que são governadas por sua fonte e estrutura molecular. Embora esses materiais possam ser aproveitados para uma ampla gama de aplicações, modificar suas propriedades inerentes pode ser difícil. Além disso, o processamento do material altera suas propriedades, às vezes de forma adversa. Os biomateriais são derivados de fontes naturais que podem variar de acordo com as espécies do organismo e fatores ambientais, como a estação do ano. Isso pode resultar em variabilidade de lote para lote que causa pequenas diferenças na aplicação final. Finalmente, a maioria dos biomateriais é solúvel em água, limitando assim sua estabilidade. Como algumas aplicações exigem que o material seja permanente, técnicas de reticulação ou estabilização podem ser necessárias para prolongar sua vida útil. No entanto, isso pode resultar em alterações indesejáveis nas propriedades mecânicas. Materiais de origem biológica são usados em uma ampla gama de aplicações em pesquisas de bioengenharia. Primeiro, os biomateriais são frequentemente usados em aplicações de administração de medicamentos, pois são tipicamente biodegradáveis e biocompatíveis. Por exemplo, os hidrogéis oferecem uma matriz biocompatível capaz de conter moléculas sensíveis de medicamentos. Eles se degradam a uma taxa previsível, dependendo das propriedades do material, permitindo assim a liberação controlada de um medicamento. Os biomateriais têm sido amplamente utilizados na medicina, especificamente com suturas de seda e com bandagens e adesivos à base de quitosana para cicatrização de feridas. Neste exemplo, os filmes adesivos cirúrgicos de quitosana foram preparados com um corante de diagnóstico médico. Mais tarde, eles foram fundidos em tecido cortado para fechar a ferida como uma alternativa às suturas. Uma área em evolução do campo de biomateriais trata proteínas e outras biomoléculas, como o DNA, neste caso, como materiais poliméricos. Para isso, as fitas de DNA são projetadas com uma sequência específica que induz o dobramento preciso da fita de DNA em estruturas e padrões complexos chamados origami de DNA. Essas estruturas podem então ser usadas para criar conjuntos funcionais capazes de detectar pistas biológicas, mudar de forma ou liberar biomoléculas incorporadas. Você acabou de assistir à visão geral da JoVE sobre materiais derivados biologicamente. Agora você deve entender as origens e propriedades de vários biomateriais comuns, algumas técnicas usadas no laboratório para processá-los e alguns desafios associados ao seu uso. Obrigado por assistir.

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Bioengenharia

biomaterials in medicine and engineering

Biomaterials are materials designed to interact well with biological organisms or molecules. They may come from an organism, be produced by an organism, or be made as a synthetic polymer. Because of these properties, engineers use biomaterials in medicine and other biological applications.

These materials are used in tissue engineering, biosensing, and drug delivery. Tissue engineering uses materials to support the growth or repair of tissues. Biosensing uses materials to detect biological signals, and drug delivery uses them to help carry medicines where they are needed.

The video also introduces common biologically derived materials and shows several ways to process them. It discusses the main challenges in the field as well. Together, these examples show how biomaterials support practical uses in science and engineering.

Biomaterials in Medicine and Engineering

overview of biomaterials

Biomaterials are materials designed to interact well with biological organisms or molecules. They may come from an organism, be produced by an organism, or be made as a synthetic polymer. Because of these properties, engineers use biomaterials in medicine and other biological applications. These materials are used in tissue engineering, biosensing, and drug delivery. Tissue engineering uses materials to support the growth or repair of tissues. Biosensing uses materials to detect biological...

collagen hydrogels

Porcine Collagen for Tissue Engineering

Collagen is a useful biomaterial with uses that go beyond the lab. It has also found commercial use in photography. In tissue engineering, collagen can be turned into hydrogels that give engineered tissue support and structure. This page follows the path from porcine skin to a collagen hydrogel. Porcine skin is used as the source of collagen. The material is then prepared for use in tissue engineering applications. The video also shows several applications of collagen and the methods used to...

electrospinning of silk biomaterials

Silk Cocoon Processing for Fiber Mats

Silk cocoons can be processed into a soluble material that is useful for making biomaterials. Silk fibers have been used for fabrics and threads for centuries, but turning them into a versatile pre-polymer solution is a newer technique. That solution can then be shaped into materials with controllable mechanical properties. The process begins with silk worm cocoons. The silk is solubilized, or dissolved, so it can be handled as a liquid-like solution. The video then shows how that silk...

overview of biomem devices

BioMEMs in Diagnostics and Miniaturization

Bio-microelectromechanical systems, or BioMEMs, are microscale devices used in diagnostic settings. They work with very small sample and reagent volumes in vivo and in vitro, which means inside a living body or outside it in a lab. These compact systems support bioengineering research and help make diagnostic tools more efficient. BioMEMs can carry out functions such as filtration, sensing, and synthesis on a tiny scale. Using less material can lower costs and improve sensitivity. The...

microfabrication via photolithography

Photolithography for Silicon Wafer Patterning

Photolithography is a common microfabrication method used to pattern a silicon wafer. It uses light to transfer a design onto the wafer surface. This process helps form the basis for many BioMEM devices. The page also shows how photolithography is carried out in a cleanroom. Cleanroom steps are important because they support careful fabrication of small, detailed features. The video ends by introducing applications of this process in BioMEM device production.

soft lithography

Photolithography for Microfluidic Device Making

Photolithography and soft lithography are used to make BioMEM devices such as microfluidic channels. A microscale pattern is copied by curing an elastomeric polymer over a 3D structure. The result is a polymer piece that can serve as part of a biological device. These polymer structures are then used to build a range of tools. Some are microfluidic channels for biosensing applications. Others are microscale bioreactors that let scientists visualize micro-colonies. The process also shows how...

overview of bioprocess engineering

Bioreactors and Protein Production in Bioprocessing

Bioprocessing uses living organisms to make a desired target product. In many cases, that product is a protein made in a bioreactor, which is a controlled vessel for growing cells. This process often relies on genetically engineered organisms. Engineers design the system so the cells can produce proteins at large scale. That approach is central to making biotherapeutics, which are drugs made from biological materials. Biotherapeutics are important medicines for complex diseases such as...

synthetic biology

Engineering Cells to Produce Proteins

Synthetic biology is a bioengineering method for programming cells to make useful products. In many cases, the goal is to genetically modify an organism so it can produce large amounts of a protein. That protein may already be made by the cell, or it may come from a newly inserted DNA sequence. The process depends on changing an organism’s genetic material. This is done with transformation or transfection, two common ways to introduce DNA into cells. The video also shows how this work is...

batch and continuous bioreactors

Growing Cells in Bioreactors

Bioreactors are used to grow organisms in large volumes. This makes it possible to produce large amounts of a target product. In laboratory and bioengineering settings, they provide a controlled place for cell growth and product formation. The two main reactor types are batch reactors and continuous reactors. A batch reactor contains all of the materials needed for cell growth at the start. A continuous reactor has inlet and outlet ports, so fresh growth media can be added while cell waste is...

overview of biosensing

How Biosensors Detect Molecules

Biosensors detect biological molecules and chemical contaminants by combining biology with physical measurement. They can identify targets such as proteins or cells, as well as non-biological molecules like chemicals or contaminants. This makes biosensing a useful field for studying and monitoring many kinds of samples. These devices rely on different signal types to find the target molecule. Some biosensors use electrical signals, while others depend on optical, electrochemical, or mechanical...

electrochemical biosensing

Glucose Sensors and Cancer Detection

Electrochemical biosensors detect target molecules by measuring an oxidation-reduction event. That signal changes when a molecule binds to the sensor surface. These sensors helped shape modern biosensing after the first glucose biosensor was invented. The glucose biosensor is a key example of this technology. It shows how electrochemical sensing can track a biological target through a measurable electrical change. The same basic idea also helps explain how electrochemical biosensors can be...

optical biosensing

Detecting Molecules with Light

Optical biosensors detect target molecules with light. They monitor binding by reading an optical signal from the sample. This makes them useful for seeing when a target molecule is present. Some optical biosensors use a label molecule. The label creates a measurable signal, such as fluorescence. Other optical biosensors are label-free and track changes in optical properties, such as refractive index, as binding occurs. This page introduces both label and label-free optical biosensors. It...

overview of tissue engineering

Building Artificial Tissue with Biomaterials

Tissue engineering uses biomaterials, specific cells, and growth factors to build artificial tissue. These engineered tissue constructs are designed for tissue repair and, in some cases, organ replacement. The field focuses on how to make tissue work like natural tissue. It begins with a scaffold, which is a structure that supports cell growth. Cells are then added to the scaffold, and growth factors help encourage proliferation, or cell multiplication. The video also outlines common methods...

histotypic tissue culture

3D Cell Growth on Engineered Matrices

Histotypic tissue culture uses an engineered three-dimensional matrix to grow and propagate cells. Compared with common two-dimensional tissue culture, cells in a 3D setting behave more realistically and better mimic native tissue. The method is useful when high cell density is needed. The process begins by harvesting cells from donor tissue. Those cells are then placed onto an engineered construct for culture. This setup supports growth in a three-dimensional space instead of a flat surface.

whole organ tissue culture

Lung Decellularization and Recellularization

Whole organs can be cultured ex vivo using specialized bioreactors to support repair or replacement of entire organs. In this approach, a donor organ is first stripped of all cells. What remains is the three-dimensional structure of the organ, which can then be repopulated with new cells. The lung is the example shown here. The method uses a dynamic culture system that provides mechanical stimulation, similar to what the organ experiences in the body. This type of culture helps induce native...

bioengineering

Esta coleção abrange os principais conceitos da bioengenharia, que incluem a produção de biomateriais, culturas histotípicas e de órgãos inteiros, técnicas de bioprocessamento e os complexos campos de nível de sistema de bioMEMs e biosensoriamento.

Explore biomaterials used in tissue engineering, biosensing, and drug delivery, plus common biologically derived materials, processing methods, and key challenges.

Biomaterials in Medicine and Engineering | JoVE K12

Florida Department of Education

Life Science

SC.912.L.16

SC.912.L.16.10

Overview

Common Biomaterials

Prominent Methods

Key Challenges

Applications

Summary

Scientific Laws and Theories

Scientific Laws

In science, a law is defined as a concise, verbal or mathematical, statement that summarizes a vast number of experimental observations. ...

The Atomic Theory of Matter

The earliest recorded discussion of the basic structure of matter comes from ancient Greek philosophers. Leucippus and Democritus argued that all matter ...

Subatomic Particles

Dalton was only partially correct about the particles that make up matter. All matter is composed of atoms, and atoms are composed of three smaller ...

Elements: Chemical Symbols and Isotopes

A chemical symbol is an abbreviation used to indicate an element or an atom of an element. For example, the symbol for mercury is Hg. The same symbol is ...

The Periodic Table

As early chemists discovered more elements, they realized that various elements could be grouped by their similar chemical behaviors. One such grouping ...

The Bohr Model

Following the work of Ernest Rutherford and his colleagues in the early twentieth century, the picture of atoms consisting of tiny dense nuclei surrounded ...

The Quantum-Mechanical Model of an Atom

Shortly after de Broglie published his ideas that the electron in a hydrogen atom could be better thought of as being a circular standing wave instead of ...

Quantum Numbers

It is said that the energy of an electron in an atom is quantized; that is, it can be equal only to certain specific values and can jump from one energy ...

Atomic Orbitals

An atomic orbital represents the three-dimensional regions in an atom where an electron has the highest probability to reside. The radial distribution ...

The Aufbau Principle and Hund's Rule

To determine the electron configuration for any particular atom, we can build the structures in the order of atomic numbers. Beginning with hydrogen, and ...

electron-configuration-of-multielectron-atoms

Electron Configuration of Multielectron Atoms

The alkali metal sodium (atomic number 11) has one more electron than the neon atom. This electron must go into the lowest-energy subshell available, the ...

Periodic Classification of the Elements

The periodic table arranges atoms based on increasing atomic number so that elements with the same chemical properties recur periodically. When their ...

atomic-radii-and-effective-nuclear-charge

Atomic Radii and Effective Nuclear Charge

The elements in groups of the periodic table exhibit similar chemical behavior. This similarity occurs because the members of a group have the same number ...

Ionization Energy

The amount of energy required to remove the most loosely bound electron from a gaseous atom in its ground state is called its first ionization energy ...

Electron Affinity

The electron affinity (EA) is the energy change for adding an electron to a gaseous atom to form an anion (negative ion).



This process can be either ...

Alkali Metals

Group 1 elements are soft and shiny metallic solids. They are malleable, ductile, and good conductors of heat and electricity. The melting points of the ...

Halogens

Group 17 elements, known as halogens, are nonmetals. At room temperature, fluorine and chlorine are gases, bromine is a liquid, and iodine a solid. ...

Noble Gases


The elements in group 18 are noble gases (helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon). They earned the name &ldquo;noble&rdquo; because they were ...

Develop and use models to explain the relationship of the structure of atoms to patterns and properties observed within the Periodic Table and describe how these models are revised with new evidence.

HS.P1U1.1

Types of Chemical Bonds

Chemical bonding theories were pioneered by American chemist Gilbert&#xA0;N. Lewis. He developed a model called the Lewis model to explain the type and ...

Lewis Symbols and the Octet Rule

Chemical bonds are complex interactions between two or more atoms or ions, which reduce the potential energy of the molecule. Gilbert N. Lewis developed a ...

Ions and Ionic Charges

In ordinary chemical reactions, the nucleus &mdash; which contains the protons and neutrons of each atom and thus identifies the element &mdash; remains ...

Ionic Bonding and Electron Transfer

Ions are atoms or molecules bearing an electrical charge. A cation (a positive ion) forms when a neutral atom loses one or more electrons from its valence ...

ionic-compounds-formulas-and-nomenclature

Ionic Compounds: Formulas and Nomenclature

An element composed of atoms that readily lose electrons (a metal) can react with an element composed of atoms that readily gain electrons (a nonmetal) to ...

Covalent Bonding and Lewis Structures

Compared to ionic bonds, which results from the transfer of electrons between metallic and nonmetallic atoms, covalent bonds result from the mutual ...

Electronegativity

Whether a bond is nonpolar or polar covalent is determined by a property of the bonding atoms called electronegativity.&#xA0;

Electronegativity values of ...

lewis-structures-of-molecular-compounds-and-polyatomic-ions

Lewis Structures of Molecular Compounds and Polyatomic Ions

To draw Lewis structures for complicated molecules and molecular ions, it is helpful to follow a step-by-step procedure as outlined:


	Determine the ...

molecular-compounds-formulas-and-nomenclature

Molecular Compounds: Formulas and Nomenclature

Molecular compounds or covalent compounds result when atoms share electrons to form covalent bonds. Since there is no electron transfer, molecular ...

Polar Covalent Bonds

Covalent bonds are formed between two atoms when both have similar tendencies to attract electrons to themselves (i.e., when both atoms have identical or ...

Bonding in Metals

Metallic bonds are formed between two metal atoms. A simplified model to describe metallic bonding has been developed by Paul Dr&#xFC;de called the ...

Develop and use models for the transfer or sharing of electrons to predict the formation of ions, molecules, and compounds in both natural and synthetic processes.

HS.P1U1.2

Reaction Rate

The rate of reaction is the change in the amount of a reactant or product per unit time. Reaction rates are therefore determined by measuring the time ...

Concentration and Rate Law

The rate of a reaction is affected by the concentrations of reactants. Rate laws (differential rate laws) or rate equations are mathematical expressions ...

Temperature Dependence on Reaction Rate

The Collision Theory
Atoms, molecules, or ions must collide before they can react with each other. Atoms must be close together to form chemical bonds. ...

Reaction Mechanisms

Chemical reactions often occur in a stepwise fashion, involving two or more distinct reactions taking place in a sequence. A balanced equation indicates ...

Catalysis

The presence of a catalyst affects the rate of a chemical reaction. A catalyst is a substance that can increase the reaction rate without being consumed ...

Enzymes

Inside living organisms, enzymes act as catalysts for many biochemical reactions involved in cellular metabolism. The role of enzymes is to reduce the ...

determining-rate-laws-and-the-order-of-reaction

Determining Rate Laws and the Order of Reaction

Source: Laboratory of Dr. Neal Abrams &#8212; SUNY College of Environmental Science and Forestry
All chemical reactions have a specific rate defining the ...

Introduction to Catalysis

Source: Laboratory of Dr. Ryan Richards &#8212; Colorado School of Mines
Catalysis is among the most important fields of modern technology and presently ...

Ask questions, plan, and carry out investigations to explore the cause and effect relationship between reaction rate factors.

HS.P1U1.3

Biological Effects of Radiation

All radioactive nuclides emit high-energy particles or electromagnetic waves. When this radiation encounters living cells, it can cause heating, break ...

Dye-sensitized Solar Cells

Source: Tamara M. Powers, Department of Chemistry, Texas A&#38;M University
Today&#39;s modern world requires the use of a large amount of energy. While ...

Batteries and Fuel Cells

A battery is a galvanic cell that is used as a source of electrical power for specific applications. Modern batteries exist in a multitude of forms to ...

biodistribution-of-nano-drug-carriers-applications-of-sem

Biodistribution of Nano-drug Carriers: Applications of SEM

Source:&#160;Peiman Shahbeigi-Roodposhti and Sina Shahbazmohamadi, Biomedical Engineering Department, University of Connecticut, Storrs, Connecticut
...

Corrosion

The degradation of metals due to natural electrochemical processes is known as corrosion. Rust formation on iron, tarnishing of silver, and the blue-green ...

Polymerization

Source: Vy M. Dong and Jan Riedel, Department of Chemistry, University of California, Irvine, CA
Polymers are made from macromolecules, which are composed ...

Obtain, evaluate, and communicate information about how the use of chemistry related technologies have had positive and negative ethical, social, economic, and/or political implications.

Biomaterials in Medicine and Engineering

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