Ingenieria biològica
La ingenieria biològica o bioingeniería (que inclou a la ingenieria de sistemes biològics), és una disciplina que aplica conceptes i métodos físic-matemàtics per a resoldre problemes de les ciències de la vida, utilisant les metodologias analítiques i sintètiques de l'ingenieria. En este context, mentres que l'ingenieria tradicional ampra ciències físiques i matemàtiques per a analisar, dissenyar i fabricar ferramentes inanimadas, estructures i processos, la bioingeniería utilisa les mateixes ciències per a estudiar numerosos aspectes dels organismes vius. Per lo general, s'utilisa per a analisar i resoldre problemes relacionats en la salut dels sers humans, animals i sistemes biològics útils en producció alimentària i farmacèutica. És la branca de l'ingenieria que s'ocupa de l'aplicació tecnològica dels sistemes biològics i organismes vius o els seus derivats per a la creació o modificació de productes o processos per a un us específic. Per a això, l'ingenieria biotecnológica fa us de les ciències naturals (com la química i la física), les matemàtiques i atres disciplines especialisades resultat de la combinació d'estes (per eixemple, la bioquímica, bioingeniería i la biotecnología). En Espanya, és una especialisació de la biotecnología, mentres que en Colòmbia, Uruguay, Chile i recentment en Mèxic, s'oferix com una carrera professional per sí sola.
Les aplicacions estan especialment relacionades en la salut humana, pero el camp pot ser molt més general. Per eixemple, el biomimetismo -o biomimesis- és una branca de l'ingenieria biològica que tracta d'entendre la forma en que els organismes vius com a resultat d'un prolongat processos de prova i error conegut com a evolució, han resolt dificultats en el passat, i per a trobar formes de resoldre problemes similars en sistemes artificials. La biologia de sistemes, per una atra part, busca utilisar els conceptes d'ingenieria inversa, per a facilitar els difícils processos de reconeiximent de l'estructura, funció i métodos precisos d'operació de complexos sistemes biològics.
L'ingenieria biològica és una disciplina científica fundada sobre les ciències biològiques en la mateixa forma que l'ingenieria química, ingenieria elèctrica i ingenieria mecànica estan basades sobre la química, electricitat i magnetisme i mecànica clàssica, respectivament.[1]
L'ingenieria biològica pot ser diferenciada de la biologia pura o de l'ingenieria clàssica en la següent forma: els estudis biològics freqüentment seguixen aproximacions reduccionistas, veent un sistema en el seu més chicoteta escala possible, la qual cosa du cap a ferramentes com la genómica funcional. Els acostaments de l'ingenieria usen perspectives de disseny clàssic, de forma construccionista, desenrollant nous dispositius i tecnologies. L'ingenieria biològica usa abdós métodos, servint-se del reduccionismo per a identificar, entendre i organisar les unitats fonamentals de la matèria biològica, les quals s'integren per a generar alguna cosa nou.[2] Ademés, per ser una disciplina ingenieril, està preocupada no solament per la ciència bàsica sino també per l'aplicació del coneiximent científic en resoldre problemes de la vida real i quotidiana.
A pesar de que els sistemes bioingenieriles han segut usats per a manejar informació, construir materials, processos químics, producció d'energia, producció d'aliments, manteniment de la salut humana i recuperació del mig ambient, són sistemes encara menys desenrollats que els elèctrics o mecànics.[3]
La diferència entre l'ingenieria biològica i l'ingenieria biomèdica pot ser poc clara, puix moltes universitats usen els térmens bioingeniería i ingenieria biomèdica en el mateix significat.[4] No obstant, segons el professor Doug Lauffenberg, del MIT,[5][6] l'ingenieria biològica té una àmplia base en la qual aplica principis ingenieriles a un enorme ranc de sistemes de diferents complexitat i tamanys, des del nivell molecular fins a nivells macroscòpics com pot ser un ecosistema. Ni l'ingenieria biològica, ni l'ingenieria biomèdica estan completament contingudes una en l'atra, aixina com hi ha productes no biològics en la medicina, hi ha productes biològics per a propòsits no mèdics.
ABET,[7] la acreditadora de programes d'ingenieria en Estats Units, fa una distinció entre l'ingenieria biomèdica i l'ingenieria biològica, pero les diferències són molt menudes. Els ingeniers biomèdics deuen prendre cursos de ciències de la vida que inclouen la fisiologia humana i deuen tindre experiència en la medició de paràmetros dels sers vius; mentres que els ingeniers biològics deuen tindre cursos de ciències i experiència en medició de paràmetros en sistemes vius i no vius; habitualment inclouen cursos comuns en les ingenieries com termodinàmica, mecànica de decorreguts, estàtica i propietats dels materials.[8][9]
La paraula bioingeniería va ser falcada pel científic i locutor anglés Heinz Wolff, en 1954.[10] També s'usa per a descriure l'us de la vegetació en l'ingenieria civil de la construcció. I també pot aplicar-se a modificacions ambientals com la protecció de la superfície del sol, l'estabilisació d'ales, del curs de l'aigua, la protecció de costes, els rompevientos, les barreres de vegetació (barreres acústiques i pantalles visuals) i la millora ecològica d'un àrea. El primer programa acadèmic d'ingenieria biològica va ser creat en l'Universitat de Mississipi en 1967, i va anar el primer pla d'estudis d'ingenieria biològica en Estats Units.[11] En el MIT i en l'Universitat d'Utah s'han llançat atres programes recents.[12]
Els ingeniers biològics o bioingenieros són ingeniers que usen els principis de biologia i les ferramentes d'ingenieria per a crear productes útils, tangibles i econòmicament viables. L'ingenieria biològica conta en el coneiximent i l'experiència d'una série de ciències pures i aplicades, com la massa i transferència de calor, cinètica química, biocatalizadorés, biomecánica, bioinformática, separació i purificació del procés, disseny biorreactor, la ciència de superfície, mecanisme de decorreguts, termodinàmica i la ciència de polímero. S'utilisa en el disseny de dispositius mèdics, equips de diagnòstic, materials biocompatibles, la bioenergia renovable, l'ingenieria ecològica i atres àrees que milloren la calitat de vida de les societats.
En general els ingeniers biològics intenten imitar els sistemes biològics per a crear productes o modificar i controlar els sistemes biològics de manera que ells puguen substituir, aumentar o sostindre els processos químics i mecànics. Els bioingenieros poden aplicar les seues experiències per a atres aplicacions d'ingenieria i tecnologia, incloent modificació genètica de plantes i microorganismes, l'ingenieria de bioprocesos i biocatálisis.
Degut a que atres disciplines de l'ingenieria també s'ocupen dels organismes vius (per eixemple, les pròtesis en l'ingenieria mecànica), el terme ingenieria biològica pot ser més ampli i incloure ingenieria agrícola i biotecnología. De fet, molts vells departaments d'ingenieria agrícola en universitats de distints punts del planeta han canviat els seus noms pels d'ingenieria biològica o agrícola i ingenieria de biosistemas. L'ingenieria biològica també es coneix com la bioingeniería en alguns coleges i en uns atres l'ingenieria biomèdica es coneix com bioingeniería, i és un camp en ràpit desenroll en la categorisació de líquits.
Branques de l'ingenieria biològica
[editar | editar còdic]Els principals camps de bioingeniería poden classificar-se com:
Ingenieria de bioprocesos
[editar | editar còdic]Disseny de bioprocesos, biocatálisis, bioseparación, bioinformática, la bioenergia: una especialisació de la biotecnología o ingenieria química. Té que vore en el disseny i desenroll d'equips i processos per a la fabricació de productes tals com a aliments, pensos, productes farmacèutics, nutracéuticos, productes químics i polímero i paper a partir de materials biològics. L'ingenieria de bioprocesos és un conglomerat de matemàtiques, biologia i disseny industrial, i es compon de varis espectres com el disseny dels fermentadores, l'estudi de fermentadores (modo d'operacions, etc). També s'ocupa d'estudiar els diversos processos biotecnológicos utilisats en les indústries de producció a gran escala de la diversitat biològica, productes per a l'optimisació del rendiment en el producte final i la calitat del producte final.[13]
Ingenieria genètica
[editar | editar còdic]És la biologia sintètica, la transferència horisontal de gens. També es diu modificació genètica; és la manipulació directa a humans de genoma d'un organisme utilisant tecnologia d'ADN modern. Es tracta de l'introducció de ADN estrany o gens sintètics en l'organisme d'interés. L'introducció d'un nou ADN no requerix l'us dels métodos clàssics de genètica, métodos de reproducció tradicionals no obstant s'utilisen normalment per a la propagació d'organismes recombinantes.[14]
Ingenieria biomèdica
[editar | editar còdic]La tecnologia biomèdica, que inclou el diagnòstic biomèdic, la teràpia biomèdica, la biomecánica i els biomateriales, és l'aplicació dels principis i conceptes de disseny d'ingenieria a la medicina i la biologia. Este camp busca tancar la brecha entre l'ingenieria i la medicina. Combina el disseny i la capacitat de resoldre problemes d'ingenieria en les ciències mèdiques i biològiques per a millorar la salut en el diagnòstic, el seguiment i el tractament. L'ingenieria biomèdica ha sorgit recentment com la seua pròpia disciplina, en comparació a molts atres camps de l'ingenieria. Tal evolució és comuna com un nou camp de les transicions de ser una especialisació interdisciplinària entre els camps que ya estan establits, per a ser considerat un camp en sí mateixa. Gran part del treball en l'ingenieria biomèdica consistix en l'investigació i desenroll, que comprenen una àmplia gama de subcampos (vore més avall). Prominents aplicacions d'ingenieria biomèdica inclouen el desenroll de pròtesis biocompatibles, diversos dispositius mèdics de diagnòstic i terapèutics que van des d'equips clínics per a micro-implants, equips d'image comunes, com per eixemple l'image per resonància magnètica i l'electroencefalograma, el creiximent del teixit regeneratiu, fàrmacs i productes biològics terapèutics.
Biomimética
[editar | editar còdic]L'us dels coneiximents adquirits en els sistemes vius que varen evolucionar per a resoldre problemes difícils de disseny de sistemes artificials.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Coll JC, Engineering to biology and biology to engineering, The bi-directional connection between engineering and biology in biological engineering design, Int J Engng Ed 2005, 21, 1-7.
- ↑ Riley MR, Introducing Journal of Biological Engineering, Journal of Biological Engineering, 1,1, 2007, http://www.jbioleng.org,
- ↑ Endy D, Foundations for engineering biology. Nature, 438,449-4 2005, http://www.nature.com/nature/journal/v438/n7067/full/nature04342.html
- ↑ NIH working definition of bioengineering «Copia archivada». Archivat des d'el original, el 12 de maig de 2008. Consultat el 9 de setembre de 2010. accessed, 3/1/2007
- ↑ http://web.mit.edu/be/index.shtml, 4/14/2011
- ↑ http://web.mit.edu/be/people/lauffenburger.shtml, 4/14/2011
- ↑ ABET «Copia archivada». Archivat des d'el original, el 26 de març de 2010. Consultat el 8 de setembre de 2010., accessed 9/8/2010.
- ↑ Linsenmeier RA, Defining the Undergraduate Biomedical Engineering Curriculum http://www.vanth.org/curriculum/def_bme_curr.pdf
- ↑ Johnson AT, Phillips WM: "Philosophical foundations of biological engineering". Journal of Engineering Education 1995 , 84:311-318
- ↑ «Copia archivada». Archivat des d'el original, el 23 de maig de 2013. Consultat el 13 de novembre de 2011.
- ↑ «Copia archivada». Archivat des d'el original, el 23 de maig de 2013. Consultat el 13 de novembre de 2011.
- ↑ http://web.mit.edu/be/index.shtml
- ↑ Alonso Dávila. Simulació de processos en ingenieria química.
- ↑ Herráez, Ángel. Biologia molecular i ingenieria genètica: Conceptes, tècniques i aplicacions en ciències de la salut (en espanyol).
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ingeniería biológica» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.