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Un ribosoma es una máquina biológica que utiliza la dinámica de las proteínas.
Algunas maquinas biologicas

La ingeniería biológica o bioingeniería es la aplicación de los principios de la biología y las herramientas de la ingeniería para crear productos utilizables, tangibles y económicamente viables. [1] La ingeniería biológica emplea el conocimiento y la experiencia de una serie de ciencias puras y aplicadas, [2] como la transferencia de masa y calor, cinética, biocatalizadores, biomecánica, bioinformática , procesos de separación y purificación, diseño de biorreactores, ciencia de superficies, mecánica de fluidos, termodinámicay ciencia de polímeros. Se utiliza en el diseño de dispositivos médicos, equipos de diagnóstico, materiales biocompatibles, energías renovables, ingeniería ecológica, ingeniería agrícola, ingeniería de procesos y catálisis, y otras áreas que mejoran los niveles de vida de las sociedades.

Los ejemplos de investigación en bioingeniería incluyen bacterias diseñadas para producir químicos, nueva tecnología de imágenes médicas , dispositivos portátiles y rápidos de diagnóstico de enfermedades, prótesis , biofármacos y órganos de ingeniería de tejidos . [3] [4] La bioingeniería se superpone sustancialmente con la biotecnología y las ciencias biomédicas de una manera análoga a cómo varias otras formas de ingeniería y tecnología se relacionan con varias otras ciencias (como la ingeniería aeroespacial y otras tecnologías espaciales con la cinética y la astrofísica ).

En general, los ingenieros biológicos intentan imitar sistemas biológicos para crear productos o modificar y controlar sistemas biológicos. Al trabajar con médicos, clínicos e investigadores, los bioingenieros utilizan principios y técnicas de ingeniería tradicionales para abordar los procesos biológicos, incluidas las formas de reemplazar, aumentar, mantener o predecir los procesos químicos y mecánicos. [5] [6]

Historia [ editar ]

La ingeniería biológica es una disciplina basada en la ciencia fundada en las ciencias biológicas de la misma manera que la ingeniería química , la ingeniería eléctrica y la ingeniería mecánica [7] pueden basarse en la química, la electricidad y el magnetismo, y la mecánica clásica, respectivamente. [8]

Antes de la Segunda Guerra Mundial, la ingeniería biológica había comenzado a ser reconocida como una rama de la ingeniería y era un concepto nuevo para las personas. Después de la Segunda Guerra Mundial, creció más rápidamente, y el término "bioingeniería" fue acuñado por el científico y locutor británico Heinz Wolff en 1954 en el Instituto Nacional de Investigación Médica. Wolff se graduó ese año y se convirtió en director de la División de Ingeniería Biológica de la universidad. Esta fue la primera vez que la bioingeniería fue reconocida como una rama propia en una universidad. La ingeniería eléctrica fue el enfoque temprano de esta disciplina, debido al trabajo con dispositivos médicos y maquinaria durante este tiempo. [9]

Cuando los ingenieros y los científicos de la vida comenzaron a trabajar juntos, reconocieron que los ingenieros no sabían lo suficiente sobre la biología real detrás de su trabajo. Para resolver este problema, los ingenieros que querían ingresar a la ingeniería biológica dedicaron más tiempo al estudio de los procesos de la biología, la psicología y la medicina. [10]

Más recientemente, el término ingeniería biológica se ha aplicado a modificaciones ambientales como la protección del suelo superficial, la estabilización de pendientes, la protección de cursos de agua y costas, cortavientos, barreras de vegetación, incluidas barreras de ruido y pantallas visuales, y la mejora ecológica de un área. Debido a que otras disciplinas de la ingeniería también abordan los organismos vivos , el término ingeniería biológica se puede aplicar de manera más amplia para incluir la ingeniería agrícola .

El primer programa de ingeniería biológica en los Estados Unidos se inició en la Universidad de California, San Diego en 1966. [11] Se han lanzado programas más recientes en el MIT [12] y la Universidad Estatal de Utah . [13] Muchos antiguos departamentos de ingeniería agrícola en universidades de todo el mundo se han rebautizado como ingeniería agrícola y biológica o ingeniería agrícola y de biosistemas . Según el profesor Doug Lauffenburger del MIT, [12] [14]La ingeniería biológica tiene una amplia base que aplica principios de ingeniería a una enorme variedad de tamaños y complejidades de sistemas, que van desde el nivel molecular ( biología molecular , bioquímica , microbiología , farmacología , química de proteínas , citología , inmunología , neurobiología y neurociencia ) hasta el celular y sistemas basados ​​en tejidos (incluidos dispositivos y sensores), a organismos macroscópicos completos (plantas, animales) e incluso a biomas y ecosistemas.

Educación [ editar ]

La duración promedio de los estudios es de tres a cinco años, y el título completo se considera una licenciatura en ingeniería ( BS en ingeniería). Los cursos fundamentales incluyen termodinámica, biomecánica, biología, ingeniería genética, dinámica de fluidos y mecánica, cinética, electrónica y propiedades de los materiales. [15] [16]

Subdisciplinas [ editar ]

Modelado de la propagación de enfermedades utilizando autómatas celulares e interacciones vecinas más cercanas

Dependiendo de la institución y los límites de definición particulares empleados, algunas ramas importantes de la bioingeniería pueden clasificarse como (tenga en cuenta que pueden superponerse):

  • Ingeniería biomédica : aplicación de principios de ingeniería y conceptos de diseño a la medicina y la biología con fines sanitarios. [17]
    • Ingeniería de tejidos
    • Ingeniería genética
    • Ingeniería neuronal
    • Ingenieria farmaceutica
    • Ingenieria clinica
    • Bioinformática
    • Biomecánica
  • Ingeniería bioquímica : ingeniería de fermentación, aplicación de principios de ingeniería a sistemas biológicos microscópicos que se utilizan para crear nuevos productos por síntesis, incluida la producción de proteínas a partir de materias primas adecuadas. [17]
  • Ingeniería de sistemas biológicos : aplicación de principios de ingeniería y conceptos de diseño a la agricultura, las ciencias alimentarias y los ecosistemas. [7]
  • Ingeniería de bioprocesos : desarrolla tecnología para monitorear las condiciones del lugar donde se lleva a cabo el proceso de elaboración de productos farmacéuticos, [17] (Ej: diseño de bioprocesos, biocatálisis , bioseparación, bioinformática , bioenergía )
  • Ingeniería en salud ambiental : aplicación de principios de ingeniería al control del medio ambiente para la salud, comodidad y seguridad de los seres humanos. Incluye el campo de los sistemas de soporte vital para la exploración del espacio ultraterrestre y el océano. [17]
  • Ingeniería de factores humanos: aplicación de la ingeniería, la fisiología y la psicología a la optimización de la relación hombre-máquina. [17]
  • Biotecnología : el uso de sistemas y organismos vivos para desarrollar o fabricar productos. [18] (Ej .: productos farmacéuticos). [17]
  • Biomimética : imitación de modelos, sistemas y elementos de la naturaleza con el fin de resolver problemas humanos complejos. (Ej: velcro, diseñado después de que George de Mestral notara la facilidad con la que las fresas se adhieren al pelo de un perro). [19]
  • Ingeniería bioeléctrica
  • Ingeniería biomecánica
  • Biónica : una integración de Biomedical, enfocada más a la robótica y tecnologías asistidas. (Ej: prótesis) [17]
  • Bioimpresión : utilización de biomateriales para imprimir órganos y tejidos nuevos [20]
  • Biorobótica : (Ej .: prótesis)
  • Biología de sistemas : el estudio de los sistemas biológicos.

Organizaciones [ editar ]

  • La Junta de Acreditación de Ingeniería y Tecnología (ABET), [21] la junta de acreditación con sede en EE. UU. Para programas de licenciatura en ingeniería, hace una distinción entre ingeniería biomédica e ingeniería biológica, aunque hay mucha superposición (ver arriba).
  • El Instituto Americano de Ingeniería Médica y Biológica (AIMBE) está formado por 1.500 miembros. Su principal objetivo es educar al público sobre el valor que tiene la ingeniería biológica en nuestro mundo, así como invertir en investigación y otros programas para avanzar en el campo. Otorgan premios a quienes se dedican a la innovación en el campo y premios a los logros en el campo. (No tienen una contribución directa a la ingeniería biológica, reconocen más a quienes la tienen y animan al público a continuar ese movimiento hacia adelante). [22]
  • El Instituto de Ingeniería Biológica (IBE) es una organización sin fines de lucro, funciona solo con donaciones. Su objetivo es alentar al público a aprender y continuar los avances en ingeniería biológica. (Al igual que AIMBE, no realizan investigaciones directamente; sin embargo, ofrecen becas a estudiantes que se muestran prometedores en el campo). [23]
  • La Sociedad de Ingeniería Biológica (SBE) es una comunidad tecnológica asociada con el Instituto Americano de Ingenieros Químicos (AIChE). SBE organiza conferencias internacionales y es una organización global de ingenieros y científicos líderes dedicados a promover la integración de la biología con la ingeniería. [24]

Referencias [ editar ]

  1. ^ Abramovitz, Melissa (2015). Ingeniería biológica . Biblioteca de referencia virtual de Gale. pag. 10. ISBN 978-1-62968-526-7.
  2. ^ Herold, Keith; Bentley, William E .; Vossoughi, Jafar (2010). Los fundamentos de la educación en bioingeniería . 26ª Conferencia de Ingeniería Biomédica del Sur, College Park, Maryland. pag. 65. ISBN 9783642149979.Mantenimiento de CS1: ubicación ( enlace )
  3. ^ "¿Qué es la bioingeniería?" . bioeng.berkeley.edu . Consultado el 21 de julio de 2018 .
  4. ^ "MSB: Acerca de la Escuela de Bioingeniería de Munich" . www.bioengineering.tum.de . Consultado el 3 de febrero de 2020 .
  5. ↑ Pasotti, Lorenzo; Zucca, Susanna (3 de agosto de 2014). "Avances y herramientas computacionales hacia el diseño predecible en ingeniería biológica" . Métodos computacionales y matemáticos en medicina . 2014 : 369681. doi : 10.1155 / 2014/369681 . PMC 4137594 . PMID 25161694 .  
  6. ^ Sheffield, Universidad de. "¿Qué es la bioingeniería? - Bioingeniería - La Universidad de Sheffield" . www.sheffield.ac.uk . Consultado el 21 de julio de 2018 .
  7. ↑ a b Abramovitz, Melissa (2015). Ingeniería Biológica . Biblioteca de referencia virtual de Gale. pag. 18. ISBN 978-1-62968-526-7.
  8. ^ Cuello JC, Ingeniería a la biología y de la biología a la ingeniería, La conexión bidireccional entre la ingeniería y la biología en el diseño de ingeniería biológica, Int J Engng Ed 2005, 21, 1-7
  9. ^ Ingeniería médica y biológica . Oxford; Nueva York: Pergamon Press. 1966-1976.
  10. ^ Naik, editado por Ganesh R. (2012). Ingeniería biológica aplicada: principios y práctica . Rijeka: InTech. ISBN 9789535104124.CS1 maint: texto adicional: lista de autores ( enlace )
  11. ^ "Fundador del programa de bioingeniería de UCSD" . jacobsschool.ucsd.edu. 1 de marzo de 2004 . Consultado el 22 de mayo de 2018 .
  12. ^ a b "MIT, Departamento de Ingeniería Biológica" . Consultado el 16 de abril de 2015 .
  13. ^ "Universidad del Estado de Utah, Departamento de Ingeniería Biológica" . be.usu.edu . Consultado el 13 de noviembre de 2011 .
  14. ^ "Directorio del MIT, Doug Lauffenburger" . Consultado el 15 de abril de 2015 .
  15. ^ Linsenmeier RA, Definición del plan de estudios de ingeniería biomédica de pregrado
  16. ^ Johnson AT, Phillips WM (1995). "Fundamentos filosóficos de la ingeniería biológica" . Revista de Educación en Ingeniería . 1995 (84): 311–318. doi : 10.1002 / j.2168-9830.1995.tb00185.x .
  17. ^ a b c d e f g "Bioingeniería" . Enciclopedia Británica .
  18. ^ "Convenio sobre la diversidad biológica" . Consultado el 27 de abril de 2018 .
  19. ^ "Biomimética: su práctica y teoría" . Publicación de la Royal Society .
  20. ^ "Bioimpresión" . Consultado el 1 de mayo de 2018 .
  21. ^ Acreditación ABET , consultado el 8 de septiembre de 2010.
  22. ^ "AIMBE Acerca de la página" .
  23. ^ "Instituto de Ingeniería Biológica" . Consultado el 20 de abril de 2018 .
  24. ^ "La sociedad de ingeniería biológica" . Consultado el 21 de agosto de 2019 .

Enlaces externos [ editar ]

  • Sociedad de bioingeniería
  • Sociedad de Ingeniería Biomédica
  • Instituto de Ingeniería Biológica
  • Instituto Benjoe de Ingeniería Biológica de Sistemas
  • Instituto Americano de Ingeniería Médica y Biológica
  • Sociedad Estadounidense de Ingenieros Agrícolas y Biológicos
  • Sociedad de Ingeniería Biológica parte de AIChE
  • Revista de Ingeniería Biológica, JBE
  • Transacciones de ingeniería biológica
  • Escuela de Bioingeniería de Munich