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Ingeniería biológica

Algunas máquinas biológicas

La ingeniería biológica o bioingeniería es la aplicación de principios de la biología y las herramientas de la ingeniería para crear productos utilizables, tangibles y económicamente viables. [1] La ingeniería biológica emplea conocimientos y experiencia de varias ciencias puras y aplicadas, [2] como la transferencia de masa y calor, la cinética, los biocatalizadores, la biomecánica, la bioinformática , los procesos de separación y purificación, el diseño de biorreactores, la ciencia de superficies, la mecánica de fluidos, termodinámica y ciencia de los 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 el nivel de vida de las sociedades.

Ejemplos de investigación en bioingeniería incluyen bacterias diseñadas para producir sustancias químicas, nuevas tecnologías de imágenes médicas , dispositivos portátiles y rápidos de diagnóstico de enfermedades, prótesis , productos biofarmacéuticos y órganos fabricados con ingeniería tisular . [3] [4] La bioingeniería se superpone sustancialmente con la biotecnología y las ciencias biomédicas de una manera análoga a cómo otras formas de ingeniería y tecnología se relacionan con otras ciencias (como la ingeniería aeroespacial y otras tecnologías espaciales con la cinética y la astrofísica ). [ cita necesaria ]

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 procesos biológicos, incluidas formas de reemplazar, aumentar, sostener o predecir procesos químicos y mecánicos. [5] [6]

Historia

La ingeniería biológica es una disciplina científica 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 la gente. 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 Investigaciones Médicas. 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 se reconoció la Bioingeniería como una rama propia en una universidad. La ingeniería eléctrica fue el foco inicial de esta disciplina, debido al trabajo con dispositivos y maquinaria médicos 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 dedicarse a la ingeniería biológica dedicaron más tiempo a estudiar 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 de la superficie del suelo, la estabilización de pendientes, la protección de cursos de agua y costas, cortavientos, barreras vegetales, incluidas barreras acústicas y pantallas visuales, y la mejora ecológica de un área. Debido a que otras disciplinas de la ingeniería también abordan organismos vivos , el término ingeniería biológica se puede aplicar de manera más amplia para incluir la ingeniería agrícola . [ cita necesaria ]

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 en 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 base amplia que aplica principios de ingeniería a una enorme gama 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 sistemas celulares y tisulares (incluidos dispositivos y sensores), organismos macroscópicos completos (plantas, animales) e incluso biomas y ecosistemas.

Educación

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

Subdisciplinas

Modelado de la propagación de enfermedades utilizando autómatas celulares e interacciones con vecinos más cercanos

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):

Organizaciones

Referencias

  1. ^ Abramovitz, Melissa (2015). Ingeniería biológica . Editorial ABDO. pag. 10.ISBN​ 978-1-62968-526-7.
  2. ^ Herold, Keith; Bentley, William E.; Vossoughi, Jafar (2010). Los fundamentos de la educación en bioingeniería . 26º Congreso de Ingeniería Biomédica del Sur. College Park, Maryland: Springer. pag. 65.ISBN​ 9783642149979.
  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 . Archivado desde el original el 3 de febrero de 2020 . Consultado el 3 de febrero de 2020 .
  5. ^ Pasotti, Lorenzo; Zucca, Susana (3 de agosto de 2014). "Avances y herramientas computacionales hacia un 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 - Universidad de Sheffield". www.sheffield.ac.uk . Consultado el 21 de julio de 2018 .
  7. ^ ab Abramovitz, Melissa (2015). Ingeniería biológica . Biblioteca de referencia virtual Gale. pag. 18.ISBN​ 978-1-62968-526-7.{{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace )
  8. ^ Cuello JC, Ingeniería a biología y biología a ingeniería, La conexión bidireccional entre ingeniería y 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, Ganesh R., ed. (2012). Ingeniería biológica aplicada: principios y práctica . Rijeka: InTech. ISBN 9789535104124.
  11. ^ "Fundador del Programa de Bioingeniería de UCSD". jacobsschool.ucsd.edu. 1 de marzo de 2004 . Consultado el 22 de mayo de 2018 .
  12. ^ ab "MIT, Departamento de Ingeniería Biológica" . Consultado el 16 de abril de 2015 .
  13. ^ "Universidad Estatal 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 pregrado en ingeniería biomédica
  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. ^ abcdefg "Bioingeniería". Enciclopedia Británica .
  18. ^ "Convenio sobre la Diversidad Biológica". 13 de mayo de 2016 . Consultado el 27 de abril de 2018 .
  19. ^ Vicente, Julián FV; Bogatyreva, Olga A.; Bogatyrev, Nikolaj R.; Bowyer, Adrián; Pahl, Anja-Karina (2006). "Biomimética: su práctica y teoría". Revista de la interfaz de la Royal Society . 3 (9): 471–482. doi :10.1098/rsif.2006.0127. PMC 1664643 . PMID  16849244. 
  20. ^ "Preguntas frecuentes sobre ingeniería biomecánica | Ingeniería mecánica". yo.stanford.edu . Consultado el 15 de febrero de 2023 .
  21. ^ "Bioimpresión" . Consultado el 1 de mayo de 2018 .
  22. ^ "Biología de sistemas | Británica". www.britannica.com . Consultado el 15 de febrero de 2023 .
  23. ^ Acreditación ABET, consultado el 8 de septiembre de 2010.
  24. ^ "AIMBE Acerca de la página".
  25. ^ "Instituto de Ingeniería Biológica" . Consultado el 20 de abril de 2018 .
  26. ^ "La Sociedad de Ingeniería Biológica". 28 de febrero de 2012 . Consultado el 21 de agosto de 2019 .
  27. ^ "MediUnite". www.mediunite.ca . Consultado el 7 de septiembre de 2023 .

enlaces externos