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Ingeniería biológica

Algunas máquinas biológicas

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 , 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 , la termodinámica y la ciencia de polímeros . Se utiliza en el diseño de dispositivos médicos , equipos de diagnóstico , materiales biocompatibles , energía renovable , ingeniería ecológica , ingeniería agrícola , ingeniería de procesos y catálisis , y otras áreas que mejoran el nivel de vida de las sociedades.

Entre los ejemplos de investigación en bioingeniería se incluyen las bacterias diseñadas para producir sustancias químicas, la nueva tecnología de imágenes médicas , los dispositivos portátiles y rápidos de diagnóstico de enfermedades, las prótesis , los productos biofarmacéuticos y los órganos diseñados mediante 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 , la cinética y la astrofísica ). [ cita requerida ]

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

Historia

La ingeniería biológica es una disciplina basada en la ciencia que se fundamenta 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 Investigación Médica . Wolff se graduó ese año y se convirtió en el director de la División de Ingeniería Biológica en Oxford . Esta fue la primera vez que la bioingeniería fue reconocida como una rama propia en una universidad. El enfoque inicial de esta disciplina fue la ingeniería eléctrica debido al trabajo con dispositivos médicos y maquinaria durante esta época. [9]

Cuando los ingenieros y los biólogos empezaron a trabajar juntos, se dieron cuenta de que los ingenieros no sabían lo suficiente sobre la biología real que había 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 una zona. Dado que otras disciplinas de ingeniería también abordan los organismos vivos , el término ingeniería biológica se puede aplicar de forma más amplia para incluir la ingeniería agrícola . [ cita requerida ]

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 departamentos antiguos 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 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 basados ​​en tejidos (incluidos dispositivos y sensores), hasta organismos macroscópicos completos (plantas, animales) e incluso a biomas y ecosistemas.

Educación

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

Subdisciplinas

Modelado de la propagación de enfermedades mediante autómatas celulares e interacciones con el vecino más cercano

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

Organizaciones

Referencias

  1. ^ Abramovitz, Melissa (2015). Ingeniería biológica . ABDO Publishing Company. pág. 10. ISBN 978-1-62968-526-7.
  2. ^ Herold, Keith; Bentley, William E.; Vossoughi, Jafar (2010). Los fundamentos de la educación en bioingeniería . 26.ª Conferencia de Ingeniería Biomédica del Sur. College Park, Maryland: Springer. pág. 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 Múnich". www.bioengineering.tum.de . Archivado desde el original el 2020-02-03 . Consultado el 2020-02-03 .
  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. ^ ab Abramovitz, Melissa (2015). Ingeniería biológica . Biblioteca de referencia virtual Gale. p. 18. ISBN 978-1-62968-526-7.{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: falta la ubicación del editor ( enlace )
  8. ^ Cuello JC, De la 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, Ganesh R., ed. (2012). Ingeniería biológica aplicada: principios y práctica . Rijeka: InTech. ISBN 9789535104124.
  11. ^ "Fundador del Programa de Bioingeniería de la 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 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. ^ abcdefg «Bioingeniería». Enciclopedia Británica .
  18. ^ "Convenio sobre la Diversidad Biológica". 13 de mayo de 2016. Consultado el 27 de abril de 2018 .
  19. ^ Vincent, Julian FV; Bogatyreva, Olga A.; Bogatyrev, Nikolaj R.; Bowyer, Adrian; Pahl, Anja-Karina (2006). "Biomimética: su práctica y teoría". Revista de la Royal Society Interface . 3 (9): 471–482. doi :10.1098/rsif.2006.0127. PMC 1664643 . PMID  16849244. 
  20. ^ "Preguntas frecuentes sobre ingeniería biomecánica | Ingeniería mecánica". me.stanford.edu . Consultado el 15 de febrero de 2023 .
  21. ^ "Bioimpresión" . Consultado el 1 de mayo de 2018 .
  22. ^ "Biología de sistemas | Britannica". www.britannica.com . Consultado el 15 de febrero de 2023 .
  23. ^ Acreditación ABET, consultado el 8/9/2010.
  24. ^ "Página Acerca de AIMBE".
  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