BIOINGENIERIA

Tópicos de Mecatrónica

Prof. Ing. Monserrat Garrido

Alumno: Juan Rodriguez

Exp. 20061-C159

BIOINGENIERIA

    La biotecnología es un término popular para la tecnología genérica del siglo 21. Aunque se ha utilizado durante siglos en los procesos de producción tradicionales, la biotecnología moderna está a sólo 50 años de edad y en las últimas décadas ha sido testigo de grandes acontecimientos. Bioingeniería es la ciencia sobre la que se basan todas las aplicaciones biotecnológicas. Con el desarrollo de nuevos enfoques y técnicas modernas, industrias biotecnológicas tradicionales también están adquiriendo nuevos horizontes que les permitan mejorar la calidad de sus productos y aumentar la productividad de sus sistemas. La ingeniería biológica (también la ingeniería de biosistemas y la bioingeniería) se ocupa de los procesos biológicos de ingeniería en general. Es una disciplina de la ingeniería de base amplia que también puede implicar el diseño de productos, la sostenibilidad y el análisis de los sistemas biológicos.

    La bioingeniería es la aplicación de los principios tecnificas  de las diferentes ramas de la ingeniera, y el análisis cuantitativo para entender los sistemas biológicos y su novedoso diseño. Tratando de esta manera resolver  diferentes problemas, aplicando estos conocimientos en la promoción de la salud humana y la promoción de la sostenibilidad ambiental, problema que aqueja actualmente gracias al crecimiento demográfico, y la sobreexplotación de los recursos del planeta.

    La Bioingeniería como un campo definido es relativamente nuevo, aunque los intentos para resolver problemas biológicos han persistido a lo largo de la historia. Recientemente, la práctica de la bioingeniería ha expandido más allá de los esfuerzos a gran escala, como las prótesis y equipamiento hospitalario para incluir la ingeniería a nivel molecular y celular - con aplicaciones en energía y medio ambiente, así como de atención médica.

    La bioingeniería puede incluir elementos de la ingeniería eléctrica, electrónica y mecánica, la informática, los materiales, la química y la biología. Esta amplitud conlleva  a una necesidad de integración o sinergia de estas áreas, siendo factible como campo de especialización en investigación para profesionales en el área de Ingeniería Mecatronica.

    Uno de los avances en materia de salud humana, actualmente es desarrollo, son los biosensores wifi  inplantables, ya pronto las tecnologias inalambricas tan cotidianas, se deslizaran dentro de nuestros cuerpos, los investigadores y empresas de todo el mundo están diseñando la próxima generación de biosensores “microchips  implantables”, facilitando a los médicos monitorear la salud de sus pacientes, desde sus teléfonos inteligentes o computadoras si algo anda mal. Un día, algunos de estos dispositivos podría incluso aplicar soluciones a corto plazo o el tratamiento de ciertos trastornos de la salud. El reto en el desarrollo de estos equipos es su longevidad y compatibilidad con el cuerpo humano, ya que este es muy exigente y puede rechazarlos.

Estos implantes sustituirían a infinidad de equipos de monitoreo, que hoy día es engorroso que un paciente los cargue todos a la vez, tales como monitores cardiacos, medidores de niveles de glucosa, insulina, etc. Todos estos estudios podrían contenerse en un chip.

El oro es un componente atractivo son sus propiedades electromagnéticas únicas. Junto con un número de otros metales altamente conductores, incluyendo la plata y el cobre, el oro puede ser ajustado en un nivel de nanoescala y se combina con otros materiales para responder a frecuencias en el rango de los terahercios, que se encuentra en el extremo de la gama de infrarrojos. Estos compuestos artificiales, llamados metamateriales, han saltado en la imaginación popular en los últimos años debido a su frecuente asociación con la capa de invisibilidad de Harry Potter .

Resulta que, enzimas y otras proteínas en el cuerpo pueden resonar a frecuencias específicas dentro de este rango (tienen sus propias firmas "de rayos T"), haciendo que sean fáciles de identificar con el tipo de antena de los biosensores. Para construir los sensores , Omenetto y sus colegas tomaron 1 centímetro cuadrado de silk Film (biomaterial que se usa en sustitucion de corneas)  y los rociaron con un metamaterial basado en el oro. A continuación, les doblan en pequeños cilindros y las implantaron en el tejido muscular. Incluso enterrado bajo varias rebanadas delgadas de músculo, los sensores todavía resonaban en sus frecuencias características.

El sensor funciona mediante la detección de cambios sutiles en el sustrato de seda que son causadas por proteínas de la sangre y otros productos químicos que flotan alrededor en el tejido. Una vez que el metamaterial recoge en distintas firmas de rayos T de las moléculas, transmite la información a los investigadores. En el caso de un paciente diabético, por ejemplo, el metamaterial sería capaz de realizar un seguimiento de las variaciones de minutos en los niveles de glucosa e insulina. Como Omenetto lo pone, el sensor es efectivamente "un montón de pequeñas antenas que se comportan como una sola."

Las posibilidades de este sensor en la investigación y la medicina podrían ser ilimitadas. La capacidad para detectar signos reveladores de la diabetes, el cáncer y una variedad de otras enfermedades graves haría tratamientos mucho más eficaces y adaptados a los pacientes individuales. Aunque el campo está todavía en su infancia, nuevas empresas como GlySens Incorporated y fisiológica Comunicaciones esperan capitalizar temprano en la creciente ola de interés en esta tecnología.

El desarrollo de estas tecnologías, nos muestra lo que puede ser nuestro futuro a la hora de afrontar problemas relacionados con la súperpoblación, fenómeno que se suma al auge de enormes economías emergentes como las de China, India, Brasil, o Rusia.  Lo cierto es que el mundo demandara más alimentos y materias primas. Es aquí donde entra en juego la biotecnología ya que permitirá incrementar la producción de estos recursos que la humanidad demanda.

Información basada en las siguientes publicaciones:
http://books.google.co.ve/books/about/Biotechnology_and_Bioengineering.html?id=WEBBP5IYqJQC&redir_esc=y
http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_biol%C3%B3gica
http://bioengineering.stanford.edu/
http://blogs.discovermagazine.com/sciencenotfiction/2010/08/20/wifi-medicine-implantable-biosensors-that-could-email-your-doctor/#.VNAUgWNXY1g