Inżynieria biologiczna

Niektóre maszyny biologiczne

Inżynieria biologiczna lub bioinżynieria to zastosowanie zasad biologii i narzędzi inżynierii do tworzenia użytecznych, namacalnych, opłacalnych ekonomicznie produktów. Inżynieria biologiczna wykorzystuje wiedzę i doświadczenie z wielu nauk ścisłych i stosowanych, takich jak wymiana masy i ciepła, kinetyka, biokatalizatory, biomechanika, bioinformatyka, procesy separacji i oczyszczania, projektowanie bioreaktorów, nauka o powierzchni, mechanika płynów, termodynamika i nauka o polimerach. Znajduje zastosowanie w projektowaniu wyrobów medycznych, sprzętu diagnostycznego, materiałów biokompatybilnych, energii odnawialnej, inżynierii ekologicznej, inżynierii rolniczej, inżynierii procesowej i katalizie oraz innych dziedzinach poprawiających standard życia społeczeństw.

Przykłady badań bioinżynieryjnych obejmują bakterie zaprojektowane do produkcji substancji chemicznych, nową technologię obrazowania medycznego , przenośne i szybkie urządzenia do diagnostyki chorób, protetykę , biofarmaceutyki i narządy wytwarzane metodą inżynierii tkankowej . Bioinżynieria zasadniczo pokrywa się z biotechnologią i naukami biomedycznymi w sposób analogiczny do tego, jak różne inne formy inżynierii i technologii odnoszą się do różnych innych nauk (takich jak inżynieria lotnicza i inne technologie kosmiczne do kinetyki i astrofizyki ). [ potrzebne źródło ]

Ogólnie rzecz biorąc, inżynierowie biologiczni próbują albo naśladować systemy biologiczne w celu tworzenia produktów, albo modyfikować i kontrolować systemy biologiczne. Współpracując z lekarzami, klinicystami i naukowcami, bioinżynierowie wykorzystują tradycyjne zasady i techniki inżynieryjne do rozwiązywania procesów biologicznych, w tym sposobów zastępowania, wzmacniania, podtrzymywania lub przewidywania procesów chemicznych i mechanicznych.

Historia

Inżynieria biologiczna jest dyscypliną naukową opartą na naukach biologicznych w taki sam sposób, w jaki inżynieria chemiczna , elektrotechnika i inżynieria mechaniczna mogą opierać się odpowiednio na chemii, elektryczności i magnetyzmie oraz mechanice klasycznej .

Przed II wojną światową inżynieria biologiczna zaczęła być uznawana za gałąź inżynierii i była dla ludzi nową koncepcją. Po II wojnie światowej rozwijał się szybciej, a termin „bioinżynieria” został wymyślony przez brytyjskiego naukowca i nadawcę Heinza Wolffa w 1954 r. W Narodowym Instytucie Badań Medycznych. Wolff ukończył w tym samym roku i został dyrektorem Wydziału Inżynierii Biologicznej na uniwersytecie. To był pierwszy raz, kiedy Bioinżynieria została uznana za własną gałąź na uniwersytecie. Elektrotechnika była wczesnym przedmiotem zainteresowania tej dyscypliny, ze względu na pracę z urządzeniami medycznymi i maszynami w tym czasie.

Kiedy inżynierowie i naukowcy zajmujący się naukami przyrodniczymi rozpoczęli współpracę, zdali sobie sprawę, że inżynierowie nie wiedzieli wystarczająco dużo o rzeczywistej biologii stojącej za ich pracą. Aby rozwiązać ten problem, inżynierowie, którzy chcieli zająć się inżynierią biologiczną, poświęcali więcej czasu na badanie procesów biologii, psychologii i medycyny.

Niedawno termin inżynieria biologiczna został zastosowany do modyfikacji środowiska, takich jak ochrona gleby powierzchniowej, stabilizacja zboczy, ochrona cieków wodnych i linii brzegowej, wiatrochrony, bariery wegetacyjne, w tym ekrany akustyczne i ekrany wizualne, oraz ekologiczna poprawa obszaru. Ponieważ inne dyscypliny inżynierskie również zajmują się organizmami żywymi , termin inżynieria biologiczna może być stosowany szerzej, obejmując inżynierię rolniczą .

Pierwszy program inżynierii biologicznej w Stanach Zjednoczonych został uruchomiony na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego w 1966 roku. Nowsze programy zostały uruchomione na MIT i Utah State University . Wiele starych wydziałów inżynierii rolniczej na uniwersytetach na całym świecie przemianowało się na rolniczą i biologiczną lub inżynierię rolniczą i biosystemów . Według profesora Douga Lauffenburgera z MIT, inżynieria biologiczna ma szerokie podstawy, które stosują zasady inżynierii do ogromnego zakresu rozmiarów i złożoności systemów, począwszy od poziomu molekularnego ( biologia molekularna , biochemia , mikrobiologia , farmakologia , chemia białek , cytologia , immunologia , neurobiologia i neurobiologia ) do systemów komórkowych i tkankowych (w tym urządzeń i czujników), do całych organizmów makroskopowych (roślin, zwierząt), a nawet do biomów i ekosystemów.

Edukacja

Średnia długość studiów wynosi od trzech do pięciu lat, a ukończony stopień oznacza tytuł licencjata inżyniera ( licencjat z inżynierii). Kursy podstawowe obejmują termodynamikę, biomechanikę, biologię, inżynierię genetyczną, dynamikę płynów i mechanikę, kinetykę chemiczną i enzymatyczną, elektronikę i właściwości materiałów.

Subdyscypliny

Modelowanie rozprzestrzeniania się choroby za pomocą automatów komórkowych i interakcji najbliższego sąsiedztwa

W zależności od instytucji i konkretnych zastosowanych granic definicyjnych, niektóre główne gałęzie bioinżynierii można podzielić na kategorie (uwaga: mogą się one nakładać):

Organizacje

  • Accreditation Board for Engineering and Technology (ABET), amerykańska rada akredytacyjna zajmująca się inżynierskimi programami BS, rozróżnia inżynierię biomedyczną i inżynierię biologiczną, chociaż w dużym stopniu się pokrywają (patrz wyżej).
  • Amerykański Instytut Inżynierii Medycznej i Biologicznej (AIMBE) składa się z 1500 członków. Ich głównym celem jest edukowanie społeczeństwa na temat wartości, jaką inżynieria biologiczna ma w naszym świecie, a także inwestowanie w badania i inne programy w celu rozwoju tej dziedziny. Przyznają nagrody osobom oddanym innowacjom w tej dziedzinie oraz nagrody za osiągnięcia w tej dziedzinie. (Nie mają bezpośredniego wkładu w inżynierię biologiczną, bardziej doceniają tych, którzy to robią i zachęcają społeczeństwo do kontynuowania tego ruchu naprzód).
  • Instytut Inżynierii Biologicznej (IBE) jest organizacją non-profit, która utrzymuje się wyłącznie z darowizn. Ich celem jest zachęcenie społeczeństwa do nauki i kontynuowania postępu w inżynierii biologicznej. (Podobnie jak AIMBE, nie prowadzą badań bezpośrednio, ale oferują stypendia studentom, którzy dobrze rokują w tej dziedzinie).
  • Society for Biological Engineering (SBE) to społeczność technologiczna stowarzyszona z American Institute of Chemical Engineers (AIChE). SBE jest gospodarzem międzynarodowych konferencji i jest globalną organizacją zrzeszającą czołowych inżynierów i naukowców, której celem jest postęp w integracji biologii z inżynierią.

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Biological_engineering&oldid=1139416351 ”