Ingeniería biológica para niños
La ingeniería biológica o bioingeniería es una rama de la ingeniería que usa ideas y métodos de la física y las matemáticas para resolver problemas relacionados con los seres vivos. Mientras que otras ingenierías diseñan cosas sin vida, la bioingeniería aplica esos mismos conocimientos para estudiar y mejorar aspectos de los organismos vivos.
Generalmente, se usa para encontrar soluciones a desafíos de la salud de personas y animales, y también para mejorar sistemas biológicos que nos ayudan a producir alimentos y medicinas. Es decir, la ingeniería biológica aplica la tecnología a los sistemas vivos o a sus partes para crear o modificar productos y procesos con un fin específico. Para lograrlo, combina ciencias naturales como la química y la física, las matemáticas y otras áreas como la bioquímica y la biotecnología. En algunos países como Colombia, Uruguay, Chile y México, es una carrera universitaria propia, mientras que en España es una especialización dentro de la biotecnología.
Contenido
¿Para qué sirve la ingeniería biológica?
Las aplicaciones de la ingeniería biológica están muy relacionadas con la salud de las personas, pero también abarcan muchos otros campos.
Aprendiendo de la naturaleza: la biomimética
Una parte de la ingeniería biológica es la biomimética. Esta área busca entender cómo los seres vivos, a través de millones de años de evolución, han resuelto problemas en la naturaleza. Luego, intenta aplicar esas soluciones ingeniosas para crear sistemas artificiales. Por ejemplo, si un ingeniero biológico quiere diseñar un nuevo material resistente, podría estudiar cómo las conchas de los moluscos son tan fuertes.
Entendiendo sistemas complejos: la biología de sistemas
Otra área es la biología de sistemas. Aquí, los ingenieros biológicos usan un método parecido a la "ingeniería inversa" para entender cómo funcionan los sistemas biológicos complejos. Es como desarmar un aparato para ver cómo están conectadas sus piezas y qué hace cada una. Esto ayuda a comprender la estructura, función y el modo exacto de operación de sistemas vivos complicados.
La base de la ingeniería biológica
La ingeniería biológica se basa en las ciencias biológicas, de la misma manera que la ingeniería química se basa en la química, o la ingeniería eléctrica en la electricidad.
¿En qué se diferencia de otras ciencias?
La ingeniería biológica es diferente de la biología pura o de la ingeniería tradicional en varios aspectos:
- Los estudios de biología a menudo se enfocan en ver un sistema en su parte más pequeña, como estudiar los genes.
- Los ingenieros, en general, diseñan y construyen cosas nuevas.
- La ingeniería biológica combina ambos enfoques: usa el estudio de las partes pequeñas para entender y organizar la materia biológica, y luego las une para crear algo nuevo.
- Además, como es una ingeniería, no solo se preocupa por el conocimiento básico, sino también por aplicar ese conocimiento para resolver problemas de la vida diaria.
Aunque los sistemas creados por la bioingeniería se usan para manejar información, construir materiales, realizar procesos químicos, producir energía, alimentos, mantener la salud y recuperar el medio ambiente, todavía están en desarrollo comparados con los sistemas eléctricos o mecánicos.
Ingeniería biológica vs. Ingeniería biomédica
A veces, los términos bioingeniería e ingeniería biomédica se usan como si fueran lo mismo en muchas universidades. Sin embargo, hay una diferencia. La ingeniería biológica es más amplia y aplica principios de ingeniería a una gran variedad de sistemas vivos, desde moléculas muy pequeñas hasta ecosistemas completos.
Ni la ingeniería biológica ni la ingeniería biomédica incluyen completamente a la otra. Por ejemplo, hay productos médicos que no son biológicos, y hay productos biológicos que no tienen un fin médico.
En Estados Unidos, la organización ABET, que acredita programas de ingeniería, hace una pequeña distinción:
- Los ingenieros biomédicos estudian ciencias de la vida, incluyendo la fisiología humana, y aprenden a medir parámetros en seres vivos.
- Los ingenieros biológicos estudian ciencias y aprenden a medir parámetros tanto en sistemas vivos como no vivos. También suelen tomar cursos comunes de ingeniería como termodinámica, mecánica de fluidos y propiedades de los materiales.
Origen y desarrollo
La palabra bioingeniería fue usada por primera vez por el científico inglés Heinz Wolff en 1954. También se usa para describir el uso de plantas en la construcción civil, por ejemplo, para proteger el suelo, estabilizar laderas o mejorar el medio ambiente.
El primer programa universitario de ingeniería biológica en Estados Unidos se creó en la Universidad de Misisipi en 1967. Más recientemente, otras universidades como el MIT y la Universidad de Utah también han lanzado programas similares.
¿Qué hacen los ingenieros biológicos?
Los ingenieros biológicos usan los principios de la biología y las herramientas de la ingeniería para crear productos útiles, tangibles y que se puedan producir de forma económica. Para ello, combinan conocimientos de muchas ciencias, como la transferencia de calor, la química, la biomecánica, la bioinformática y el diseño de bioreactores.
Se dedican a diseñar:
- Dispositivos médicos.
- Equipos para diagnóstico.
- Materiales que el cuerpo acepta bien (biocompatibles).
- Energías renovables de origen biológico.
- Proyectos de ingeniería ecológica.
- Y muchas otras cosas que mejoran la calidad de vida.
En general, los ingenieros biológicos intentan imitar los sistemas biológicos para crear productos, o modificar y controlar sistemas biológicos para que puedan reemplazar, mejorar o apoyar procesos químicos y mecánicos. También pueden aplicar sus conocimientos a otras áreas de la ingeniería y la tecnología, como la modificación genética de plantas y microorganismos, y la ingeniería de bioprocesos.
Debido a que otras ramas de la ingeniería también trabajan con organismos vivos (como las prótesis en la ingeniería mecánica), el término ingeniería biológica puede ser muy amplio e incluir la ingeniería agrícola y la biotecnología. De hecho, muchos departamentos universitarios de ingeniería agrícola han cambiado sus nombres a ingeniería biológica o ingeniería de biosistemas.
Ramas principales de la ingeniería biológica
Los campos más importantes de la bioingeniería son:
Ingeniería de bioprocesos
Esta rama se encarga del diseño de procesos biológicos, la biocatálisis (uso de seres vivos para acelerar reacciones), la separación de sustancias biológicas, la bioinformática y la bioenergía. Es una especialización de la biotecnología o la ingeniería química. Se ocupa de diseñar y desarrollar equipos y procesos para fabricar productos como alimentos, medicinas, químicos y polímeros a partir de materiales biológicos. Combina matemáticas, biología y diseño industrial, y estudia cómo optimizar la producción de productos biológicos a gran escala.
Ingeniería genética
También conocida como modificación genética, es la manipulación directa del material genético de un organismo usando tecnología de ADN moderna. Consiste en introducir ADN de otro lugar o genes creados en laboratorio en el organismo que interesa. Esto no requiere los métodos tradicionales de reproducción, aunque estos se usan para que los organismos con el nuevo ADN se multipliquen.
Ingeniería biomédica
Esta rama aplica los principios de la ingeniería a la medicina y la biología. Busca unir la ingeniería con la medicina. Combina la capacidad de diseño y resolución de problemas de la ingeniería con las ciencias médicas y biológicas para mejorar la salud en el diagnóstico, el seguimiento y el tratamiento de enfermedades. La ingeniería biomédica ha crecido mucho recientemente. Gran parte de su trabajo es investigar y desarrollar nuevas soluciones. Algunas aplicaciones importantes incluyen:
- El desarrollo de prótesis que el cuerpo acepta bien.
- Dispositivos médicos para diagnóstico y tratamiento, desde equipos clínicos hasta micro-implantes.
- Equipos de imagen como la resonancia magnética y el electroencefalograma.
- El crecimiento de tejidos para regeneración.
- Medicamentos y productos biológicos para terapias.
Biomimética
Es el uso de los conocimientos obtenidos de los sistemas vivos, que han evolucionado para resolver problemas complejos, para diseñar sistemas artificiales.
Véase también
En inglés: Biological engineering Facts for Kids
- Ingeniería de Tejidos
- Bionanotecnología
- Biología sintética
- Biotecnología
