A biomérnökség vagy biológiai mérnökség a tudomány és a technológia egyik ága, amely a mérnöki elvek biológiában és gyógyászatban történő alkalmazását fejleszti [1] .
A biomérnökség (beleértve a biológiai rendszertervezést is) a biológia (és másodsorban a fizika , a kémia , a matematika és a számítástechnika ) fogalmainak és módszereinek alkalmazása az élő szervezetek tudományával vagy alkalmazásaikkal kapcsolatos aktuális problémák megoldására , analitikai , ill . szintetikus módszertanok . mérnöki , valamint hagyományos érzékenysége a talált megoldások költségére és gyakorlatiasságára. Ebben a tekintetben, míg a hagyományos mérnöki tudomány a fizikát és a matematikát alkalmazza nem élő eszközök, szerkezetek és folyamatok elemzésére, tervezésére és gyártására , addig a biológiai mérnökök elsősorban a molekuláris biológia gyorsan fejlődő területét használják az élő szervezetek alkalmazásainak tanulmányozására és fejlesztésére. .
A biomérnöki tevékenység hatóköre a mesterséges szervek műszaki eszközökkel történő létrehozásától vagy a szervek és szövetek regeneratív gyógyászati módszerekkel történő termesztésének lehetőségeinek felkutatásától a csökkent vagy elvesztett élettani funkciók kompenzálására (orvosbiológiai tervezés) és a géntechnológiával módosított szervezetek fejlesztéséig terjed . például mezőgazdasági növények és állatok ( géntechnológia ), valamint a kívánt tulajdonságokkal rendelkező vegyületek molekuláris tervezése (fehérje-mérnökség, mérnöki enzimológia). Nem orvosi szempontból a biomérnökség szorosan kapcsolódik a biotechnológiához [1] .
A biomérnökség különösen fontos alkalmazása az emberi egészségügyi problémák elemzése és költséghatékony megoldása , azonban nem ez az egyetlen: a biológiai mérnöki tudomány sokkal szélesebb tudásterületet ölel fel. Például a biomimetika a biomérnökség egyik ága, amely az élő szervezetek szerkezetének és funkcióinak modelljeként való felhasználásának módjait keresi a gépek és anyagok tervezésében és gyártásakor. A rendszerbiológia ezzel szemben az összetett mesterséges rendszerek mérnöki koncepcióinak (talán a " reverse engineering "-ben) használt fogalmak alkalmazásával foglalkozik, hogy megkönnyítse a komplex biológiai rendszerek szerkezetének és funkcióinak megértését.
A biológiai mérnöki tudomány és az orvosbiológiai mérnöki tudományok megkülönböztetése nehéz lehet, mivel sok egyetem szabadon felcseréli egymással a "biomérnökség" és az "orvosbiológiai mérnöki" kifejezéseket [2] . Az orvosbiológiai mérnökök a biológia és más tudományok orvosi innovációban való alkalmazása iránt érdeklődnek, míg a biológiai mérnökök a biológia általános értelemben vett alkalmazására összpontosítanak, nem feltétlenül orvosi célokra. Ezért sem a "biológiai", sem az "orvosbiológiai" mérnöki tudományok nem tartalmazzák teljes mértékben egymást, mivel az orvosi szükségletekre szánt "nem biológiai" javak egyidejűleg létezhetnek a nem orvosi szükségletekre szánt "biológiai" árukkal (ez utóbbi magában foglalja a biorendszerek tervezését is).
A biológiai mérnöki tudomány egy tudományosan megalapozott biológiára épülő tudományág, ugyanúgy, ahogy a vegyészmérnöki, az elektrotechnikai és a gépészmérnöki tudomány a kémián, az elektromosságon és a mágnesességen, illetve a klasszikus mechanikán [3] .
A biológiai mérnöki tudomány alapjaitól elválasztható tisztán biológia vagy mérnöki területeken. A biológiai kutatás gyakran redukcionista megközelítést követ, amikor a rendszereket a lehető legkisebb szinten veszi figyelembe, ami természetesen olyan eszközökhöz vezet, mint a funkcionális genomika. A klasszikus tervezési és fejlesztési koncepciókat alkalmazó mérnöki megközelítések konstruktívak abban a tekintetben, hogy külön koncepciókból új eszközöket, módszereket és technológiákat hoznak létre. A biológiai tervezés mindkét megközelítésmódot együtt alkalmazza, redukcionista módszerekre támaszkodva az alapvető egységek felfedezésére, megértésére és rendszerezésére, amelyek aztán egyesülve valami újat generálnak [4] . Ezen túlmenően, mivel mérnöki tudományágról van szó, a biológiamérnökség alapvetően nem csupán tudomány, hanem a tudományos ismeretek gyakorlati alkalmazása a valós problémák költséghatékony megoldására.
Bár mérnöki rendszereket használtak információk ellenőrzésére, anyagok előállítására, vegyi anyagok feldolgozására, energiatermelésre, élelmiszer-ellátásra, valamint az emberi egészség és a környezet megőrzésére és javítására, a képességünk, hogy gyorsan és megbízhatóan, kiszámítható viselkedésű biológiai rendszereket hozzunk létre, jelenleg nem megfelelő. valamint a mechanikai és villamossági készségeink is fejlettek [5] .
Az Accreditation Council for Engineering and Technology ( ABET [6] ) , az alapképzési mérnöki programok amerikai akkreditációs szervezete különbséget tesz az orvosbiológiai mérnöki és biológiai mérnöki szakok között, bár a szakterületek nagymértékben átfedik egymást (lásd fent). E tudományágak alaptanfolyamai gyakran ugyanazok, ideértve a termodinamikát, a mechanikai dinamikát, a folyadékdinamikát, a kinetikát, az elektronikát és az anyagtudományt [7] [8] . Daug Lauffenberger, a Massachusetts Institute of Technology (USA) professzora szerint [9] [10] a biológiai mérnöki tudománynak (mint biotechnológiának ) tágabb a kerete, amely a mérnöki elveket a molekuláris szinttől kezdve nagymértékben eltérő méretű és összetettségű rendszerekre alkalmazza. molekuláris biológia , biokémia , mikrobiológia , farmakológia , fehérjekémia , citológia , immunológia , neurobiológia és idegtudomány (gyakran, de nem mindig biológiai anyagok felhasználásával) - és befejezve a sejtes és szöveti módszerekkel (beleértve az eszközöket és érzékelőket), teljes makroszkopikus organizmusok (növények, állatok), sőt egész ökoszisztémák.
A "biomérnökség" szót Heinz Wolff brit tudós és szónok alkotta meg 1954-ben [11] . A biomérnökség fogalmát a növényzet szerkezetépítésben való felhasználásának leírására is használják . Utalhat olyan környezeti változásokra is, mint a talajfelszín védelme, a lejtő stabilizálása, a patakok és a partvonalak védelme, a szélfogók, a növényi korlátok (beleértve a zajvédő falakat és a képernyők) és a környezeti fejlesztések. Az első biológiai mérnöki programot a Mississippi Egyetemen (USA) hozták létre 1967-ben [12] . Korszerűbb tanterveket indítottak az MIT -n [13] és a Utahi Egyetemen [14] .
Szótárak és enciklopédiák | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |