WikiDer > Биологическая инженерия

Biological engineering
А рибосома это биологическая машина который использует динамика белка
Немного биологические машины

Биологическая инженерия, биоинженерия, или же биоинженерия представляет собой применение принципов биологии и инженерных инструментов для создания полезных, материальных, экономически жизнеспособных продуктов.[1] Биологическая инженерия использует знания и опыт ряда чистых и прикладных наук,[2] такие как массо- и теплопередача, кинетика, биокатализаторы, биомеханика, биоинформатика, процессы разделения и очистки, конструкция биореактора, наука о поверхности, механика жидкости, термодинамика, и наука о полимерах. Он используется при разработке медицинских устройств, диагностического оборудования, биосовместимых материалов, возобновляемой биоэнергетики, экологической инженерии, сельскохозяйственной инженерии и других областях, которые повышают уровень жизни общества. Примеры биоинженерных исследований включают бактерии, созданные для производства химикатов, новых медицинская визуализация технологии, портативные и стремительный приборы для диагностики заболеваний, протезирование, биофармацевтические препараты, и тканевые органы.[3][4] Биоинженерия существенно пересекается с биотехнология и биомедицинские науки[5] аналогично тому, как различные другие формы инженерии и технологии связаны с различными другими науками (такими как аэрокосмическая техника и другие космическая техника к кинетика и астрофизика).

В общем, инженеры-биологи (или биомедицинские инженеры) пытаются либо имитировать биологические системы для создания продуктов, либо модифицировать и контролировать биологические системы, чтобы они могли заменять, увеличивать, поддерживать или предсказывать химические и механические процессы.[6] Биоинженеры могут применить свой опыт в других областях инженерии и биотехнология, включая генетическую модификацию растений и микроорганизмов, биотехнологию и биокатализ. Работая с врачами, клиницистами и исследователями, биоинженеры используют традиционные инженерные принципы и методы и применяют их к реальным биологическим и медицинским проблемам.[7]

История

Биологическая инженерия - это научная дисциплина, основанная на биологических науках точно так же, как химическая инженерия, электротехника, и машиностроение[8] могут быть основаны на химии, электричестве и магнетизме и классической механике соответственно.[9] И здесь уделяется такое же фундаментальное внимание рентабельности, как и во всех отраслях машиностроения.

До Второй мировой войны биологическая инженерия только начинала восприниматься как отрасль инженерии и была совершенно новой концепцией для людей. После Второй мировой войны он начал расти более быстрыми темпами, частично из-за термина «биоинженерия», придуманного британскими учеными и телеведущими. Хайнц Вольф в 1954 году в Национальном институте медицинских исследований. Вольф получил высшее образование в том же году и стал директором отдела биологической инженерии в университете. Это был первый раз, когда биоинженерия была признана отдельным филиалом в университете. Электротехника считается пионером этого инженерного сектора из-за того, что в это время она работала с медицинскими приборами и оборудованием.[10] Когда инженеры и ученые-биологи начали работать вместе, они осознали проблему, заключающуюся в том, что инженеры недостаточно знали о реальной биологии, лежащей в основе их работы. Чтобы решить эту проблему, инженеры, которые хотели заняться биологической инженерией, посвятили больше своего времени и исследований деталям и процессам, которые входят в такие области, как биология, психология и медицина.[11] Термин «биологическая инженерия» также может применяться к изменениям окружающей среды, таким как защита поверхности почвы, стабилизация склонов, защита водотока и береговой линии, ветрозащитные полосы, растительные барьеры, включая шумовые барьеры и визуальные экраны, а также экологическое улучшение территории. Поскольку другие инженерные дисциплины также затрагивают живые организмы, термин «биологическая инженерия» может применяться более широко и включать Агротехника.

Первая программа биологической инженерии была создана в Калифорнийский университет в Сан-Диего в 1966 году, что сделало его первой учебной программой по биологической инженерии в Соединенных Штатах.[12] Более свежие программы были запущены на Массачусетский технологический институт[13] и Университет штата Юта.[14] Многие старые факультеты сельскохозяйственной инженерии в университетах по всему миру переименовали себя в сельскохозяйственный и биологическая инженерия или же сельскохозяйственные и биосистемная инженерия, поскольку биологическая инженерия в целом является быстро развивающейся областью с категоризацией флюидов. По словам профессора Дуг Лауффенбургер Массачусетского технологического института,[13][15] Биологическая инженерия имеет широкую основу, которая применяет инженерные принципы к огромному диапазону размеров и сложности систем. Эти системы варьируются от молекулярного уровня (молекулярная биология, биохимия, микробиология, фармакология, белок химия, цитология, иммунология, нейробиология и нейробиология) до клеточных и тканевых систем (включая устройства и датчики), до целых макроскопических организмов (растений, животных) и даже может доходить до целых экосистем.

Образование

Средняя продолжительность обучения составляет от трех до пяти лет, а полученная степень обозначается как Бакалавр инженерии (Б.С. в машиностроении). Фундаментальные курсы включают термодинамику, биомеханику, биологию, генную инженерию, гидродинамику и механическую динамику, кинетику, электронику и свойства материалов.[16][17]

Поддисциплины

Моделирование распространения болезни с помощью Клеточные автоматы и взаимодействие ближайших соседей

В зависимости от учреждения и конкретных используемых границ определения, некоторые основные отрасли биоинженерии можно разделить на следующие категории (обратите внимание, что они могут частично совпадать):

Организации

  • Американский институт медицинской и биологической инженерии (AIMBE) состоит из 1500 членов. Их главная цель - информировать общественность о ценности биологической инженерии в нашем мире, а также инвестировать в исследования и другие программы для развития этой области. Они вручают награды тем, кто привержен инновациям в этой области, и награды за достижения в этой области. (Они не имеют прямого вклада в биологическую инженерию, они больше признают тех, кто делает это, и поощряют общественность продолжать это движение вперед).[23]
  • Институт биологической инженерии (IBE) - это некоммерческая организация, они работают только на пожертвования. Они нацелены на то, чтобы побудить общественность учиться и продолжать достижения в области биологической инженерии. (Как и AIMBE, они не проводят исследования напрямую; однако они предлагают стипендии студентам, которые подают надежды в этой области).[24]
  • Общество биологической инженерии (SBE) - это технологическое сообщество, связанное с Американский институт инженеров-химиков (Айше). SBE проводит международные конференции и является глобальной организацией ведущих инженеров и ученых, стремящихся продвигать интеграцию биологии с инженерией.[25]

Рекомендации

  1. ^ Абрамовиц, Мелисса (2015). Биологическая инженерия. Виртуальная справочная библиотека Гейла. п. 10. ISBN 978-1-62968-526-7.
  2. ^ Герольд, Кейт; Бентли, Уильям Э .; Воссуги, Джафар (2010). Основы биоинженерного образования. 26-я Южная конференция по биомедицинской инженерии, Колледж-Парк, Мэриленд. п. 65. ISBN 9783642149979.CS1 maint: location (ссылка на сайт)
  3. ^ "Что такое биоинженерия?". bioeng.berkeley.edu. Получено 2018-07-21.
  4. ^ "MSB: О Мюнхенской школе биоинжиниринга". www.bioengineering.tum.de. Получено 2020-02-03.
  5. ^ «Биотехнология против биомедицинской науки против биомедицинской инженерии (биоинженерии)». Тэнмой Рэй. 2018-07-19. Получено 2018-07-21.
  6. ^ Пазотти, Лоренцо; Зукка, Сюзанна (2014-08-03). «Достижения и вычислительные инструменты для предсказуемого дизайна в биологической инженерии». Вычислительные и математические методы в медицине. 2014: 369681. Дои:10.1155/2014/369681. ЧВК 4137594. PMID 25161694.
  7. ^ Шеффилд, Университет. «Что такое биоинженерия? - Биоинженерия - Университет Шеффилда». www.sheffield.ac.uk. Получено 2018-07-21.
  8. ^ а б Абрамовиц, Мелисса (2015). Биологическая инженерия. Виртуальная справочная библиотека Гейла. п. 18. ISBN 978-1-62968-526-7.
  9. ^ Cuello JC, Инженерия к биологии и биология к инженерии, Двунаправленная связь между инженерией и биологией в дизайне биологической инженерии, Int J Engng Ed 2005, 21, 1-7
  10. ^ Медицинская и биологическая инженерия. Оксфорд; Нью-Йорк: Pergamon Press. 1966–1976.CS1 maint: формат даты (ссылка на сайт)
  11. ^ Наик, под редакцией Ганеша Р. (2012). Прикладная биологическая инженерия: принципы и практика. Риека: InTech. ISBN 9789535104124.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (ссылка на сайт)
  12. ^ «Основатель программы биоинженерии UCSD». jacobsschool.ucsd.edu. 1 марта 2004 г.. Получено 22 мая 2018.
  13. ^ а б «Массачусетский технологический институт, кафедра биологической инженерии». Получено 16 апреля 2015.
  14. ^ «Университет штата Юта, факультет биологической инженерии». be.usu.edu. Получено 2011-11-13.
  15. ^ "Директория Массачусетского технологического института, Дуг Лауффенбургер". Получено 15 апреля 2015.
  16. ^ Линсенмайер Р.А., Определение учебной программы бакалавриата по биомедицинской инженерии
  17. ^ Джонсон А.Т., Филлипс В.М. «Философские основы биологической инженерии». Журнал инженерного образования. 1995 (84): 311–318.
  18. ^ а б c d е ж грамм «Биоинженерия». Энциклопедия Британника.
  19. ^ «Конвенция о биологическом разнообразии». Получено 27 апреля 2018.
  20. ^ «Биомиметика: практика и теория». Издательство Королевского общества.
  21. ^ «Биопечать». Получено 1 мая 2018.
  22. ^ Аккредитация ABET, дата обращения 08.09.2010.
  23. ^ "Страница о компании AIMBE".
  24. ^ «Институт биологической инженерии». Получено 20 апреля 2018.
  25. ^ "Общество биологической инженерии". Получено 21 августа 2019.

внешняя ссылка