la ingeniería biomédica es un campo interdisciplinario en rápida evolución que involucra medicina, biología, química, ingeniería, nanotecnología e Informática. Los bioingenieros están a la vanguardia del descubrimiento científico, creando dispositivos médicos innovadores, vacunas, productos para el manejo de enfermedades, robots y algoritmos que mejoran la salud humana en todo el mundo. a continuación se muestran diez de las tendencias más populares de bioingeniería r&D que ocurren en 2020.
1., Ingeniería tisular
El tejido vivo se puede hacer a partir de células biológicamente activas, que se depositan en andamios biodegradables en condiciones controladas. Un método popular de deposición es la bioimpresión, un proceso muy similar a la impresión 3D, pero que utiliza «bioinks» que consisten en células humanas en lugar de plástico.las células se imprimen en capas delgadas que se acumulan en tejido vivo o partes del cuerpo que se pueden implantar. Investigadores del Instituto Wake Forest para Medicina Regenerativa han utilizado una impresora 3D especial para crear tejidos que prosperan cuando se implantan en roedores.
2., Parches transdérmicos
los bioingenieros demostraron la viabilidad de imprimir estructuras de tejidos vivos en una impresora 3D especializada. Foto: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine los parches transdérmicos han recorrido un largo camino desde su uso como método para romper la adicción a la nicotina. Las mejoras en la estructura, los materiales y los mecanismos de entrega han permitido una mayor variedad de aplicaciones.
Por ejemplo, los científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur han creado un parche transdérmico lleno de medicamentos que ayudan a combatir la obesidad., En lugar de tomarse por vía oral o por inyección, estos compuestos se liberan a través de cientos de microneedles biodegradables en el parche que apenas penetran en la piel. A medida que las agujas se disuelven, los medicamentos se liberan lentamente en el cuerpo.
3. Dispositivos portátiles
Los sensores, cables y dispositivos electrónicos que son flexibles, impermeables y estirables se pueden imprimir en 3D o tejer en la tela., Las tecnologías portátiles son cada vez más multifuncionales y pueden monitorear múltiples parámetros de salud, como la frecuencia del pulso y la presión arterial, que también se pueden transmitir en tiempo real a un centro médico.descubre más en la infografía: ¿Qué es la bioingeniería?
La ropa inteligente controla la temperatura corporal mediante el uso de polímeros especiales y respiraderos sensibles a la humedad que se abren cuando es necesario. Se ha propuesto que el control individualizado de la temperatura a través de la ropa podría reducir los costos de calefacción y refrigeración de un edificio hasta en un 15 por ciento.
4., Cirujanos robóticos y Rehabilitación
los investigadores crearon un parche transdérmico lleno de medicamentos que combate la obesidad. Foto: Universidad Tecnológica de Nanyang los fabricantes de robots están fabricando robots multifuncionales para ayudar a los cirujanos en el quirófano. Impulsados por la información de los médicos, estos dispositivos robóticos les ayudan a manipular instrumentos con alta precisión de maneras que no podrían hacer solos. Esto es especialmente cierto para las cirugías mínimamente invasivas.,los Robots también son extremadamente útiles para las personas que han sufrido accidentes cerebrovasculares o lesiones cerebrales, para volver a aprender las tareas motoras. Por ejemplo, el Lokomat es un sistema de entrenamiento de la marcha que utiliza un exoesqueleto robótico y una cinta de correr para ayudar a los pacientes a recuperar las funciones básicas de caminar. También permite al terapeuta controlar la velocidad de caminar y cuánto apoyo le dan las piernas robóticas al paciente.
5. Nanorobots
Los investigadores están trabajando arduamente en el diseño de robots de tamaño nano que son lo suficientemente pequeños como para ingresar al torrente sanguíneo y realizar ciertas tareas, como matar células cancerosas.,los diseños de Nanorobot incluyen estructuras basadas en ADN que contienen medicamentos para combatir el cáncer que se unen solo con una proteína específica que se encuentra en los tumores cancerosos. Después de la Unión, el robot libera su fármaco en el tumor.al administrar los agentes farmacéuticos exactamente donde se necesitan, el cuerpo no está sobrecargado de toxicidad, y los efectos secundarios son menos o menos intensos, mejorando la experiencia del paciente.
6. Realidad Virtual
las telas y los textiles inteligentes pueden sentir la fisiología del desgaste y responder., Foto: UC San Diego VR es una herramienta especialmente valiosa en el campo médico debido a cómo puede presentar los datos detallados tomados de imágenes médicas 3D. Los datos pueden crear una vista 3D increíblemente detallada del cuerpo de un paciente o del área de preocupación médica, por ejemplo, el sistema cardiovascular.
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el modelo puede ser examinado desde todos los ángulos y puntos de interés con el fin de determinar la mejor manera de realizar un procedimiento. Los cirujanos pueden incluso practicar un procedimiento complejo varias veces antes de realizarlo.,
VR es también una herramienta de enseñanza crítica-los estudiantes de Medicina, por ejemplo, podrían realizar disecciones virtuales en lugar de usar cadáveres.
7. Microburbujas
Los investigadores continúan buscando nuevas formas de administrar medicamentos selectivamente a áreas específicas, evitando así dañar las células y los tejidos sanos. Un enfoque único son las microburbujas, que son partículas muy pequeñas del tamaño de micrones llenas de gas.,»las microburbujas cargadas de drogas se pueden inyectar en el cuerpo, y se distribuirán en todas partes, pero luego puedo interrumpir las microburbujas con un haz de ultrasonido y el medicamento se administrará específicamente donde se necesite», dijo Beata Chertok, profesora asistente de ciencias farmacéuticas e Ingeniería Biomédica en la Universidad de Michigan. Las microburbujas también se pueden tratar con una sustancia que hará que se adhieran a los tumores sin la necesidad de ultrasonido.
8., Edición Prime
la rehabilitación robótica ayuda a los pacientes a recuperar la marcha u otras funciones. Foto: hocoma esta nueva técnica de edición de genes se basa en los éxitos de la edición base y la tecnología CRISPR-Cas9. La edición Prime reescribe el ADN al cortar solo una hebra para agregar, eliminar o reemplazar pares de bases. Este método permite a los investigadores editar más tipos de mutaciones genéticas que los enfoques existentes de edición del genoma, incluido CRISPR-Cas9.,
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hasta la fecha, el método solo se ha probado con células humanas y de ratón.»los impactos potenciales incluyen ser capaz de corregir directamente una fracción mucho mayor de las mutaciones que causan enfermedades genéticas y ser capaz de introducir cambios en el ADN en los cultivos que resultan en alimentos más saludables o más sostenibles», dijo David Liu, director del Instituto Merkin para tecnologías Transformativas en Atención Médica en el Instituto Broad de Harvard y el MIT.
9., Las tecnologías de Chip Organ-on-a-Chip permiten la construcción de modelos a microescala que simulan la fisiología humana fuera del cuerpo. Organs-on-chips se utilizan para estudiar el comportamiento de tejidos y órganos en tamaños de muestra pequeños, pero completamente funcionales, para comprender mejor el comportamiento de los tejidos, la progresión de la enfermedad y las interacciones farmacéuticas.
por ejemplo, los procesos de inflamación se pueden estudiar para determinar cómo se desencadena la inflamación y su valor como un indicador de Alerta Temprana para condiciones médicas subyacentes, incluidas las respuestas autoinmunes., Otros procesos fisiológicos estudiados en chips incluyen trombosis, carga mecánica en las articulaciones y envejecimiento.
10. Mini biorreactores
los Nanorobots administran fármacos para combatir tumores. Imagen: Arizona State University los biorreactores son sistemas que apoyan a los organismos biológicamente activos y sus subproductos. Los biorreactores más pequeños son más fáciles de administrar y requieren volúmenes de muestra menores., Los avances en las capacidades de fabricación de microfluídicos ahora permiten diseñar biorreactores a microescala que pueden incorporar enzimas u otros biocatalizadores, así como sistemas de extracción de precisión, para producir productos de alta pureza.estos sistemas proporcionan un cribado económico de alto rendimiento, utilizando solo pequeñas cantidades de reactivos, en comparación con los reactores convencionales a escala de banco. A medida que la impresión 3D se vuelve más refinada, debería ser posible fabricar biorreactores en miniatura con trayectorias de flujo más inusuales o cámaras de cultivo especialmente diseñadas.,
tendencias futuras
la miniaturización, las innovaciones de materiales, la medicina personalizada y la fabricación aditiva son tendencias clave de ingeniería que los investigadores biomédicos están ansiosos por incorporar en sus diseños. Estas tecnologías, de hecho, abren una amplia gama de nuevas opciones de diseño que no eran posibles utilizando métodos de fabricación convencionales.,
estos avances de R&D también están sucediendo a un ritmo cada vez mayor: los bioingenieros deben seguir el ritmo de la tecnología e innovaciones disruptivas para fabricar los mejores productos y mantener o aumentar su Cuota de mercado y reputación de marca.Mark Crawford es un escritor de tecnología con sede en Corrales, N. M.