Biomedische Technologie is een snel evoluerend, interdisciplinair gebied dat geneeskunde, biologie, chemie, engineering, nanotechnologie en informatica omvat. Bioengineers zijn toonaangevend op het gebied van wetenschappelijke ontdekkingen en creëren innovatieve medische hulpmiddelen, vaccins, producten voor ziektebeheer, robots en algoritmen die de menselijke gezondheid over de hele wereld verbeteren. hieronder staan tien van de populairste bioengineering R&D trends in 2020.
1., Tissue Engineering
levend weefsel kan worden gemaakt van biologisch actieve cellen die onder gecontroleerde omstandigheden op biologisch afbreekbare steigers worden afgezet. Een populaire depositie methode is bioprinting – een proces zeer vergelijkbaar met 3D-printen, maar dat maakt gebruik van “bioinks” bestaande uit menselijke cellen in plaats van plastic.
de cellen worden afgedrukt in dunne lagen die zich ophopen in levend weefsel of lichaamsdelen die geïmplanteerd kunnen worden. Onderzoekers van het Wake Forest Institute for Regenerative Medicine hebben een speciale 3D-printer gebruikt om weefsels te maken die gedijen wanneer ze bij knaagdieren worden geïmplanteerd.
2., Transdermale pleisters
Bioengineers bewees de haalbaarheid van het afdrukken van levende weefselstructuren op een gespecialiseerde 3D-printer. Foto: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine pleisters voor transdermaal gebruik hebben een lange weg afgelegd sinds het gebruik ervan als een methode om nicotineverslaving te doorbreken. Verbeteringen in de structuur, materialen en leveringsmechanismen hebben een grotere verscheidenheid aan toepassingen mogelijk gemaakt.wetenschappers van de Nanyang Technological University in Singapore hebben bijvoorbeeld een transdermale pleister gemaakt die gevuld is met medicijnen die obesitas helpen bestrijden., In plaats van oraal of via injectie, worden deze verbindingen vrijgegeven door honderden biologisch afbreekbare microneedles in de patch die nauwelijks de huid binnendringen. Als de naalden oplossen, worden de medicijnen langzaam vrijgegeven in het lichaam.
3. Draagbare apparaten
sensoren, draden en elektronica die flexibel, waterdicht en rekbaar zijn, kunnen 3D-geprint of in de stof geweven worden., Draagbare technologieën worden steeds multifunctioneler en kunnen meerdere gezondheidsparameters monitoren, zoals hartslag en bloeddruk, die ook in real-time naar een medische instelling kunnen worden verzonden.
Lees meer in de Infographic: Wat Is Bioengineering?slimme kleding regelt de lichaamstemperatuur door gebruik te maken van speciale polymeren en luchtvochtigheid-responsieve openingen die openen wanneer dat nodig is. Er is voorgesteld dat geïndividualiseerde temperatuurregeling door middel van kleding de verwarmings-en koelkosten van een gebouw met maximaal 15 procent kan verlagen.
4., Robotchirurgen en revalidatie
onderzoekers creëerden een geneesmiddel gevulde transdermale pleister die obesitas bestrijdt. Foto: Nanyang Technological University Robotfabrikanten maken multifunctionele robots om chirurgen in de operatiekamer te helpen. Gedreven door input van artsen, helpen deze robotapparaten hen instrumenten met hoge precisie te manipuleren op manieren die ze niet alleen konden doen. Dit geldt vooral voor minimaal invasieve operaties.,Robots zijn ook zeer nuttig voor mensen die beroertes of hersenletsel hebben gehad, om motorische taken opnieuw te leren. De Lokomat is bijvoorbeeld een loopstrainingssysteem dat gebruik maakt van een robotexoskelet en een loopband om patiënten te helpen de basisfuncties van het lopen te herwinnen. Het stelt de therapeut ook in staat om de loopsnelheid te controleren en hoeveel ondersteuning de robotbenen aan de patiënt geven.
5. Nanorobots
onderzoekers zijn hard bezig met het ontwerpen van nano-robots die klein genoeg zijn om in de bloedbaan te komen en bepaalde taken uit te voeren, zoals het doden van kankercellen.,Nanorobot-ontwerpen omvatten DNA – gebaseerde structuren die kankerbestrijdende geneesmiddelen bevatten die alleen binden met een specifiek eiwit dat op kankertumoren wordt aangetroffen. Na de gehechtheid geeft de robot zijn medicijn af in de tumor.
door de farmaceutische middelen precies te leveren waar ze nodig zijn, is het lichaam niet overbelast met toxiciteit en zijn de bijwerkingen minder of minder intens, waardoor de ervaring van de patiënt verbetert.
6. Virtual Reality
Smart fabrics and textiles can sense the wear ‘ s physiology and response., Foto: UC San Diego VR is een bijzonder waardevol hulpmiddel op medisch gebied vanwege de manier waarop het de gedetailleerde gegevens van 3D medische beelden kan presenteren. De gegevens kunnen een ongelooflijk gedetailleerde 3D—weergave van het lichaam van een patiënt, of gebied van medische zorg-bijvoorbeeld, het cardiovasculaire systeem te creëren.gerelateerde Video: Hoe werkt een Robotstok?
het model kan vanuit alle hoeken en punten van belang worden onderzocht om te bepalen hoe een procedure het beste kan worden uitgevoerd. Chirurgen kunnen zelfs een complexe procedure meerdere keren oefenen voordat ze worden uitgevoerd.,
VR is ook een belangrijk leermiddel—medische studenten kunnen bijvoorbeeld virtuele dissecties uitvoeren in plaats van kadavers te gebruiken.
7. Microbelletjes
onderzoekers blijven zoeken naar nieuwe manieren om geneesmiddelen selectief af te leveren aan specifieke doelgebieden, waardoor schade aan gezonde cellen en weefsel wordt vermeden. Een unieke aanpak zijn microbelletjes, zeer kleine deeltjes ter grootte van een micron gevuld met gas.,”microbelletjes geladen met medicijnen kunnen in het lichaam worden geïnjecteerd, en ze zullen zich overal verspreiden, maar ik kan de microbelletjes dan verstoren door een ultrasone bundel en het medicijn zal specifiek worden afgeleverd waar het medicijn nodig is,” zei Beata Chertok, universitair docent Farmaceutische Wetenschappen en biomedische technologie aan de Universiteit van Michigan. Microbelletjes kunnen ook worden behandeld met een stof die ervoor zorgt dat ze zich hechten aan tumoren zonder de noodzaak van echografie.
8., Primaire bewerking
Robotrevalidatie helpt patiënten om weer te lopen of andere functies te krijgen. Foto: Hocoma deze nieuwe gen-editing techniek bouwt voort op successen van base editing en CRISPR-Cas9 technologie. Prime editing herschrijft DNA door slechts een enkele streng te snijden om basenparen toe te voegen, te verwijderen of te vervangen. Deze methode staat onderzoekers toe om meer types van genetische veranderingen te bewerken dan bestaande genoom-het uitgeven benaderingen, met inbegrip van CRISPR-Cas9.,verder lezen: CRISPR Tech om Ebola te detecteren
tot op heden is de methode alleen getest met menselijke en muiscellen.”mogelijke effecten zijn onder meer de mogelijkheid om een veel groter deel van de mutaties die genetische ziekten veroorzaken direct te corrigeren en de mogelijkheid om DNA-veranderingen te introduceren in gewassen die resulteren in gezonder of duurzamer voedsel,” zei David Liu, directeur van het Merkin Institute for Transformative Technologies In Healthcare aan het Broad Institute of Harvard and MIT.
9., De chiptechnologie van het Organ-on-a-spaander
maakt het mogelijk modellen op microschaal te bouwen die de menselijke fysiologie buiten het lichaam simuleren. Organen-op-spaanders worden gebruikt om het gedrag van weefsels en organen in uiterst kleine, maar volledig functionele, steekproefgrootte te bestuderen om weefselgedrag, ziekteprogressie, en farmaceutische interactie beter te begrijpen.
ontstekingsprocessen kunnen bijvoorbeeld worden bestudeerd om te bepalen hoe ontstekingen worden veroorzaakt en wat de waarde ervan is als vroegtijdige waarschuwingsindicator voor onderliggende medische aandoeningen, waaronder auto-immuunresponsen., Andere fysiologische processen bestudeerd op chips omvatten trombose, mechanische belasting van gewrichten, en veroudering.
10. Mini bioreactoren
Nanorobots leveren tumorbestrijdende geneesmiddelen. Afbeelding: bioreactoren van de Arizona State University zijn systemen die biologisch actieve organismen en hun bijproducten ondersteunen. Kleinere bioreactoren zijn gemakkelijker te beheren en vereisen kleinere monstervolumes., De vooruitgang in microfluidic vervaardigingscapaciteiten maakt het nu mogelijk om bioreactoren op microschaal te ontwerpen die enzymen of andere biokatalysatoren, evenals precisieextractiesystemen kunnen opnemen, om hoogst zuivere producten te produceren.
Deze systemen bieden een economische screening met een hoge doorvoer, waarbij slechts kleine hoeveelheden reagentia worden gebruikt, in vergelijking met conventionele reactoren op basis van een benchmark. Naarmate 3D-printen verfijnder wordt, moet het mogelijk zijn om miniatuur bioreactoren met meer ongebruikelijke stromingspaden of speciaal ontworpen kweekkamers te vervaardigen.,
toekomstige Trends
miniaturisatie, materiaalinnovaties, gepersonaliseerde geneeskunde en additieve productie zijn belangrijke technische trends die biomedische onderzoekers graag in hun ontwerpen willen integreren. Deze technologieën openen in feite een breed scala aan nieuwe ontwerpopties die niet mogelijk waren met behulp van conventionele productiemethoden.,deze R&d ontwikkelingen vinden ook in een steeds groter tempo plaats-bioengineers moeten gelijke tred houden met ontwrichtende technologie en innovaties om de beste producten te maken en hun marktaandeel en merkreputatie te behouden of te vergroten.Mark Crawford is een schrijver uit Corrales, N. M.