Biomedical engineering is a rapidly developing, cross-disciplinary field that involves medicine, biology, chemistry, engineering, nanotechnology, and computer science. Os bioengenheiros estão na vanguarda da descoberta científica, criando dispositivos médicos inovadores, vacinas, produtos de gerenciamento de doenças, robôs e algoritmos que melhoram a saúde humana em todo o mundo.
abaixo estão dez das tendências mais quentes de bioengenharia R&d tendências acontecendo em 2020.
1., A engenharia de tecidos pode ser feita a partir de células biologicamente ativas, que são depositadas em andaimes biodegradáveis em condições controladas. Um método popular de deposição é bioprinting – um processo muito semelhante à impressão 3D, mas que usa “bioinks” consistindo de células humanas em vez de plástico.as células são impressas em camadas finas que se acumulam em tecido vivo ou partes do corpo que podem ser implantadas. Pesquisadores do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine usaram uma impressora 3D especial para criar tecidos que prosperam quando implantados em roedores.
2., Sistemas transdérmicos
Bioengineiros provaram a viabilidade de imprimir estruturas de tecidos vivos em uma impressora 3D especializada. Foto: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine os sistemas transdérmicos percorreram um longo caminho desde o seu uso como método para quebrar a dependência da nicotina. Melhorias na estrutura, materiais e mecanismos de entrega permitiram uma maior variedade de aplicações.por exemplo, cientistas da Universidade Tecnológica de Nanyang em Singapura criaram um sistema transdérmico cheio de drogas que ajudam a combater a obesidade., Em vez de tomados oralmente ou através de injeção, estes compostos são liberados através de centenas de microneedles biodegradáveis no patch que mal penetram a pele. À medida que as agulhas se dissolvem, as drogas são lentamente libertadas no corpo.
3. Os sensores, fios e eletrônicos que são flexíveis, impermeáveis e elásticos podem ser impressos ou tecidos em 3D., As tecnologias de desgaste estão se tornando mais multifuncionais e podem monitorar múltiplos parâmetros de saúde, como a pulsação e a pressão arterial, que também podem ser transmitidos em tempo real para uma instalação médica.o que é Bioengenharia?a roupa inteligente controla as temperaturas do corpo usando polímeros especiais e aberturas sensíveis à umidade que abrem quando necessário. Foi proposto que o controle individualizado de temperatura através de roupas poderia reduzir os custos de aquecimento e resfriamento de um edifício em até 15 por cento.
4., Cirurgiões robóticos e Reabilitação
pesquisadores criaram um sistema transdérmico cheio de drogas que combate a obesidade. Foto: Nanyang Technological University fabricantes de robôs estão fazendo robôs Multifuncionais para ajudar cirurgiões na sala de operações. Impulsionados pela entrada dos médicos, estes dispositivos robóticos ajudam-nos a manipular os instrumentos com alta precisão de formas que não poderiam fazer sozinhos. Isto é especialmente verdadeiro para cirurgias minimamente invasivas.,os robôs também são extremamente úteis para pessoas que sofreram derrames ou lesões cerebrais, para reaprender tarefas motoras. Por exemplo, o Lokomat é um sistema de treinamento de marcha que utiliza um exoesqueleto robótico e uma esteira para ajudar os pacientes a recuperar funções básicas de caminhada. Ele também permite que o terapeuta para controlar a velocidade de marcha e quanto apoio as pernas robóticas dar ao paciente.
5. Nanorobots
pesquisadores estão trabalhando duro projetando robôs nano-dimensionados que são pequenos o suficiente para entrar na corrente sanguínea e executar certas tarefas, tais como matar células cancerosas.,os projetos de nanorobots incluem estruturas baseadas no DNA contendo drogas de luta contra o câncer que se ligam apenas com uma proteína específica encontrada em tumores de câncer. Após o apego, o robô libera sua droga para o tumor.ao entregar os agentes farmacêuticos exatamente onde eles são necessários, o corpo não é sobrecarregado com toxicidade, e os efeitos colaterais são menos ou menos intensos, melhorando a experiência do paciente.
6. Realidade Virtual
tecidos inteligentes e têxteis podem sentir a fisiologia do desgaste e responder., Foto: UC San Diego VR é uma ferramenta especialmente valiosa no campo médico por causa de como ele pode apresentar os dados detalhados retirados de imagens médicas 3D. Os dados podem criar uma visão 3D incrivelmente detalhada do corpo de um paciente, ou área de preocupação médica—por exemplo, o sistema cardiovascular.
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O modelo pode ser examinado a partir de todos os ângulos e pontos de interesse, a fim de determinar a melhor maneira de realizar um procedimento. Os cirurgiões podem até praticar um procedimento complexo várias vezes antes de executá-lo.,
VR é também uma ferramenta de ensino fundamental-estudantes de medicina, por exemplo, poderiam realizar dissecções virtuais em vez de usar cadáveres.
7. Microbubbles
pesquisadores continuam a procurar novas formas de entregar seletivamente drogas para áreas-alvo específicas, evitando assim danos às células e tecidos saudáveis. Uma abordagem única são as microbubbles, que são partículas muito pequenas do tamanho de micron, cheias de gás.,
“Microbolhas carregado com a droga pode ser injetada no corpo, e eles irão distribuir em toda a parte, mas que eu possa perturbar a microbolhas por um feixe de ultra-som e a droga vai ser entregue especificamente onde a droga é necessária”, disse a Beata Chertok, professor assistente de ciências farmacêuticas e de engenharia biomédica, na Universidade de Michigan. Microbubbles também pode ser tratado com uma substância que irá fazê-los aderir a tumores sem a necessidade de ultrassom.
8., Edição primária
reabilitação Robótica ajuda os pacientes a recuperar a caminhada ou outras funções. Foto: Hocoma esta nova técnica de edição de genes baseia-se em sucessos de edição de base e tecnologia CRISPR-Cas9. Edição primária reescreve o DNA cortando apenas uma única cadeia para adicionar, remover ou substituir pares de base. Este método permite aos pesquisadores editar mais tipos de mutações genéticas do que abordagens de edição de genoma existentes, incluindo CRISPR-Cas9.,
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To date, the method has only been tested with human and mouse cells.
“impactos Potenciais incluem ser capaz de diretamente corrigir uma fração muito maior do que as mutações que causam doenças genéticas e ser capaz de introduzir alterações de DNA em culturas que resultam em mais saudável ou mais sustentável de alimentos”, disse David Liu, diretor do Merkin Instituto Transformadoras de Tecnologias em Saúde no Amplo Instituto de Harvard e do MIT.
9., As tecnologias de chips permitem a construção de modelos microscópicos que simulam a fisiologia humana fora do corpo. Órgãos-em-chips são usados para estudar o comportamento de tecidos e órgãos em tamanhos de amostra minúsculos, mas totalmente funcionais, para entender melhor o comportamento dos tecidos, progressão da doença e interações farmacêuticas.por exemplo, processos de inflamação podem ser estudados para determinar como a inflamação é desencadeada e seu valor como um indicador de alerta precoce para as condições médicas subjacentes, incluindo respostas auto-imunes., Outros processos fisiológicos estudados em chips incluem trombose, carga mecânica nas articulações e envelhecimento.
10. Mini Biorreactores
Nanorobots deliver tumoral-fighting drugs. Image: Arizona State University Bioreactors are systems that support biologically active organisms and their by-products. Os biorreactores mais pequenos são mais fáceis de gerir e requerem volumes de amostra menores., Os avanços nas capacidades de fabricação microfluídica permitem agora projetar biorreactores microscópicos que podem incorporar enzimas ou outros biocatalisadores, bem como Sistemas de extração de precisão, para produzir produtos altamente puros.
estes sistemas fornecem rastreamento econômico de alta produção, usando apenas pequenas quantidades de reagentes, em comparação com reatores convencionais à escala de banco de ensaio. À medida que a impressão 3D se torna mais refinada, deve ser possível fabricar biorreactores em miniatura com caminhos de fluxo mais incomuns ou câmaras de cultura especialmente concebidas.,
Future Trends
Miniaturization, material innovations, personalized medicine, and additive manufacturing are key engineering trends that biomedical researchers are eager to incorporate into their designs. Estas tecnologias, de fato, abrem uma vasta gama de novas opções de design que não eram possíveis usando métodos de fabricação convencionais.,estes avanços R&D também estão acontecendo a uma taxa cada vez maior—bioengineiros devem manter o ritmo com a tecnologia disruptiva e inovações para fazer os melhores produtos e manter ou aumentar a sua quota de mercado e reputação de marca.Mark Crawford é um escritor de tecnologia baseado em Corrales, N. M.