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3.-Bioingeniería y necesidades humanas
3.1.-Bioingeniería: Generalidades
La bioingeniería es una ciencia que tiene un campo de estudio bastante amplio. Ha llegado a crear múltiples metodologías analíticas y sintéticas, mediante la utilización de principios físicos y matemáticos, para aplicar a muchas ciencias relacionadas al mejoramiento de la vida en algunos seres vivos. El principal enfoque de la bioingeniería es el de la salud y la medicina del ser humano; un elemento de apoyo para esta ciencia ha sido la biotecnología, ya que permite crear y modificar muchos procesos biológicos con f ines determinados, como la generación de medicinas, vacunas, prótesis, etcétera. El desarrollo de la biotecnología involucra a ciencias como la física y la química. Estas son la base para el entendimiento de muchos procesos biológicos en los cuales se van a basar sus estudios. El principal enfoque de la biotecnología es la medicina, teniendo una gran relación con la ciencia de la biología que nos ayuda a entender los procesos y ciclos biológicos de muchos organismos. Igualmente, nos ayuda a entender las relaciones entre los procesos biotecnológicos y su interacción con las metodologías de manejo y de operación en los sistemas biológicos.
3.2. Ramas de la bioingeniería
En la ingeniería de bioprocesos se involucra a todos los organismos vivos y sus respectivos componentes celulares para que pro vean bienes o servicios a los seres humanos. Cuando hablamos de bienes nos referimos principalmente a la salud y la alimentación.
Salud se refiere a la generación de antibióticos, vacunas, hormonas, ácidos orgánicos, etcétera.
Sin embargo, existen otros bienes, de gran aporte y que no están relacionados con la salud, como los biocombustibles.
En los servicios que proveen bienes a los se res humanos, incluimos a los procesos de biorremediación, tratamiento de efluentes, entre otros. Que en una forma abreviada los podemos denominar bioprocesos.
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Bioingeniería la cual contribuye a mejorar la calidad de vida de las personas, comprende el estudio de todas las materias vinculadas a la Ingeniería Biomédica y la Biotecnología. Es decir, abarca tanto la biología como la ingeniería para crear soluciones que puedan mejorar la calidad de vida de las personas.
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ingeniería biomédica, es un campo multidisciplinario que ataca problemas de biología y de medicina con las herramientas y los métodos que se usan en varias áreas de ingeniería.
Un bioproceso involucra a todos los procedimientos con determinados biológicamente como:
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Biorreactor: Es un recipiente que ayuda a que la reacción ocurra en forma controlada.
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Catalizador biológico: Generalmente son enzimas, microorganismos, células vegetales, células animales, células insecto, hongos filamentosos, algas, plantas y animales.
Ingeniería genética
Este campo de estudio se inició en la década de los 70 y se comenzó a perfeccionar mediante las técnicas de manipulación de ADN, a partir de los análisis iniciales de esta molécula de la vida se llamó así a estos procesos. Su principal enfoque es el estudio de la molécula de la herencia o ADN, lo que se hace mediante la introducción de ADN modificado a células vivas e incorporando como parte del material genético de estas. Numerosas investigaciones surgieron a partir de esta molécula; por ejemplo, la fracción del ADN humano que regula la síntesis de insulina. Estas técnicas también son incorporadas en temas de gran ayuda para la sociedad, ya que permiten solucionar problemas relacionados, principalmente con la salud. El campo de la ingeniería genética es muy extenso y abarca a todos los seres vivos del planeta; sin embargo, hay unos grupos más examinados que otros.
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La ingeniería genética, la cual, se puede mejorar la calidad de vida humana y la sostenibilidad del planeta. Sin embargo, también es importante considerar los posibles riesgos y efectos secundarios que puedan surgir y tomar medidas para minimizarlos.
La aplicación de esta rama a los alimentos es denominada biotecnología en alimentos:
La biotecnología en alimentos incluye al ámbito social para su funcionamiento. El uso de esta biotecnología beneficia tanto al agricultor como al consumidor: Se producen cultivos con un mejor resultado y rendimiento, y los consumidores tienen más ofertas a lo largo del año. Beneficios de la biotecnología en la actualidad:
•Resistencia a las enfermedades.
•Reducción del uso de pesticidas.
•Alimentos más nutritivos.
•Tolerancia a los herbicidas.
•Cultivos de crecimiento más rápido.
•Mejor sabor y la calidad. Se ha estudiado ampliamente la intervención de la biotecnología en varios alimentos como :
•Maíz, soja y algodón que con, las mejoras de la biotecnología, no necesitan tantos herbicidas/pesticidas.
• Soja con menor contenido de grasas saturadas y mayor contenido de ácido oleico, lo que ofrece una mejor estabilidad cuando se fríe.
Ingeniería genética en bacterias
Las bacterias son los organismos más analizados dentro del campo de la ingeniería genética. La bacteria más usada es la Escherichiacoli. Sin embargo, en el campo de la microbiología existen muchas bacterias estudiadas con gran importancia para la salud humana.
Ingeniería genética en levaduras y hongos
La levadura de Saccaromyces cerevisiae fue el primer genoma eucariota en ser secuencia do en su totalidad. Existen otras levaduras de importancia como la P. pastoris, que es uti lizada para conseguir proinsulina en cultivo discontinuo y quitinasa en cultivo continuo. En el campo de los hongos, el que más se ha utilizado, y se destaca por su labor médica, pertenece al género Penicillium. Levadura: Pichia pastoris
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Animales genéticamente modificados por los científicos. Descubre escanea el código QR¡¡
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Ingeniería genética en plantas
Actualmente, existen más de cuarenta especies de plantas modificadas genéticamente o transgénicas las que han conseguido tener características que no poseían como ser resistentes a enfermedades producidas por virus, a bacterias e incluso a insectos. También han desarrollado distintas mejoras como el aumento de la calidad y de la producción de un producto de interés comercial y agrícola, lo que refuerza su resistencia a diferentes factores ambientales.
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En los productos de interés humano, como las plantas que dan frutos, la ingeniería genética ha ayudado a que tengan una maduración lenta y que lleguen al consumidor conservan do su sabor, color, olor y textura intactos.
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La biotecnología ha permitido el desarrollo de plantas transgénicas que tienen un alto potencial a nivel farmacológico, generando anticuerpos, hormonas y hasta proteínas.
Ingeniería genética en animales
La manipulación genética en animales tiene diversos enfoques; entre estos están: generar animales con enfermedades de interés médico humano para investigaciones, aumentar el rendimiento en la producción del ganado, de la elaboración de fármacos, entre otros.
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Peces transgénicos: Son de fácil manipulación y han sido objeto de muchos estudios. Poseen fecundación externa lo que permite que la modificación de sus huevos sea más accesible y que, de ese modo, se pueda estudiar mejor las etapas de su desarrollo.
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Mamíferos: Los mamíferos más estudiados son los ratones modificados por ingeniería genética en laboratorios (ratones knockout o KO); a pesar de que estos ya poseen demasiadas mutaciones en su genoma, su uso es puramente científico.
Biomédica
Dentro de la ingeniería biomédica es muy común referirse a conceptos de medicina y biología. En esta rama se combina el diseño y la capacidad de resolver problemas para el mejoramiento de la salud humana, de ese modo generar un diagnóstico y dar un tratamiento adecuado a los pacientes. Esta rama debido a lo extensa y compleja, ha surgido como una disciplina en la cual se enfoca la gran parte de la comunidad científica mundial.
Esta evolución interdisciplinaria dentro del campo de la biomédica consiste, principalmente, en la investigación y el desarrollo, por lo tanto abarca un gran rango de subcampos.
En cuanto a las aplicaciones de esta disciplina se incluyen: el desarrollo de prótesis, biocompatibles; la generación de dispositivos que ayuden a determinar un mejor diagnóstico y terapia del paciente los que van desde dispositivos clínicos para micro implantes, hasta equipos que ayuden a una mejor visualización de anomalías dentro del cuerpo, como las resonancias magnéticas y los encefalogramas; la realización de estudios de enfoque sobre el crecimiento de tejido regenerativo, fármacos y productos biológicos de alto interés
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La importancia de la investigación biomédica radica principalmente en que el estudio de la biomedicina permite el desarrollo de terapias avanzadas, medicamentos y soluciones terapéuticas innovadoras que sientan como base el uso y estudio de genes, células o tejidos para curar, prevenir o tratar enfermedades.
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La Biomimética es una disciplina emergente que busca la emulación consciente de la vida para convertirse en una estrategia de supervivencia para alcanzar un futuro sostenible. Se trata de desentrañar los procesos de la naturaleza e identificar las oportunidades para su aplicación.
Ingeniería biomimética
La biomimética, además, es utilizada en la literatura científica y en las ingenierías, ya que hace referencia a los procesos de comprensión y aplicación de soluciones que da la naturaleza, estos procesos se muestran como principios biológicos, biomateriales o de cualquier otra índole para colaborar a la solución de los problemas humanos.
La naturaleza y el universo, en general, superan al ser humano con millones de años de evolución y de desarrollo. Por este motivo, la humanidad ha optado por reproducir sus modelos de creación, de adaptación y de organización.
Actualmente nuevos campos se están generando a partir de esta ciencia, el más conocido es la nanotecnología que se enfoca principalmente a la utilización de metodologías de síntesis novedosas que intentan imitar la síntesis de autoensamblaje y con altos rendimientos de la naturaleza.
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