Bioingeniería y necesidades humanas

1. RAMAS DE LA BIOINGENIERÍA

2. Ingeniería de bioprocesos

3. En la ingeniería de bioprocesos se involucra a todos los organismos vivos y sus respectivos componentes celulares para que provean bienes (nos referimos principalmente a la salud y la alimentación) o servicios a los seres humanos. Salud se refiere a la generación de antibióticos, vacunas, hormonas, ácidos orgánicos, etcétera. 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 seres humanos, incluimos a los procesos de biorremediación, tratamiento de efluentes, entre otros. Que en una forma abreviada los podemos denominar bioprocesos.

4. Un bioproceso involucra a todos los procedimientos con determinados sustratos o nutrientes, los que son transformados, mediante acción biológica (microorganismos, células, tejidos), en biomasa y otros productos. Un bioproceso es caracterizado por tener: •Catalizador biológico: Generalmente son enzimas, microorganismos, células vegetales, células animales, células insecto, hongos filamentosos, algas, plantas y animales. •Biorreactor: Es un recipiente que ayuda a que la reacción ocurra en forma controlada.

5. 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.

6. La biotecnología en alimentos

7. Ingeniería genética

8. 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.

9. 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 microimplantes, 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 terapéutico.

10. Ingeniería genética en bacterias

11. Las bacterias son los organismos más analizados dentro del campo de la ingeniería genética. La bacteria más usada es la Escherichia coli. Sin embargo, en el campo de la microbiología existen muchas bacterias estudiadas con gran importancia para la salud humana.

12. Ingeniería genética en levaduras y hongos

13. Las levaduras y hongos, junto a las bacterias, son los sistemas mayormente estudiados. La levadura de Saccaromyces cerevisiae fue el primer genoma eucariota en ser secuenciado en su totalidad. Existen otras levaduras de importancia como la P. pastoris, que es utilizada para conseguir proinsulina en cultivo discontinuo y quitinasa en cultivo continuo.

14. Ingeniería genética en animales

15. 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. Los animales que se han llegado a producir mediante técnicas de ingeniería genética animal incluyen a: 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. 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.

16. Ingeniería genética en plantas

17. 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. Las plantas que dan frutos, la ingeniería genética ha ayudado a que tengan una maduración lenta y que lleguen al consumidor conservando su sabor, color, olor y textura intactos. La biotecnología ha permitido el desarrollo de plantas transgénicas que tienen un alto potencial a nivel farmacológico, generando anticuerpos, hormonas y hasta proteínas

18. Ingeniería biomédica

19. 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.

20. Biomimética

21. La biomimética o biomimetismo es una ciencia, dentro del campo de la biomedicina, que estudia a la naturaleza como fuente interminable de ideas e inspiración para la generación de dispositivos y artefactos tecnológicos que ayuden a resolver los problemas de los humanos, los cuales la naturaleza, en su evolución, ya los ha solucionado. Dentro de esta rama se estudian otras ciencias, y modelos de sistemas como la mecánica, procesos químicos y elementos que se basan en la naturaleza. 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. Un caso muy conocido es acerca del Kevlar, es un tejido que es incomparable con cualquier otro gracias a la resistencia que tiene que es muy similar al tejido de una araña. Otro ejemplo simple y muy conocido es la cabeza de los trenes de alta velocidad del cual se ha tomado como modelo a la forma de la cabeza que tienen los patos. La ingeniería biomédica como ayuda a la discapacidad humana. 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 auto ensamblaje y con altos rendimientos de la naturaleza.