UNEFM, Ingeniería Biomédica, Introducción a la Ingeniería Biomédica, Nuevos enfoques de la ingeniería biomédica

1. UNIDAD No IV: IMPORTANCIA DEL MODELAJE Y
LA COMPUTACIÓN EN LA BIOINGENIERIA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA DE CS. DE LA SALUD
PROGRAMA: INGENIERIA BIOMEDICA
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA BIOMÉDICA
PROF. ING. EMMELYSABETH CÓRDOVA

2. CLASE N°- 2 NUEVOS ENFOQUES DE LA
INGENIERIA BIOMEDICA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA DE CS. DE LA SALUD
PROGRAMA: INGENIERIA BIOMEDICA
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA BIOMÉDICA
PROF. ING. EMMELYSABETH CÓRDOVA

3.  La Bioingeniería es una rama de
ingeniería que se centra en la
biotecnología y en las ciencias
biológicas. Incluye diferentes
disciplinas, como la Ingeniería
Bioquímica, la Ingeniería
Biomédica, la Ingeniería de
Procesos Biológicos, la
Ingeniería de Biosistemas, la
Ingeniería Bioinformática, etc.
BIOINGENIERIA
 La bioingeniería puede
incluir elementos de la
ingeniería eléctrica,
electrónica y mecánica, la
informática, los materiales,
la química y la biología.

4. Todo esto se debe a los avances en distintas ramas de la
ingeniería, como:
 Nuevos avances en miniaturización en sensores, circuitos
integrados y microprocesadores.
 Manejo inteligente de la capacidad y carga de las baterías
junto con nuevos diseños de las mismas.
 Aplicación de las nuevas tecnologías de información, como la
aplicación de tecnologías GPS para la localización de
pacientes con Alzheimer, o GSM para transmitir datos de
importancia a través de tecnologías de telefonía celular.
NUEVOS DESARROLLOS

5.  Biocibernética.
 Telemedicina
 Aplicaciones Mecánicas y Fluídicas.
 Aplicaciones Eléctricas y Electrónicos.
 Nanotecnología en Medicina
 Cultivo De Tejidos y Producción De Determinados Fármacos
NUEVOS ENFOQUES DE LA
BIOINGENIERÍA

6.  La Biocibernetica, es la biología
computacional, se refiere la
informática aplicada a la biología
y la medicina, haciendo uso de
algoritmos y ordenadores para
facilitar el entendimiento de
problemas biológicos.
BIOINGENIERIA
 Investigar Modelos De Los
Organismos Vivos
 Ideas Para Nuevos
Experimentos Biológicos
 Estudio De Los
Organismos Vivos
 Simulación De Sus
Funciones
 Creación De Dispositivos
Que Mantengan El Trabajo
Normal Del Organismo.

7.  La Bioinformatica: Es la
aplicación de algoritmos
y técnicas estadísticas a
información biológica .
CAMPOS RELACIONADOS
 El biomodelado
computacional: Es un
campo de la
biocibernética que busca
construir modelos
computacionales de
Sistemas biológicos.

8.  El avance de las tecnologías en el campo del intercambio de
información permite un desarrollo vertiginoso de la
telemedicina, que los más aventurados aseguran que
cambiará, al menos en parte, el modelo de atención a los
pacientes.
TELEMEDICINA
La telemedicina o
telesalud
Integración de las
telecomunicaciones
y sistemas de información para
apoyar la prestación de asistencia
sanitaria

9. USO DE LA TELEMEDICINA
Practica
• Telediagnósis, Teleconsulta, Monitoreo remoto,
Reuniones médicas para obtener segundas
opiniones, Teleconferencia, Almacenamiento
digital de datos o fichas médicas.
AREA
EDUCATIVA
•Clases a distancia desde centros
médicos (e-learning por medio de
videoconferencia)

10.  Un material diseñado para actuar interfacialmente con sistemas
biológicos con el fin de evaluar, tratar, aumentar o reemplazar algún
tejido, órgano o función del cuerpo

11. Ingeniería
Genética
Somático
Agregando un gen
sano a las células
afectadas para tratar
el trastorno
Línea
germinal
cambiar los genes en
óvulos,
espermatozoides o
embriones muy
tempranos.
elegir
el fenotipo antes de la
concepción, o
cambiando el fenotipo
ya existente en un
niño o un adulto.
TRANSGÉNESIS

12. CLONACIÓN
fines
terapéuticos
crear tejidos u
órganos
combatir
enfermedades
fines
reproductivos
concebir un
nuevo ser
humano de
forma asexual
Ian Wilmut, "el proceso de
clonación animal provoca
fallos en el desarrollo
gestacional y neonatal. En el
mejor de los casos, un
pequeño porcentaje de los
embriones creados por
trasferencia nuclear,
sobrevivirán al nacimiento, y
de esos muchos morirán en el
periodo neonatal. No hay
razones para pensar que será
distinto en humanos".

13.  Nano (símbolo n) es un
prefijo del Sistema
Internacional de Unidades
que indica un factor de 10-9
(nano=nueve). Confirmado
en 1960, viene del griego
νάνος, que significa «enano».
NANOTECNOLOGÍA
 La nanotecnología estudia la
materia desde un nivel de
resolución nanométrico,
entre 1 y 100 Nanómetros
aprox. hay que saber que un
átomo mide menos de 1
nanómetro pero una
molécula puede ser mayor

14.  Richard Feynman fue el inventor de la
nanotecnología, físico estadounidense del siglo
XX.
 Investigó sobre diversos temas como; la
electrodinámica cuántica con la que consiguió
el premio Nobel.
 En 1959 en un discurso, habló de la posibilidad
de manipular átomos desde la química (aunque
no se vio realizados hasta 30 años despues)
esto fue el principio de la NANOTECNOLOGÍA

15.  Objetivo
 Es la identificación de
enfermedades en sus estadios
iniciales, cuando el desarrollo es
muy limitado, mediante la
utilización de nanodispositivos o
directamente de nanopartículas

16.  La nanotecnología no sólo se aboca a la aplicación en la
electrónica, si no que también la medicina, química, física
y biología
 Entre avances médicos tenemos:
 Con la nanotecnología se podrá construir pequeños
"naves sanguíneas" que transportan medicinas
directamente al tumor de un cáncer para destrozarlo
• La
administración
de medicinas
• La detección y
tratamiento de
enfermedades como
el cáncer

17.  Respirador Artificial, Desfibrilador, Clonación
Genética
 Tecnologías de Rehabilitación
 Tecnologías de administración y organización:
microprocesadores genéticos
 Diagnóstico de Cáncer en etapas tempranas a través
de examen de sangre utilizando Nanopartículas de
Oro

18.  Los Nanorobots son capaces de
manipular moléculas o estructuras
atómicas del tamaño de una
millonésima de milímetro.
 Los Nanobots Contribuyen a
destruir células cancerígenas
humanas usando nanobots
inyectados en el torrente
sanguíneo, con una eficacia similar
a la de la quimioterapia, pero sin
los efectos secundarios de ésta.

19.  También conocida como medicina regenerativa o terapia
celular, es la rama de la bioingeniería que se sirve de la
combinación de células, métodos de ingeniería de materiales
bioquímicos, y fisicoquímicos para mejorar o reemplazar
funciones biológicas.
 Dependiendo del grado de preservación de la estructura del
tejido u órgano de origen y del tiempo de su duración
distinguimos diferentes tipos de cultivos: de órganos,
explantes, primarios, secundarios, etc…

20.  Cultivo de órganos
 En este tipo de cultivo la organización tridimensional
del órgano in vivo se mantiene, aunque sólo sea
parcialmente, y mantiene todas o algunas de las
características histológicas del tejido original.
 Explantes primarios
 Constituidos por fragmentos pequeños de tejidos u
órganos que se adhieren a una superficie en la que
generalmente crecen las células más periféricas del
explante.
 Cultivo de células
 Este tipo de cultivo está formado por células
dispersas disgregadas de un tejido vivo, de un cultivo
primario, o de una línea celular, mediante distintos
sistemas mecánicos, químicos o enzimáticos.

21.  VENTAJAS
 Control del medio
extracelular
 Homogeneidad de la
muestra
 Disminución del gasto
 Disminución de la
necesidad de realizar
ensayos in vivo.
 Desarrollo de cultivos
histotìpicos y
organotìpicos
 LIMITACIONES
 Excesiva sensibilidad
 Limite de producción
 Inestabilidad
 Validación del modelo

22.  APLICACIONES
 Con las técnicas de cultivo de tejidos se pueden abordar
distintas aproximaciones al estudio de la célula desde
diferentes puntos de vista.
 Puntualizando algunos:
 Genética : Análisis genético, manipulación genética.
 Actividad Intracelular: Replicación y transcripción de ADN, ciclo
celular .
 Interacción Célula-Célula: Modelos organotípicos de próteses
médicas, cooperaciòn metabólica.

23. INGENIERÍA DE TEJIDO

24.  La producción y diseño de nuevos fármacos comienza con
el conocimiento por parte de los científicos de la base
genética y molecular de una enfermedad y con la utilización
de esa información para seleccionar una diana terapéutica
concreta.

25.  Actualmente, los microchips con depósitos de fármacos pueden
ser implantados directamente bajo la piel, suministrando una
dosis de fármacos u hormonas anticonceptivas cada día a la
misma hora, según el portal ‘Natural News’. El microchip está
diseñado para ser controlado a distancia y se rige por
“profesionales de la medicina”.

26.  El dispositivo ha sido desarrollado por un 'spin-off' del MIT
y en un chasis plano del tamaño inferior al de la yema de un
dedo es capaz de almacenar cientos de dosis del
medicamento a administrar.
se coloca bajo la piel y puede durar 16 años

27.  LA PRIMERA NANOVÁLVULA:
 Se ha fabricado la primera nanoválvula que puede abrirse y
cerrarse a voluntad para atrapar o liberar moléculas. Entre sus
incontables aplicaciones, una sería el suministro de fármacos con
la máxima precisión posible.
 Diseñan nanovesículas con nanoporos de ADN para la liberación
precisa de fármacos
 Las diminutas “burbujas” pueden cambiar de diámetro para
realizar una distribución selectiva del fármaco una vez
introducido en el organismo.

28.  Desde que se aprobaron por primera vez en 1979, los
parches transdérmicos se han destacado como un
importante avance en la tecnología de administración de
medicamentos con muchos beneficios médicos.
Beneficios de la Tecnología del Parche
Tradicionalmente, los medicamentos y
suplementos sólo han estado disponibles a través
de tres vías: oral, intravenosa e inyección. Hasta
hace poco, las píldoras y las pastillas han sido las
únicas opciones para la administración de
medicamentos en
la casa, excepto para los pacientes capacitados
para inyectarse insulina. Sin embargo, hay una
nueva alternativa prometedora.

29.  Píldoras inteligentes para la detección y aplicación de medicamentos
dentro del organismo.
 La bioelectrónica es una disciplina que busca desarrollar instrumentos
para la detección de enfermedades. Para ello se apoya en diversas
ciencias, como la electrónica, la robótica o la nanotecnología.
En general, los dispositivos médicos diseñados para
residir en el estómago dentro de este campo tienen
diversas aplicaciones, como el suministro de
fármacos, la vigilancia electrónica de patologías o
ciertos tratamientos para perder peso.
Pero estos aparatos, creados a menudo con
polímeros elásticos no degradables, acarrean un
riesgo para la salud, pues pueden provocar
obstrucciones intestinales. Debido a ello,
normalmente son diseñados para permanecer en el
estómago durante un tiempo bastante limitado.

30.  NEUROPRÓTESIS
 La idea general detrás de esta tecnología es
que una parte del cuerpo puede ser
reemplazado por un implante que funciona
como parte natural del cuerpo. Estos
implantes tienen de entrada de sistema
nervioso con el fin de responder a un
estímulo externo. Pueden actuar como un
reemplazo si alguien pierde su extremidad
en un accidente. Mientras Steve Martin es
el hombre con dos cerebros noción de que
´´el cerebro muere última´´ son ciertas,
entonces usted puede tener algún día un
cuerpo de las piezas sustituidas. Larga
historia corta, que podría ser como Robo-
cop, sólo que mejor.

31.  REPARACIÓN DEL ADN
 El ADN es algo más que líneas de células, es
como un equipo que dirige y repara su celular.
Si somos capaces de reparar o dar el ADN la
capacidad de hacerlo por sí mismo, entonces
tenemos más posibilidades de sobrevivir más
tiempo del que debería. Por ejemplo, el cáncer
es la distribución de la capacidad del ADN para
sanarse, por lo que la clave está en entender
cómo funciona y tal vez impulsar con el fin de
que se repare. Para entender más simple, el
ADN es como cualquier máquina, con la
puesta a punto y engrase periódicos, funciona
igual de bien. También una vez que la
comprensión de su trabajo está ahí, podemos
mejorar también. Mutación controlada puede
incluso nos da súper poderes y el profesor X
será sólo otro tipo calvo en silla de ruedas.

32.  TRASPLANTE DE CEREBRO PARCIAL
 El funcionamiento del cerebro es todavía un
misterio para los médicos. Sin embargo, un
interesante descubrimiento fue hecho por el
Dr. Dorothy T. Krieger en 1982. Se implanta
tejido sano en una parte dañada del cerebro y
no sólo el cerebro aceptado y asimilado el
tejido sano sino que también funcionaba
como un cerebro normal. Ella criado dos
ratones, uno era normal y el otro carecía de la
capacidad de producción de LHRH Se empleó
el mismo procedimiento y el ratón que
originalmente carecía de la capacidad ahora
estaba produciendo LHRH Los científicos
están tratando de utilizar el mismo principio
en los seres humanos, si tienen éxito en
´´siembra´´ el cerebro, el crecimiento también
será posible aumentando así la vida de los
seres humanos.

33.  ÓRGANOS DE IMPRESIÓN
 Impresión de órganos parece donación de
órganos sólo de esta forma las células se
utilizan para reparar los órganos
defectuosos. El proceso de impresión se
dice para hacer la capa de órgano y lo hace
de una en una al igual que una impresora de
matriz de puntos. Los científicos están
trabajando en algo relativamente sencillo,
como los vasos. Si la tecnología encuentra
su camino, entonces no habrá necesidad de
donantes, todo lo que se requiere habrá
algunas células del paciente, eliminando
también el temor de rechazo del órgano.

34.  ÓRGANOS ARTIFICIALES
 La tecnología es bastante simple de
explicar, pero bastante difícil de lograr.
Hasta ahora los científicos han trasplantado
con éxito un corazón y los pacientes
pueden vivir varios años en este corazón
artificial. El montaje artificial sustituye a la
parte inferior dos ventrículos del corazón.
Todo comenzó en 1982 cuando un Sr.
Barney fue a través de un trasplante y
obtener un dispositivo artificial dentro de él
por primera vez por el Dr. Robert Javrik.
Debido a la disponibilidad de los donantes,
los avances en estas tecnologías se ve
obstaculizado, pero con el tiempo, vamos a
ver mucho más que un corazón.

35.  Suspended Animation
 La idea es aumentar el tiempo de modo que el
paciente puede ser tratado dentro de la ´´hora de
oro´´. La primera hora después de una tragedia
golpea a un paciente se llama la hora de oro. Las
estadísticas nos dicen que la mayoría de las muertes
del campo de batalla se producen cuando el equipo
médico no llega al paciente dentro de la primera
hora. Esta tecnología está destinada para hacer una
pausa que el tiempo, lo que implica poner el
soldado en hibernación como para prolongar el
tiempo para que los equipos médicos para llegar. Y
esto es exactamente lo Defense Advanced
Research Projects Agency, y el Instituto A & M de
Texas para Estudios preclínicos, está trabajando en
este momento. Aunque en la actualidad se está
trabajando en las ardillas y los cerdos, es de esperar
que algún día incluso los seres humanos se
beneficiarán!