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Biomedicina

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by

susana parra

on 17 October 2012

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Transcript of Biomedicina

Angie González
María José Medina
Susana Parra
Gustavo Polanco
Mario Restrepo BIOMEDICINA &
NANOTECNOLOGIA Ingeniería Mecatrónica
Introducción a la Ingeniería
2012 Qué es la Biomedicina? ? Es la aplicación de los principios y técnicas de la ingeniería al campo de la medicina. Se dedica fundamentalmente al diseño y construcción de productos sanitarios y tecnologías sanitaria tales como:
Equipos médicos, prótesis, dispositivos médicos, dispositivos de diagnósticos y de terapias. Un poco de
Historia... Lo que hoy llamamos Ingeniería Biomédica, se llamó al principio Electrónica Médica, y la asociación internacional constituida por los que practicaban esta actividad se conoció como Federación Internacional de Electrónica Médica.
Hasta 1965 no fue adoptado el título actual, mucho más adecuado, de Federación Internacional de Ingeniería Médica y Biológica. Durante la segunda guerra mundial, el personal médico y los investigadores en el campo de la biología se valían de técnicas de ingeniería que fuesen relativamente sencillas y cayesen dentro de sus conocimientos. Por ejemplo, un fisiólogo investigador se hubiera sentido muy satisfecho si para llenar las necesidades de su laboratorio hubiese podido contar con un soplador de vidrio, un carpintero y un mecánico a su disposición. Un ingeniero mecatrónico con énfasis en biomedicina tiene la capacidad de ayudar al país notablemente en varios sectores, el primero que voy a mencionar es la aplicación de tecnología para la recuperación de miembros amputados en o en contra la voluntad. En el periodo 1990 al 2012 en Colombia, se han reportado 9.933 víctimas de las minas antipersonas, entre enero y junio del 2012 se registraron 262 víctimas de minas antipersonas, sin tener en cuenta aquellas amputaciones que han sido por pie diabético, descargas eléctricas, traumatismos automovilísticos, entre otros. ESTADÍSTICAS Dando como resultado un gran número de personas que requieren de prótesis para recuperar su autoestima, movilidad e incorporarse de nuevo en su vida laboral. Avances tecnológicos de las prótesis Las prótesis de brazos motorizadas utilizadas con mayor frecuencia hoy en día aprovechan los movimientos del hombro existente para controlar la mano, el codo o la muñeca del miembro. Estos dispositivos pueden resultar frustrantes y lentos: el usuario debe contraer esos músculos conscientemente para provocar un movimiento y solo se puede realizar un movimiento cada vez. Científicos de la Universidad de Pittsburgh, Pensilvania, y del laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, Maryland, Estados Unidos, están desarrollando la posibilidad de implantar extremidades sintéticas en personas que sufrieron amputaciones de sus miembros consiguiendo, mediante órdenes dadas por el cerebro, realizar movimientos que cualquier brazo o pierna harían. Innovaciones importantes
en los últimos 25 años Hakim Dow creo una válvula programable que se instala fuera de la cavidad craneana y se conecta tanto a las cavidades del cerebro como a las del corazón, para que el líquido drenado del cerebro haga parte de la circulación y se regule su presión. Creada en Colombia para tratar la HIDROCEFALIA. Válvula de Hakim Hidrocefalia: Aumento de líquido en las cavidades ventriculares del cerebro, sin aumento de la presión intracraneana. Produciendo aumento de la presión intracraneal.
Primeros avances quirúrgicos en: India, Egipto, Grecia, Roma y durante la Primera Guerra Mundial, con procedimientos para reparar tejidos y órganos. CIRUGÍA PLÁSTICA Los últimos avances en el campo de la cirugía plástica se han dado con: Cirugía endoscópica para elevación de cejas, Láser, Mejoría en implantes mamarios y faciales, Radiofrecuencia, Ultrasonido y máquinas tonificantes. Surge de la combinación de biotecnología y la computación, y aplica la informática en la medicina para una mejor comprensión de los seres vivos.
Reúne conocimientos en matemáticas, biología, bioquímica, genética, estadística, química, biofísica, ecología e ingeniería computacional. Biología Computacional PROYECTOS
Genoma Humano Hacer un mapa de veinte mil genes de nuestra especie.
Genoma de la bacteria que produce la tuberculosis Utilizando tecnología de punta de secuencionamiento genómico se logra romper en miles de trozos el material genético de la bacteria, leer la información de cada uno de ellos y reunirlos nuevamente recopilando los datos básicos del material genético del patógeno que produce la tuberculosis. TRASPLANTES Procedimientos que han logrado mejorar la calidad de vida de personas con enfermedades crónicas específicas.
En 1905, Eduard Zirm, un Oftalmólogo, realizó el primer trasplante de córnea
La nueva meta para los trasplantes es el uso de células madre, evitando el rechazo, y la escasez de donantes. SANGRE ARTIFICIAL Permite que el oxígeno llegue a tejidos dañados adonde los glóbulos rojos no pueden acceder, esto se produce ya que la ‘Sangre Artificial’ no se mezcla con la sangre, por tanto se generan emulsiones al dispersarla con el agua formando partículas mucho mas pequeñas que los glóbulos rojos.
No hay riesgos de transmisión de enfermedades infecciosas.
No necesita pruebas de compatibilidad
Puede ser almacenada por mucho tiempo TELOMERASA Telomerasa: Enzima encargada de la protección de los cromosomas o cuerpos de ADN.

INICIO: ‘hipótesis telomérica’ Las células normales tienen inactivo el gen de la telomerasa llevando a la muerte celular, mientras que las células que tiene activo el gen se mantienen debido a una multiplicación ilimitada.

META: Disminuir las tasas de incidencias de cáncer, tratamiento de enfermedades asociadas al envejecimiento celular, trasplantes, etc CIRUGÍA ROBÓTICA Doctor robot: es un robot que hace intervenciones quirúrgicas.

ROBOT DA VINCI:
fue creado con el fin de superar las limitaciones de las cirugías mínimamente invasivas y aumentar la capacidad de los cirujanos en cirugías abiertas.
BENEFICIOS DEL ROBOT DA VINCI: imágenes en tiempo real, precisión en el procedimiento, recuperación ,post-quirúrgica más rápida,
menos dolor y sangrado, menor riesgo de infección y cicatrices más pequeñas. FUENTES http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_que_es.htm

http://nanotech-col.blogspot.com/p/nanotecnologia-en-colombia.html

http://avances-nanotecnologia.euroresidentes.com/2011/10/avances-recientes-en-nanomedicina.html

http://www.slideshare.net/zulith93/biomedica-3115735

http://avances-tecnologicos.euroresidentes.com/2009/02/nuevo-protesis-de-brazo-movible.html

chrome://newtabhttp//www.robotikka.com/wp-content/uploads/2011/05/2930872-4153529.jpg

http://www.robotikka.com/3295/robotica/desarrollo-de-protesis-que-pueden-ser-controladas-con-la-mente/

chrome://newtabhttp//4.bp.blogspot.com/_rRRuPnR28LM/SZ9OZlA05lI/AAAAAAAAADw/b8C7T-ehghA/s320/bionico.jpg Revista Credencial, Edición 310, marzo 09 del 2012

nova - publicación científica en ciencias biomédicas - issn:1794-2470 vol.7 no. 11 enero - junio de 2009:1-110 http://www.google.com.co/url?source=imglanding&ct=img&q=http://4.bp.blogspot.com/-jZ1a1DRhf0c/TdQnZYuS_mI/AAAAAAAAA1M/alHhNbnb9Ak/s1600/Screenshot_7.jpg&sa=X&ei=9r5YUNLtOY3W9ATDhoDIDQ&ved=0CAwQ8wc4YA&usg=AFQjCNHgt2lve5EGOaSMmanZksdKs8L4Ow

http://www.google.com.co/url?source=imglanding&ct=img&q=http://www.usc.edu.co/ingenieria/images/stories/bioingenieriaimagenes/bioingenieria2.jpg&sa=X&ei=kr9YULG2O4bM9QTA54GoBw&ved=0CAwQ8wc&usg=AFQjCNEtPQPqAsENm_-KPywhuMRdfuX4KA

http://www.google.com.co/url?source=imglanding&ct=img&q=http://www.usc.edu.co/ingenieria/images/stories/bioingenieriaimagenes/bioingenieria3.jpg&sa=X&ei=pr9YUPDQJonq8wSzqYDYCw&ved=0CAwQ8wc&usg=AFQjCNGQVFtYu3zBqP1St0SphkREUShGWQ

http://www.google.com.co/url?source=imglanding&ct=img&q=http://www.bioingenieria.edu.ar/postgrado/imagenes/bionics.jpg&sa=X&ei=ub9YUI30GIrI9QTX-YGADw&ved=0CAwQ8wc&usg=AFQjCNGxJfrqzOQi9jEx6bFo8KHq0nK0Rw

http://www.google.com.co/url?source=imglanding&ct=img&q=http://www.uelbosque.edu.co/sites/default/files/imagecache/noticia_nodo/imagenes/noticias/bioingenieria_noti.jpg&sa=X&ei=zb9YUMKcAYXa8ATvu4DoAg&ved=0CAsQ8wc&usg=AFQjCNGqsd3ip79MAAJU-Yzg38acsi7Jkg

http://www.google.com.co/url?source=imglanding&ct=img&q=http://estaticos03.cache.el-

http://www.google.com.co/url?source=imglanding&ct=img&q=http://4.bp.blogspot.com/_ILXZXh-tDng/TNNuI20XeKI/AAAAAAAAAHI/oWXAIH8-nKU/s1600/1.jpg&sa=X&ei=OsBYUKODMo2i8QTMj4H4Ag&ved=0CA8Q8wc&usg=AFQjCNF3BXTQRKO9hjSJRDReNCBCIgWcaw

http://www.google.com.co/url?source=imglanding&ct=img&q=http://www.planetacurioso.com/wp-content/uploads/2009/03/elefante-protesis-imagen1.jpg&sa=X&ei=U8BYUOHkOIPe9ASsmIG4Bw&ved=0CAwQ8wc4Hg&usg=AFQjCNH-91M7rrgR7fkZRVW4B_i3-DSHRw

http://2.bp.blogspot.com/-xhZqYCiAgYw/UFN3FiU6pGI/AAAAAAAAPuk/nPzuTwZicDQ/s320/brain+gate+bci.jpg

http://4.bp.blogspot.com/-walmb_06lt4/UFN3haNLM6I/AAAAAAAAPu0/IVnm5DnuGZs/s1600/brain+gate+robot+rehabilitation+brazo+robot+rehabilitaci%C3%B3n.jpg

http://www.google.com.co/url?source=imglanding&ct=img&q=http://img.medicalexpo.es/images_me/photo-g/protesis-de-rodilla-para-revision-71080-147279.jpg&sa=X&ei=5MNYUN6POYnO9QSFtYG4Dg&ved=0CAwQ8wc4nAM&usg=AFQjCNFaf9cbg1AfSdVmYJKdvYlHlMoaOg imágenes en: FIN Avances y
aplicaciones Jeff Neasham ingeniero electrónico junto a Dave Graham, investigador asociado de la Universidad de Newcastle crearon un dispositivo pequeño y de bajo costo que puede conectarse a cualquier computadora u ordenador móvil, para obtener información vital un niño en gestación. La joven británica de 15 años de edad, Chloe Holmes, se ha convertido en noticia al ser la persona más joven en Europa en usar una prótesis mano con dedos biónicos. Gracias a este dispositivo, Chloe es capaz de utilizar el cuchillo y el tenedor, y cepillarse los dientes, sin ayuda de nadie. Una nueva pierna biónica mecánica ha sido desarrollada por investigadores de la universidad de Vanderblit, esta nueva prótesis posee motores y rotores que le brindan una motricidad igual a la de una pierna humana. Qué es la Nanotecnología? ? Es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.
Un nano es equivalente a 0,000000001 metros. HISTORIA DE LA
NANOTECNOLOGÍA LOS AÑOS 40 1959 1966 1985 1989 1998 1997 1996 2001 Von Neuman estudia la posibilidad de crear sistemas que se auto-reproducen como una forma de reducir coste. Richard Feynmann habla por primera vez en una conferencia sobre el futuro de la investigación científica: "A mi modo de ver, los principios de la Física no se pronuncian en contra de la posibilidad de maniobrar las cosas átomo por átomo". Se realiza la película "Viaje alucinante" que cuenta la travesía de unos científicos a través del cuerpo humano. Los científicos reducen su tamaño al de una partícula y se introducen en el interior del cuerpo de un investigador para destrozar el tumor que le está matando. Por primera ve en la historia, se considera esto como una verdadera posibilidad científica. La película es un gran éxito. Se descubren los buckminsterfullerenes,
son partículas muy pequeñas de 100 nanómetros, 0,1 micrómetros de diámetro, mejor conocidas como nanopartículas Se realiza la película "Cariño he encogido a los niños", una película que cuenta la historia de un científico que inventa una máquina que puede reducir el tamaño de las cosas utilizando láser. Sir Harry Kroto gana el Premio Nobel por haber descubierto fullerenes, estructuras altamente simétricas formadas únicamente con átomos de carbono y de dimensiones nanométricas. Se fabrica la guitarra más pequeña el mundo. Tiene el tamaño aproximadamente de una célula roja de sangre. Se logra convertir a un nanotubo de carbón en un nano lapiz que se puede utilizar para escribir. James Gimzewski entra en el libro de récords Guinness por haber inventado la calculadora más pequeña del mundo. La nanotecnología esta muy relacionada con la medicina ya que los grandes avances hechos en los últimos tiempos sirven en su mayor parte para síntesis de proteínas y sustancias directamente relacionadas con la salud humana. Relación entre la Nanotecnología y la Biomedicina En años recientes, la nanotecnología se ha desarrollado al punto que es posible producir, caracterizar y diseñar específicamente las propiedades funcionales de las nano partículas para aplicaciones clínicas.
Se destacan las nano partículas magnéticas, que han permitido mejorar las imágenes de las resonancias magnéticas (MRI), el tratamiento hipertérmico de células malignas y la manipulación de membranas celulares, entre otras. VENTAJAS DE LA
NANOTECNOLOGÍA El uso de la Nanotecnología molecular(MNT) en los procesos de producción y fabricación podría resolver muchos del los problemas actuales. Por ejemplo: La nanotecnología molecular es un avance tan importante que su impacto podría llegar a ser comparable con la Revolución Industrial pero con la diferencia que el impacto se notará en cuestión de unos pocos años, algunos ejemplos de ello son: VENTAJAS RIESGOS La escasez de agua es un problema serio y creciente. La mayor parte del consumo del agua se utiliza en los sistemas de producción y agricultura. Las enfermedades infecciosas causan problemas en muchas partes del mundo. Productos sencillos como tubos, filtros y redes de mosquitos podrían reducir este problema. Muchos sitios todavía carecen de energía eléctrica. Pero la construcción eficiente y barata de estructuras ligeras y fuertes, equipos eléctricos y aparatos para almacenar la energía permitirían el uso de energía termal solar como fuente primaria y abundante de energía. Muchas zonas del mundo no pueden montar de forma rápida una infraestructura de fabricación a nivel de los países más desarrollados. La nanotecnológica molecular podría fabricar equipos baratos y avanzados para la investigación médica y la sanidad, haciendo mayor la disponibilidad de medicamentos más avanzados. La potencia de la nanotecnología podría ser la causa de una nueva carrera de armamentos entre dos países competidores. La producción de armas y aparatos de espionaje podría tener un coste mucho más bajo que el actual siendo además los productos más pequeños, potentes y numerosos. Importantes cambios en la estructura de la sociedad y el sistema político. La sobre explotación de productos baratos podría causar importantes daños al medio ambiente. AVANCES DE LA
NANOTECNOLOGÍA Detección temprana del cáncer de pulmón Respuesta celular La prueba de detección del cáncer de pulmón, diseñada por el patólogo Michael Wang y el ingeniero biomédico Li-Qun Gu de la Universidad de Missouri, se basa en un diseño simple pero eficaz. El principio tras la prueba es que cuando el cáncer empieza a formarse en los pulmones, distorsiona la secuencia de una molécula llamada micro ARN. Si los científicos pueden encontrar las irregularidades en la micro ARN, pueden descubrir si el paciente tiene cáncer. La prueba es tan fácil de realizar que los pacientes pueden ser diagnosticados y empezar el tratamiento en la primera visita. Prueba de la gripe con nano partículas de oro La mayoría de las pruebas de la gripe hoy en día requieren mucho tiempo o son increíblemente inexactas. La técnica más precisa, denominada PCR, consiste en tomar una muestra y almacenarla durante unos días, a continuación se replica su ARN y, luego, dos semanas más tarde, llegan los resultados. Para entonces podría ser demasiado tarde para detener una epidemia. En cambio, con la prueba de nano partículas de oro, los resultados se pueden obtener de forma inmediata y es posible tratar al paciente inmediatamente, evitando el contagio a más personas. Creada por un equipo de la Universidad de Georgia dirigido por Ralph A. Tripp, la prueba aprovecha la capacidad de las nano partículas de oro para dispersar la luz de formas radicalmente diferentes, dependiendo de su geometría. Cazadoras del cáncer de Sandia En todo el mundo las personas padecen de tumores. A veces se pueden extirpar quirúrgicamente, pero muchas veces las células afectadas se encuentran en un área inaccesible. La quimioterapia es otra opción, pero la radiación no es muy selectiva con lo que mata. La protocélula, diseñada por Jeff Brinker y su equipo del Laboratorio Nacional de Sandia, en Nuevo México, es un artilugio para transportar nano partículas llenas de toxinas y silenciadores del ARN a una célula cancerosa. Es una cápsula de dióxido de silicio poroso (piensen en: cuarzo) encerrado en una doble capa de lípidos. La profesora Karen Martínez, con su equipo de la Universidad de Copenhague, ha hecho un gran avance en biosensores. Insertaron nano cables semiconductores en una celda sin interferir en sus procesos internos o matarla. Colocaron células de hígado humano y neuronas de ratas sobre una cama de nano cables de arseniuro de indio y éstas fueron capaces de funcionar y vivir durante varios días. Los investigadores midieron entonces los procesos dentro de la célula en tiempo real, incluyendo la respuesta interna a los estímulos y el potencial de la membrana de la célula. También pudieron transportar fármacos por el cable hacia el interior de la célula y comprobar la reacción desde el interior. Es el Centro de Excelencia en Nuevos Materiales, hace parte de un esfuerzo de la nación y fue producto de una convocatoria para la creación de centros de investigación de excelencia catalogada como alta prioridad con el apoyo de COLCIENCIAS. Involucra grupos de investigación de 10 universidades colombianas y 4 diferentes entidades internacionales, 3 de Estados Unidos y 1 de Chile.

Entre las actividades que realiza el centro, está la redacción de artículos científicos que se encuentran para libre difusión, estudios de prospectiva, realización de eventos, capacitaciones y desarrollo de proyectos asociados a la nanotecnología. También se debe resaltar que el centro cuenta con una variedad de equipos de laboratorio y personal altamente calificado, por lo tanto es un impulsor clave en el tema de la nanotecnología en Colombia.

Las universidades colombianas que se encuentran asociadas al CENM son: Universidad del Valle, Universidad del Norte, Universidad Industrial de Santander, Universidad de Antioquia, Universidad del Quindío, Universidad del Tolima, Universidad Nacional de Colombia, Universidad Autónoma de Occidente, Universidad Tecnológica de Pereira y Universidad del Cauca. PRINCIPALES EMPRESAS
EN COLOMBIA ASOCIADAS A LA NANOTECNOLOGÍA Centro de Excelencia en Nuevos Materiales NANOCITEC El NANOCITEC es el Centro de Ciencia y Tecnología Nano escalar fundado en el año 2006 y compuesto por profesionales de áreas como la ingeniería electrónica, la física, la química, biomédica, medicina y biología, tiene como principales objetivos el incursionar en temas de:
• Ciencia y tecnología de nano partículas y nano estructuras orgánicas e inorgánicas.
• Nano ciencia computacional.
• Bio-nano tecnología.
• Nano ciencia, nanotecnología y salud.
• Implicaciones éticas y sociales de la nano ciencia y nanotecnología. Seguimiento de corazón vía satélite Lleva 25 años de estar fundado, su proyecto bandera fue el rastreo por sonar pasivo del corazón de las ballenas el cual permitió “ver” pero sobretodo “escuchar” el corazón de ballenas para aprender más sobre su funcionamiento.

Actualmente se trabaja en un proyecto bastante ambicioso que es la creación de un dispositivo que se conoce como el “Nanopuente Aurículo- Ventricular” en donde se pretende desarrollar un marcapasos que pueda ser implantado en el corazón de un ser humano, del tamaño de un grano de arroz, que se alimente de la energía propia del cuerpo humano y por lo tanto no requiera “un cambio de baterías”; este trabajo cuenta con el liderazgo del inventor del marcapasos, el colombiano Jorge Reynolds que a su vez cuenta con el apoyo de empresas líderes internacionales en el desarrollo tecnología.

Es importante resaltar el gran apoyo de la empresa privada con el que se cuenta en este proyecto con empresas como Intel, Avantel, Fundación Santillana, Proteus Nanotechnologies, entre otras; lo cual brinda gran cantidad de herramientas para cumplir con los objetivos propuestos.
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