الهندسة البيولوجية

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 10 صور
الموسوعة الحرة
بعض الآلات البيولوجية

الهندسة البيولوجية أو الهندسة الحيوية هي تطبيق مبادئ علم الأحياء وأدوات الهندسة لإنشاء منتجات قابلة للاستخدام وملموسة ومجدية اقتصاديًا. [1] توظف الهندسة البيولوجية المعرفة والخبرة من عدد من العلوم البحتة والتطبيقية، [2] مثل نقل الكتلة والحرارة ، والحركية ، والحفازات الحيوية ، والميكانيكا الحيوية ، وعلم المعلومات الحيوية ، وعمليات الفصل والتنقية ، وتصميم المفاعل الحيوي ، وعلوم السطح ، وميكانيكا السوائل ، والديناميكا الحرارية ، وعلوم البوليمر . يتم استخدامها في تصميم الأجهزة الطبية ، ومعدات التشخيص ، والمواد المتوافقة حيويًا ، والطاقة المتجددة ، والهندسة البيئية ، والهندسة الزراعية ، وهندسة العمليات والتحفيز ، وغيرها من المجالات التي تعمل على تحسين مستويات معيشة المجتمعات.

تشمل أمثلة أبحاث الهندسة الحيوية البكتيريا المصممة لإنتاج المواد الكيميائية، وتكنولوجيا التصوير الطبي الجديدة، وأجهزة التشخيص السريع والمحمولة للأمراض، والأطراف الصناعية ، والمستحضرات الصيدلانية الحيوية ، والأعضاء المصممة من الأنسجة . [3] [4] تتداخل الهندسة الحيوية بشكل كبير مع التكنولوجيا الحيوية والعلوم الطبية الحيوية بطريقة مماثلة لكيفية ارتباط أشكال أخرى مختلفة من الهندسة والتكنولوجيا بمختلف العلوم الأخرى (مثل هندسة الطيران وتكنولوجيا الفضاء الأخرى إلى الحركية والفيزياء الفلكية ). [ بحاجة لمصدر ]

بشكل عام، يحاول المهندسون البيولوجيون تقليد الأنظمة البيولوجية لإنشاء منتجات أو تعديل الأنظمة البيولوجية والتحكم فيها. بالعمل مع الأطباء والمعالجين السريريين والباحثين، يستخدم المهندسون البيولوجيون مبادئ وتقنيات الهندسة التقليدية لمعالجة العمليات البيولوجية، بما في ذلك طرق استبدال العمليات الكيميائية والميكانيكية أو زيادتها أو دعمها أو التنبؤ بها. [5] [6]

تاريخ

الهندسة البيولوجية هي تخصص علمي قائم على العلوم البيولوجية بنفس الطريقة التي يمكن بها أن تستند الهندسة الكيميائية والهندسة الكهربائية والهندسة الميكانيكية [7] على الكيمياء والكهرباء والمغناطيسية والميكانيكا الكلاسيكية على التوالي. [8]

قبل الحرب العالمية الثانية، بدأ الاعتراف بالهندسة البيولوجية كفرع من فروع الهندسة وكان مفهومًا جديدًا للناس. بعد الحرب العالمية الثانية، نمت بشكل أسرع، وصاغ مصطلح "الهندسة الحيوية" العالم والمذيع البريطاني هاينز وولف في عام 1954 في المعهد الوطني للأبحاث الطبية . تخرج وولف في ذلك العام وأصبح مدير قسم الهندسة البيولوجية في أكسفورد . كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها الاعتراف بالهندسة الحيوية كفرع خاص بها في جامعة. كان التركيز المبكر لهذا التخصص هو الهندسة الكهربائية بسبب العمل بالأجهزة والآلات الطبية خلال هذا الوقت. [9]

عندما بدأ المهندسون وعلماء الأحياء العمل معًا، أدركوا أن المهندسين لا يعرفون ما يكفي عن علم الأحياء الفعلي وراء عملهم. لحل هذه المشكلة، خصص المهندسون الذين أرادوا الدخول في الهندسة البيولوجية مزيدًا من الوقت لدراسة عمليات علم الأحياء وعلم النفس والطب. [10]

في الآونة الأخيرة، تم تطبيق مصطلح الهندسة البيولوجية على التعديلات البيئية مثل حماية التربة السطحية ، وتثبيت المنحدرات ، وحماية المجاري المائية والشاطئ، ومصدات الرياح ، والحواجز النباتية بما في ذلك حواجز الضوضاء والشاشات البصرية، وتحسين البيئة في المنطقة. ولأن التخصصات الهندسية الأخرى تتناول أيضًا الكائنات الحية ، يمكن تطبيق مصطلح الهندسة البيولوجية على نطاق أوسع ليشمل الهندسة الزراعية . [ بحاجة لمصدر ]

بدأ أول برنامج للهندسة البيولوجية في الولايات المتحدة في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو في عام 1966. [11] تم إطلاق برامج أكثر حداثة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا [12] وجامعة ولاية يوتا . [13] أعادت العديد من أقسام الهندسة الزراعية القديمة في الجامعات في جميع أنحاء العالم تسمية نفسها بالهندسة الزراعية والبيولوجية أو الهندسة الزراعية والبيولوجية . وفقًا للأستاذ دوج لاوفنبرجر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، [12] [14] تتمتع الهندسة البيولوجية بقاعدة عريضة تطبق مبادئ الهندسة على مجموعة هائلة من أحجام وتعقيدات الأنظمة، بدءًا من المستوى الجزيئي ( علم الأحياء الجزيئي والكيمياء الحيوية وعلم الأحياء الدقيقة وعلم الأدوية وكيمياء البروتين وعلم الخلايا وعلم المناعة وعلم الأعصاب وعلم الأعصاب ) إلى الأنظمة الخلوية والأنسجة (بما في ذلك الأجهزة والمستشعرات)، إلى الكائنات الحية الدقيقة الكاملة (النباتات والحيوانات)، وحتى المناطق الأحيائية والنظم البيئية.

تعليم

متوسط ​​مدة الدراسة من ثلاث إلى خمس سنوات، وتُعرف الدرجة المكتملة بأنها بكالوريوس في الهندسة ( بكالوريوس في الهندسة). تشمل الدورات الأساسية الديناميكا الحرارية، والميكانيكا الحيوية، والأحياء، والهندسة الوراثية، وديناميكيات السوائل والميكانيكا، والحركية الكيميائية والإنزيمات، والإلكترونيات، وخصائص المواد. [15] [16]

التخصصات الفرعية

نمذجة انتشار المرض باستخدام الأتمتة الخلوية وتفاعلات أقرب جار

اعتمادًا على المؤسسة والحدود التعريفية الخاصة المستخدمة، يمكن تصنيف بعض الفروع الرئيسية للهندسة الحيوية على النحو التالي (لاحظ أن هذه الفروع قد تتداخل):

  • المحاكاة الحيوية : تقليد النماذج والأنظمة وعناصر الطبيعة لحل المشاكل البشرية المعقدة. (على سبيل المثال: الفيلكرو، الذي تم تصميمه بعد أن لاحظ جورج دي ميسترال مدى سهولة التصاق الأغصان بشعر الكلب.) [19]
  • الهندسة الكهربائية الحيوية
  • الهندسة الميكانيكية الحيوية : هي تطبيق مبادئ الهندسة الميكانيكية وعلم الأحياء لتحديد كيفية ارتباط هذه المجالات وكيف يمكن دمجها لتحسين صحة الإنسان بشكل محتمل. [20]
  • الإلكترونيات الحيوية : دمج للطب الحيوي، مع التركيز بشكل أكبر على الروبوتات والتقنيات المساعدة. (على سبيل المثال: الأطراف الاصطناعية) [17]
  • الطباعة الحيوية : استخدام المواد الحيوية لطباعة الأعضاء والأنسجة الجديدة [21]
  • الروبوتات الحيوية : (على سبيل المثال: الأطراف الصناعية الكهربائية)
  • علم الأحياء النظمي : يتم دراسة الجزيئات والخلايا والأعضاء والكائنات الحية من حيث تفاعلاتها وسلوكياتها. [22]

المنظمات

  • يقوم مجلس الاعتماد للهندسة والتكنولوجيا (ABET)، [23] وهو مجلس الاعتماد الذي يتخذ من الولايات المتحدة مقراً له لبرامج بكالوريوس الهندسة، بالتمييز بين الهندسة الطبية الحيوية والهندسة البيولوجية، على الرغم من وجود الكثير من التداخل (انظر أعلاه).
  • يتألف المعهد الأمريكي للهندسة الطبية والبيولوجية (AIMBE) من 1500 عضو. ويتمثل هدفهم الرئيسي في تثقيف الجمهور حول قيمة الهندسة البيولوجية في عالمنا، فضلاً عن الاستثمار في الأبحاث والبرامج الأخرى لتطوير هذا المجال. ويمنحون جوائز لأولئك المكرسين للإبداع في هذا المجال، وجوائز الإنجاز في هذا المجال. (ليس لديهم مساهمة مباشرة في الهندسة البيولوجية؛ فهم يعترفون بمن يقومون بذلك ويشجعون الجمهور على مواصلة هذه الحركة إلى الأمام). [24]
  • معهد الهندسة البيولوجية (IBE) هو منظمة غير ربحية تعمل على التبرعات فقط. وتهدف إلى تشجيع الجمهور على التعلم ومواصلة التقدم في الهندسة البيولوجية. (مثل AIMBE، لا يقومون بإجراء البحوث بشكل مباشر؛ ومع ذلك، يقدمون منحًا دراسية للطلاب الذين يظهرون وعدًا في هذا المجال). [25]
  • جمعية الهندسة البيولوجية (SBE) هي مجتمع تكنولوجي مرتبط بالمعهد الأمريكي للمهندسين الكيميائيين (AIChE). تستضيف جمعية الهندسة البيولوجية مؤتمرات دولية، وهي منظمة عالمية تضم مهندسين وعلماء رائدين مكرسين لتعزيز تكامل علم الأحياء مع الهندسة. [26]
  • مجلة MediUnite هي حملة للتوعية الطبية وصحيفة تنشر غالبًا نتائج طبية حيوية واستشهدت بالطب الحيوي في أوراق بحثية مختلفة. [27]

مراجع

  1. ^ أبراموفيتز، ميليسا (2015). الهندسة البيولوجية . شركة النشر ABDO. ص. 10. ISBN 978-1-62968-526-7.
  2. ^ هيرولد، كيث؛ بنتلي، ويليام إي؛ فوسوغي، جعفر (2010). أساسيات تعليم الهندسة الحيوية . المؤتمر السادس والعشرون للهندسة الطبية الحيوية في الجنوب. كوليدج بارك، ماريلاند: سبرينغر. ص. 65. رقم ISBN 9783642149979.
  3. ^ "ما هي الهندسة الحيوية؟". bioeng.berkeley.edu . تم الاسترجاع في 2018-07-21 .
  4. ^ "MSB: About the Munich School of BioEngineering". www.bioengineering.tum.de . مؤرشف من الأصل في 2020-02-03 . تم الاسترجاع في 2020-02-03 .
  5. ^ Pasotti, Lorenzo; Zucca, Susanna (2014-08-03). "التطورات والأدوات الحسابية نحو التصميم المتوقع في الهندسة البيولوجية". الأساليب الحسابية والرياضية في الطب . 2014 : 369681. doi : 10.1155/2014/369681 . PMC 4137594. PMID  25161694 . 
  6. ^ شيفيلد، جامعة شيفيلد. "ما هي الهندسة الحيوية؟ - الهندسة الحيوية - جامعة شيفيلد". www.sheffield.ac.uk . تم الاسترجاع في 2018-07-21 .
  7. ^ أبراموفيتز، ميليسا (2015). الهندسة البيولوجية . مكتبة جيل المرجعية الافتراضية. ص. 18. ISBN 978-1-62968-526-7.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  8. ^ Cuello JC, الهندسة إلى البيولوجيا والبيولوجيا إلى الهندسة، العلاقة ثنائية الاتجاه بين الهندسة والبيولوجيا في تصميم الهندسة البيولوجية، مجلة الهندسة الدولية 2005، 21، 1-7
  9. ^ الهندسة الطبية والبيولوجية . أكسفورد؛ نيويورك: مطبعة بيرغامون. 1966-1976.
  10. ^ نايك، جانيش ر.، محرر (2012). الهندسة البيولوجية التطبيقية: المبادئ والممارسة . رييكا: إن تيك. رقم ISBN 9789535104124.
  11. ^ "مؤسس برنامج الهندسة الحيوية بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو". jacobsschool.ucsd.edu. 1 مارس 2004. تم الاسترجاع في 22 مايو 2018 .
  12. ^ ab "MIT, Department of Biological Engineering" . تم الاسترجاع في 16 أبريل 2015 .
  13. ^ "جامعة ولاية يوتا، قسم الهندسة البيولوجية". be.usu.edu . تم الاسترجاع في 2011-11-13 .
  14. ^ "دليل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، دوج لافنبرجر" . تم الاسترجاع 15 أبريل 2015 .
  15. ^ Linsenmeier RA، تحديد مناهج الهندسة الطبية الحيوية الجامعية
  16. ^ جونسون، إيه تي، فيليبس دبليو إم (1995). "الأسس الفلسفية للهندسة البيولوجية". مجلة تعليم الهندسة . 1995 (84): 311-318. doi :10.1002/j.2168-9830.1995.tb00185.x.
  17. ^ abcdefg "الهندسة الحيوية". الموسوعة البريطانية .
  18. ^ "اتفاقية التنوع البيولوجي". 13 مايو 2016. تم استرجاعه في 27 أبريل 2018 .
  19. ^ فنسنت ، جوليان ف. بوجاتيريفا، أولغا أ؛ بوجاتيريف، نيكولاي ر.؛ بوير، أدريان. باهل، أنجا كارينا (2006). “المحاكاة الحيوية: ممارستها ونظريتها”. مجلة واجهة الجمعية الملكية . 3 (9): 471-482. دوى :10.1098/rsif.2006.0127. بمك 1664643 . بميد  16849244. 
  20. ^ "الأسئلة الشائعة حول الهندسة الميكانيكية الحيوية | الهندسة الميكانيكية". me.stanford.edu . تم الاسترجاع في 2023-02-15 .
  21. ^ "الطباعة الحيوية" . تم الاسترجاع في 1 مايو 2018 .
  22. ^ "علم الأحياء النظمي | بريتانيكا". www.britannica.com . تم الاسترجاع في 2023-02-15 .
  23. ^ اعتماد ABET، تم الوصول إليه في 9/8/2010.
  24. ^ "صفحة حول AIMBE".
  25. ^ "معهد الهندسة البيولوجية" . تم الاسترجاع في 20 أبريل 2018 .
  26. ^ "جمعية الهندسة البيولوجية". 28 فبراير 2012. تم الاسترجاع 21 أغسطس 2019 .
  27. ^ "MediUnite". www.mediunite.ca . تم الاسترجاع في 2023-09-07 .
  • جمعية الهندسة الحيوية
  • جمعية الهندسة الطبية الحيوية
  • معهد الهندسة البيولوجية
  • معهد بينجو للهندسة البيولوجية للأنظمة
  • المعهد الأمريكي للهندسة الطبية والبيولوجية
  • الجمعية الأمريكية للمهندسين الزراعيين والبيولوجيين
  • جمعية الهندسة البيولوجية جزء من AIChE
  • مجلة الهندسة البيولوجية، JBE
  • معاملات الهندسة البيولوجية
  • مدرسة ميونيخ للهندسة الحيوية
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Biological_engineering&oldid=1258691143"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate