Definition af biomedicinsk fysik

Biomedicinsk fysik er en tværfaglig videnskabelig gren, der består af studiet af forskellige anvendelser af fysisk-matematiske videnskaber på det biomedicinske område.

Det nuværende behov for at opnå kvantitative resultater fra biologiske eksperimenter, at udvikle teknologier, der anvendes i forskellige metoder til diagnose eller terapier har blandt andet krævet samarbejde mellem forskellige videnskabelige discipliner og personer med en tværfaglig uddannelse, der tillader deres indtræden i denne type Projekter. Biomedicinsk fysik består af anvendelser af de fysiske - matematiske videnskaber i biomedicin, disse anvendelser spænder fra efterforskning i grundvidenskab inden for det biomedicinske område til anvendt videnskab i emner af medicinsk eller sundhedsmæssig interesse.

Hvordan hænger fysik og biomedicin sammen?

Selvom fysik og biomedicin i første omgang synes at være to meget fjernt fra hinanden, sandheden er, at mange gange bliver den barriere, der adskiller dem, en så diffust. Måske var det første bevis, der antydede et forhold mellem fysik og biologi, de eksperimenter udført af Luigi Galvani, hvor han observerede, at ved at bestå en

elektrisk strøm ved rygmarven på en død frø, rykkede frøens ben på samme måde, som de gjorde, da frøen var i live. I dag ved vi, at nervesignaler ikke er andet end elektriske impulser, der sendes til gennem neuronernes axoner og at muskelsammentrækning udføres af en konstant ion transport gennem membranerne af muskelfibre.

På grund af denne relevans, som elektriske fænomener har i levende væsener, har fysikken i høj grad bidraget til udvikling af teknikker, der tillader detektion af bioelektriske signaler til undersøgelse af biologiske systemer eller til diagnosticering af sygdomme. I denne sidste kategori skiller diagnostiske teknikker sig ud, såsom elektrokardiogrammet (EKG), som består i at detektere de elektriske signaler fra hjerte og elektroencefalogrammet (EEG), der analyserer hjernens elektriske signaler, tillader begge metoder påvisning af abnormiteter i de elektriske signaler fra de førnævnte organer, der kan være relateret til forskellige patologier eller betingelser.

Fysikkens opdagelser har også haft stor indflydelse på studiet af biologi. Röntgens opdagelse af røntgenstråler i 1895 tillod udviklingen af ​​røntgenkrystallografi, en teknik, der bruger røntgenstråler til at opdage atomstrukturen af ​​visse molekyler. Denne teknik blev brugt af Rosalind Franklin, James Watson og Francis Crick for at sætte en stopper for det store mysterium om strukturen af dna og afsløre dens dobbelte helixstruktur. Også fysikken har spillet en vigtig rolle, når man kvantitativt studerer de molekylære mekanismer, der muliggør eksistensen af ​​liv og udviklingen af ​​teknikker som f.eks. atomkraftmikroskop (AFM), optisk pincet og mikrofluidiske systemer, der letter studiet af biologiske systemer.

Inden for medicin, nogle diagnostiske teknikker såsom røntgen, computertomografi (CT) og billeddannende tomografi Optisk kohærens (OCT) kunne ikke være mulig uden forståelsen af ​​elektromagnetisk stråling og dens interaktion med kroppen human. Andre diagnostiske metoder såsom magnetisk resonans (MR) og positronemissionstomografi (PET-scanning) De er baseret på rent kvantefænomener, hvis forståelse gjorde det muligt for dem at finde anvendelse i feltet læge. Også behandlinger såsom stråleterapi, der består af påføring af store doser stråling ioniserende middel til at dræbe kræftceller på en målrettet måde, kræver konstant overvågning til sikre effektivitet af behandlingen og sikkerhed af patienten. Det er vigtigt at nævne, at udvikling og styring af disse diagnostiske og behandlingsteknikker er opgaven for en anden mere specialiseret gren af ​​fysikken kaldet "Medicinsk Fysik".

I øjeblikket er en af ​​de grene, der vinder betydelig vægt i biomedicinsk forskning, udviklingen af ​​matematiske og beregningsmæssige modeller af fysiologiske processer. I disse modeller bruges fysik og matematik til at lave numeriske abstraktioner af biologiske systemer, disse modeller kan introduceres i en computer at udføre simuleringer og udføre det, der er kendt som "In Silico Studies". I Silico har eksperimenter været meget nyttige til at guide og stimulere andre eksperimenter, der er udføres på det biologiske område og det forventes, at de i fremtiden vil tage en større rolle inden for fag som f.eks. det Molekylær Biologi, det Farmakologi, blandt andet.

Svarene på naturens store gåder er opnået takket være samspillet mellem forskellige videnskabelige discipliner, og alt tyder på, at det vil fortsætte med at være tilfældet i fremtiden.