Biolääketieteellisen fysiikan määritelmä

Biolääketieteen fysiikka on monitieteinen tieteenala, joka koostuu fysikaalisten ja matemaattisten tieteiden erilaisista sovelluksista biolääketieteen alueella.

Nykyinen tarve saada kvantitatiivisia tuloksia biologisista kokeista, kehittää teknologioita, joita käytetään erilaisissa menetelmissä diagnoosi tai terapiat ovat muun muassa vaatineet eri tieteenalojen yhteistyötä ja ihmiset, joilla on monitieteinen koulutus, joka mahdollistaa heidän tunkeutumisensa tämäntyyppisiin Projektit. Biolääketieteen fysiikka koostuu fysikaalisten ja matemaattisten tieteiden sovelluksista biolääketieteessä, nämä sovellukset vaihtelevat tutkinta biolääketieteen perustieteestä soveltavaan tieteeseen lääketieteen tai terveyteen liittyvissä aiheissa.

Miten fysiikka ja biolääketiede liittyvät toisiinsa?

Vaikka aluksi fysiikka ja biolääketiede näyttävät olevan kaksi hyvin kaukana toisistaan, totuus on, että monta kertaa este, joka erottaa heidät, tulee a niin hajanainen. Ehkä ensimmäinen todiste, joka viittasi fysiikan ja biologian väliseen suhteeseen, olivat Luigi Galvanin tekemät kokeet, joissa hän havaitsi, että ohittamalla

sähkövirta kuolleen sammakon selkäytimen vaikutuksesta sammakon jalat nykivät samalla tavalla kuin sammakon eläessä. Nykyään tiedämme, että hermosignaalit eivät ole muuta kuin sähköisiä impulsseja, jotka lähetetään neuronien aksonien läpi ja että lihasten supistumisen suorittaa a vakio ionien kuljetus lihaskuitujen kalvojen läpi.

Tämän sähköilmiöiden merkityksen vuoksi elävissä olennoissa fysiikka on vaikuttanut suuressa määrin sellaisten tekniikoiden kehittäminen, jotka mahdollistavat biosähköisten signaalien havaitsemisen biologisten järjestelmien tutkimista tai sairauksien diagnosointia varten. sairaudet. Tässä viimeisessä kategoriassa erottuvat diagnostiset tekniikat, kuten elektrokardiogrammi (EKG), joka koostuu sydämen sähköisten signaalien havaitsemisesta. sydän ja elektroenkefalogrammi (EEG), joka analysoi aivojen sähköisiä signaaleja, molemmat menetelmät mahdollistavat edellä mainittujen elinten sähköisten signaalien poikkeavuudet, jotka voivat liittyä erilaisiin patologioihin tai ehdot.

Fysiikan löydöillä on ollut suuri vaikutus myös biologian tutkimukseen. Röntgenin vuonna 1895 tekemä röntgensäteiden löytäminen mahdollisti röntgenkristallografian kehittämisen, tekniikan, joka käyttää röntgensäteitä tiettyjen molekyylien atomirakenteen löytämiseen. Tätä tekniikkaa käyttivät Rosalind Franklin, James Watson ja Francis Crick tehdäkseen lopun rakennuksen rakenteen suuresta mysteeristä. dna ja paljastaa sen kaksoiskierrerakenteen. Myös fysiikka on ollut tärkeässä roolissa tutkittaessa kvantitatiivisesti molekyylimekanismeja, jotka mahdollistavat elämän olemassaolon ja tekniikoiden, kuten esim. atomivoimamikroskooppi (AFM), optiset pinsetit ja mikrofluidijärjestelmät, jotka helpottavat biologisten järjestelmien tutkimusta.

Lääketieteessä jotkin diagnostiset tekniikat, kuten röntgensäteet, tietokonetomografia (CT) ja kuvantamistomografia Optinen koherenssi (OCT) ei olisi mahdollista ilman sähkömagneettisen säteilyn ja sen vuorovaikutuksen ymmärtämistä kehon kanssa ihmisen. Muut diagnostiset menetelmät, kuten magneettiresonanssi (MR) ja positroniemissiotomografia (PET-skannaus) Ne perustuvat puhtaasti kvanttiilmiöihin, joiden ymmärryksen ansiosta ne löysivät sovellusta alalla lääkäri. Myös hoidot, kuten sädehoito, joka koostuu suurten säteilyannosten soveltamisesta ionisoiva aine tappaa syöpäsoluja kohdistetusti, vaatii jatkuvaa seurantaa varmistaa tehokkuutta hoidosta ja turvallisuus potilaasta. On tärkeää mainita, että näiden diagnostisten ja hoitotekniikoiden kehittäminen ja hallinta ovat toisen erikoistuneemman fysiikan haaran, "lääketieteellisen fysiikan" tehtävä.

Tällä hetkellä yksi biolääketieteen tutkimuksen painopistealueista on fysiologisten prosessien matemaattisten ja laskennallisten mallien kehittäminen. Näissä malleissa fysiikkaa ja matematiikkaa käytetään biologisten järjestelmien numeeristen abstraktioiden tekemiseen, nämä mallit voidaan ottaa käyttöön tietokone suorittaa simulaatioita ja tehdä niin sanottuja "In Silico Studies" -tutkimuksia. In Silico -kokeet ovat olleet erittäin hyödyllisiä ohjaamaan ja stimuloimaan muita kokeita, jotka ovat tehdään biologisella alueella ja niiden odotetaan tulevaisuudessa ottavan suuremman roolin mm. the Molekyylibiologia, Farmakologia, muun muassa.

Vastaukset suuriin luonnon arvoituksille on saatu eri tieteenalojen vuorovaikutuksen ansiosta, ja kaikki näyttää viittaavan siihen, että näin tulee olemaan myös tulevaisuudessa.