Definisi Fisika Biomedis

Fisika Biomedis adalah cabang ilmiah interdisipliner yang terdiri dari studi tentang berbagai aplikasi ilmu fisika-matematika di bidang biomedis.

Kebutuhan saat ini untuk memperoleh hasil kuantitatif dari percobaan biologi, untuk mengembangkan teknologi yang digunakan dalam berbagai metode diagnosa atau terapi antara lain telah membutuhkan kerjasama berbagai disiplin ilmu dan orang-orang dengan pelatihan interdisipliner yang memungkinkan serangan mereka ke jenis ini Proyek. Fisika Biomedis terdiri dari aplikasi fisika - ilmu matematika dalam biomedis, aplikasi ini berkisar dari penyelidikan dalam ilmu dasar di bidang biomedis hingga ilmu terapan dalam topik kepentingan medis atau kesehatan.

Bagaimana Fisika dan Biomedis terkait?

Meskipun pada awalnya Fisika dan Biomedis terlihat sangat dua jauh satu dari yang lain, sebenarnya sering kali penghalang yang memisahkan mereka menjadi a begitu menyebar. Barangkali bukti pertama yang menunjukkan adanya hubungan antara Fisika dan Biologi adalah eksperimen yang dilakukan oleh Luigi Galvani di mana dia mengamati bahwa, dengan melewati sebuah

arus listrik oleh sumsum tulang belakang katak mati, kaki katak akan tersentak dengan cara yang sama seperti saat katak masih hidup. Hari ini kita tahu bahwa sinyal saraf tidak lebih dari impuls listrik yang dikirim ke melalui akson neuron dan kontraksi otot dilakukan oleh a konstan transportasi ion melalui membran serabut otot.

Karena relevansi yang dimiliki fenomena kelistrikan pada makhluk hidup, Fisika telah berkontribusi sangat besar pada pengembangan teknik yang memungkinkan pendeteksian sinyal bioelektrik untuk mempelajari sistem biologis atau untuk diagnosis penyakit. Dalam kategori terakhir ini, teknik diagnostik seperti Elektrokardiogram (EKG) menonjol, yang terdiri dari pendeteksian sinyal listrik dari jantung dan Electroencephalogram (EEG) yang menganalisis sinyal listrik otak, kedua metode memungkinkan pendeteksian kelainan pada sinyal listrik organ tersebut yang mungkin terkait dengan berbagai patologi atau kondisi.

Penemuan yang dibuat oleh Fisika juga berdampak besar pada studi Biologi. Penemuan sinar-X oleh Röntgen pada tahun 1895 memungkinkan pengembangan Kristalografi sinar-X, suatu teknik yang menggunakan sinar-X untuk menemukan struktur atom molekul tertentu. Teknik ini digunakan oleh Rosalind Franklin, James Watson dan Francis Crick untuk mengakhiri misteri besar struktur dna dan mengungkap struktur heliks gandanya. Juga, Fisika telah memainkan peran penting ketika mempelajari secara kuantitatif mekanisme molekuler yang memungkinkan adanya kehidupan dan pengembangan teknik seperti mikroskop kekuatan atom (AFM), pinset optik dan sistem mikrofluida yang memfasilitasi studi sistem biologi.

Dalam kedokteran, beberapa teknik diagnostik seperti sinar-X, Computed Tomography (CT) dan Imaging Tomography Optical Coherence (OCT) tidak dapat dilakukan tanpa pemahaman tentang radiasi elektromagnetik dan interaksinya dengan tubuh manusia. Metode diagnostik lainnya seperti Magnetic Resonance (MR) dan Positron Emission Tomography (PET Scan) Mereka didasarkan pada fenomena kuantum murni yang pemahamannya memungkinkan mereka menemukan aplikasi di lapangan dokter. Juga, perawatan seperti Radioterapi yang terdiri dari penerapan radiasi dosis besar agen pengion untuk membunuh sel kanker dengan cara yang ditargetkan, membutuhkan pemantauan konstan untuk memastikan efektivitas dari pengobatan dan keamanan pasien. Penting untuk disebutkan bahwa pengembangan dan pengelolaan teknik diagnostik dan perawatan ini adalah tugas dari cabang fisika lain yang lebih terspesialisasi yang disebut "Fisika Medis".

Saat ini, salah satu cabang yang mendapat perhatian besar dalam penelitian biomedis adalah pengembangan model matematika dan komputasi dari proses fisiologis. Dalam model ini fisika dan matematika digunakan untuk membuat abstraksi numerik dari sistem biologi, model ini dapat dimasukkan ke dalam a komputer untuk melakukan simulasi dan melaksanakan apa yang dikenal sebagai "In Silico Studies". Dalam percobaan Silico telah sangat berguna untuk membimbing dan merangsang percobaan lain yang ada dilakukan dalam bidang biologi dan diharapkan kedepannya lebih berperan dalam disiplin ilmu seperti itu Biologi molekuler, itu Farmakologi, di antara yang lain.

Jawaban atas teka-teki besar alam telah diperoleh berkat interaksi berbagai disiplin ilmu, dan segala sesuatu tampaknya menunjukkan bahwa hal ini akan terus terjadi di masa depan.