Definitie van biomedische fysica

Biomedische fysica is een interdisciplinaire wetenschappelijke tak die bestaat uit de studie van verschillende toepassingen van fysisch-wiskundige wetenschappen op biomedisch gebied.

De huidige behoefte om kwantitatieve resultaten van biologische experimenten te verkrijgen, om technologieën te ontwikkelen die in verschillende methodes worden gebruikt diagnose of therapieën, onder andere de samenwerking van verschillende wetenschappelijke disciplines vereist en mensen met een interdisciplinaire opleiding die hun toegang tot dit soort zaken mogelijk maakt Projecten. Biomedische fysica bestaat uit toepassingen van de natuurkundige - wiskundige wetenschappen in de biogeneeskunde, deze toepassingen variëren van de onderzoek in basiswetenschap op biomedisch gebied tot toegepaste wetenschap op het gebied van medische of gezondheidsbelangen.

Hoe zijn natuurkunde en biogeneeskunde gerelateerd?

Hoewel natuurkunde en biogeneeskunde in eerste instantie twee erg lijken te zijn ver van elkaar verwijderd, de waarheid is dat de barrière die hen scheidt vaak een zo diffuus. Misschien waren het eerste bewijs dat een verband suggereerde tussen natuurkunde en biologie de experimenten van Luigi Galvani waarin hij opmerkte dat, door een

elektrische stroom door het ruggenmerg van een dode kikker, zouden de poten van de kikker op dezelfde manier schokken als toen de kikker nog leefde. Tegenwoordig weten we dat zenuwsignalen niets meer zijn dan elektrische impulsen die worden gestuurd door de axonen van neuronen en dat spiercontractie wordt uitgevoerd door a constante ionen transport door de membranen van spiervezels.

Vanwege deze relevantie die elektrische verschijnselen hebben in levende wezens, heeft de natuurkunde in grote mate bijgedragen aan de ontwikkeling van technieken die de detectie van bio-elektrische signalen mogelijk maken voor de studie van biologische systemen of voor de diagnose van ziekten. In deze laatste categorie vallen diagnostische technieken op, zoals het Elektrocardiogram (ECG), dat bestaat uit het detecteren van de elektrische signalen van de hart en het elektro-encefalogram (EEG) dat de elektrische signalen van de hersenen analyseert, beide methoden maken de detectie mogelijk van afwijkingen in de elektrische signalen van de bovengenoemde organen die verband kunnen houden met verschillende pathologieën of voorwaarden.

De ontdekkingen van de natuurkunde hebben ook grote invloed gehad op de studie van de biologie. De ontdekking van röntgenstralen door Röntgen in 1895 maakte de ontwikkeling van röntgenkristallografie mogelijk, een techniek die röntgenstralen gebruikt om de atomaire structuur van bepaalde moleculen te ontdekken. Deze techniek werd gebruikt door Rosalind Franklin, James Watson en Francis Crick om een ​​einde te maken aan het grote mysterie van de structuur van de DNA en onthullen de dubbele helixstructuur. Ook heeft natuurkunde een belangrijke rol gespeeld bij het kwantitatief bestuderen van de moleculaire mechanismen die het bestaan ​​van leven mogelijk maken en de ontwikkeling van technieken zoals atoomkracht microscoop (AFM), optische pincetten en microfluïdische systemen die de studie van biologische systemen vergemakkelijken.

In de geneeskunde zijn er enkele diagnostische technieken zoals röntgenfoto's, computertomografie (CT) en beeldvormende tomografie Optische coherentie (OCT) zou niet mogelijk zijn zonder begrip van elektromagnetische straling en de interactie ervan met het lichaam menselijk. Andere diagnostische methoden zoals magnetische resonantie (MR) en positronemissietomografie (PET-scan) Ze zijn gebaseerd op puur kwantumfenomenen waarvan het begrip hen in staat stelde om toepassing in het veld te vinden arts. Ook behandelingen zoals radiotherapie die bestaat uit het toedienen van grote doses straling ioniserend middel om kankercellen gericht te doden, vereist constante monitoring zorg ervoor dat de effectiviteit van de behandeling en de beveiliging van de patiënt. Het is belangrijk om te vermelden dat de ontwikkeling en het beheer van deze diagnostische en behandelingstechnieken de taak zijn van een andere, meer gespecialiseerde tak van de natuurkunde genaamd "Medische Fysica".

Momenteel is een van de takken die aan belang wint in het biomedisch onderzoek de ontwikkeling van wiskundige en computationele modellen van fysiologische processen. In deze modellen worden natuurkunde en wiskunde gebruikt om numerieke abstracties te maken van biologische systemen, deze modellen kunnen worden ingebracht in een computer om simulaties uit te voeren en zogenaamde "In Silico Studies" uit te voeren. In Silico zijn experimenten erg nuttig geweest om andere experimenten te begeleiden en te stimuleren worden uitgevoerd op biologisch gebied en de verwachting is dat ze in de toekomst een grotere rol gaan spelen in disciplines als de Moleculaire biologie, de Farmacologie, onder andere.

De antwoorden op de grote raadsels van de natuur zijn verkregen dankzij de interactie van verschillende wetenschappelijke disciplines, en alles lijkt erop te wijzen dat dit ook in de toekomst zo zal blijven.