Definição de Física Biomédica

A Física Biomédica é um ramo científico interdisciplinar que consiste no estudo de diferentes aplicações das ciências físico-matemáticas na área biomédica.

A necessidade atual de obter resultados quantitativos de experimentos biológicos, de desenvolver tecnologias utilizadas em diferentes métodos de diagnóstico ou terapias, entre outras coisas, tem exigido a colaboração de várias disciplinas científicas e pessoas com uma formação interdisciplinar que permite a sua incursão neste tipo de Projetos. A Física Biomédica consiste em aplicações das ciências físico-matemáticas na biomedicina, essas aplicações vão desde a investigação em ciência básica na área biomédica para ciência aplicada em temas de interesse médico ou de saúde.

Como a Física e a Biomedicina se relacionam?

Embora a princípio a Física e a Biomedicina pareçam duas distantes um do outro, a verdade é que muitas vezes a barreira que os separa torna-se um tão difuso. Talvez a primeira evidência que sugerisse uma relação entre Física e Biologia tenham sido os experimentos realizados por Luigi Galvani em que observou que, ao passar por um

corrente elétrica pela medula espinhal de um sapo morto, as pernas do sapo estremeciam de maneira semelhante a quando o sapo estava vivo. Hoje sabemos que os sinais nervosos nada mais são do que impulsos elétricos que são enviados para através dos axônios dos neurônios e que a contração muscular é realizada por um constante transporte de íons através das membranas das fibras musculares.

Devido a essa relevância que os fenômenos elétricos têm nos seres vivos, a Física tem contribuído muito para o desenvolvimento de técnicas que permitam a detecção de sinais bioelétricos para o estudo de sistemas biológicos ou para o diagnóstico de doenças. Nesta última categoria, destacam-se as técnicas diagnósticas como o Eletrocardiograma (ECG), que consiste na detecção dos sinais elétricos do coração e o Eletroencefalograma (EEG) que analisa os sinais elétricos do cérebro, ambos os métodos permitem a detecção de anormalidades nos sinais elétricos dos órgãos citados que podem estar relacionadas a várias patologias ou condições.

As descobertas feitas pela Física também tiveram um grande impacto no estudo da Biologia. A descoberta dos raios X por Röntgen em 1895 permitiu o desenvolvimento da cristalografia de raios X, uma técnica que usa raios X para descobrir a estrutura atômica de certas moléculas. Esta técnica foi utilizada por Rosalind Franklin, James Watson e Francis Crick para acabar com o grande mistério da estrutura do dna e revelar sua estrutura de dupla hélice. Além disso, a Física tem desempenhado um papel importante ao estudar quantitativamente os mecanismos moleculares que possibilitam a existência da vida e o desenvolvimento de técnicas como microscópio de força atômica (AFM), pinças ópticas e sistemas microfluídicos que facilitam o estudo de sistemas biológicos.

Na medicina, algumas técnicas de diagnóstico, como raios-X, tomografia computadorizada (TC) e tomografia por imagem A Coerência Óptica (OCT) não seria possível sem a compreensão da radiação eletromagnética e sua interação com o corpo humano. Outros métodos de diagnóstico, como ressonância magnética (RM) e tomografia por emissão de pósitrons (PET Scan) Eles são baseados em fenômenos puramente quânticos cuja compreensão lhes permitiu encontrar aplicação no campo doutor. Além disso, tratamentos como a Radioterapia que consiste na aplicação de grandes doses de radiação agente ionizante para matar células cancerígenas de maneira direcionada, requer monitoramento constante para Garantir a eficácia do tratamento e do segurança do paciente. É importante mencionar que o desenvolvimento e gerenciamento dessas técnicas de diagnóstico e tratamento são tarefas de outro ramo mais especializado da física chamado "Física Médica".

Atualmente, um dos ramos que vem ganhando peso considerável na pesquisa biomédica é o desenvolvimento de modelos matemáticos e computacionais de processos fisiológicos. Nesses modelos, a física e a matemática são usadas para fazer abstrações numéricas de sistemas biológicos, esses modelos podem ser introduzidos em um computador para realizar simulações e realizar os chamados “Estudos In Silico”. Os experimentos In Silico têm sido muito úteis para guiar e estimular outros experimentos que são são realizados na área biológica e espera-se que no futuro tenham um maior protagonismo em disciplinas como o Biologia molecular, o Farmacologia, entre outras.

As respostas aos grandes enigmas da natureza foram obtidas graças à interação de diferentes disciplinas científicas, e tudo indica que assim continuará a ser no futuro.