الهندسة الحيوية

الريبوسوم هو آلة بيولوجية تستخدم ديناميكيات البروتين
بعض الآلات البيولوجية
نمذجة انتشار المرض باستخدام الأوتوماتا الخلوية وتفاعلات أقرب جار.

الهندسة الحيوية Biological engineering (يطلق عليها أيضا اسم هندسة الأنظمة الحيوية إنگليزية: Biosystems engineering) تخصص علمي جديد يتعامل مع هندسة العلميات الحيوية بشكل عام. فهو هندسة تطبيقية واسعة الأساس يمكن ان تشمل تصميم منتجات، تحسس وتحليل النظمة الحيوية.

بشكل عام المهندسون الحيويون يتعاملون مع الحقول الطبية أو الزراعية (انظر هندسة طبية حيوية وهندسة زراعية).

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تاريخ

الهندسة الحيوية هي مجال علمي مبني على العلوم الحيوية بنفس الطريقة التي تقوم الهندسة الكيميائية والهندسة الكهربائية والهندسة الميكانيكية على الكيمياء والكهرباء والمغناطيسية والميكانيكا التقليدية، بالترتيب.[1]

ويمكن للهندسة الحيوية أن تتمايز من جذورها في علم الأحياء البحت أو الهندسة التقليدية في الطرق التالية. دراسات علم الأحياء كثيراً ما تتبع مقاربة اختزالية في تصور نظام على أدق مستوى ممكن من التفاصيل، الأمر الذي يؤدي بالطبع لآليات مثل علم الجينوم الوظيفي. المقاربات الهندسية، لاستخدامها منظور التصميم التقليدي، فهي بنيوية، تبني أجهزة ومقاربات وتقنيات جديدة من المفاهيم المكوِّنة. الهندسة الحيوية تستخدم كلا النوعين من الطرق بتناغم، معتمدة على مقاربات اختزالية للتعرف على، وفهم وتنظيم الوحدات الأساسية التي بدورها تـُدمج لتولـِّد شيئاً جديداً.[2] بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأنها تخصص هندسي ، فإن الهندسة البيولوجية معنية بشكل أساسي ليس فقط بالعلوم الأساسية ، ولكن تطبيقها العملي للمعرفة العلمية هو حل مشاكل العالم الحقيقي بطريقة فعالة من حيث التكلفة.

على الرغم من استخدام الأنظمة البيولوجية المهندسة لمعالجة المعلومات ، وبناء المواد ، ومعالجة المواد الكيميائية ، وإنتاج الطاقة ، وتوفير الغذاء ، والمساعدة في الحفاظ على صحة الإنسان وبيئتنا أو تحسينهما ، فإن قدرتنا على هندسة النظم البيولوجية التي تتصرف كما هو متوقع بسرعة وبثبات هي في الوقت الحاضر أقل تطوراً من إتقاننا للأنظمة الميكانيكية والكهربائية.[3]

مجلس الاعتماد للهندسة والتكنولوجيا,[4] برامج مجلس الاعتماد للهندسة BS ومقره الولايات المتحدة. البرامج ، تميز بين الهندسة الطبية الحيوية والهندسة البيولوجية. ومع ذلك ، فإن الاختلافات صغيرة جدًا. جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو (UCSD) لديها برنامج الهندسة الحيوية الذي يعتبر من بين أفضل برامج البكالوريوس في العالم. يجب أن يكون لدى مهندسي الطب الحيوي دورات في علوم الحياة تشمل علم وظائف الأعضاء البشري ولديهم خبرة في إجراء القياسات على الأنظمة الحية بينما يجب أن يكون لدى المهندسين البيولوجيين دورات في علوم الحياة (والتي قد تشمل أو لا تشمل علم وظائف الأعضاء) وخبرة في إجراء قياسات غير محددة على الأنظمة الحية. غالبًا ما تكون دورات الهندسة التأسيسية هي نفسها وتتضمن الديناميكا الحرارية وديناميكيات السوائل والميكانيكية وعلم الحركة والإلكترونيات وخصائص المواد.[5][6] وفقًا للبروفيسور دوج لافينبرغر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا,[7][8] الهندسة البيولوجية (مثل التكنولوجيا الحيوية) لها قاعدة أوسع تطبق المبادئ الهندسية على نطاق هائل من حجم وتعقيدات الأنظمة التي تتراوح من المستوى الجزيئي - البيولوجيا الجزيئية ، والكيمياء الحيوية ، وعلم الأحياء الدقيقة ، وعلم العقاقير ، وكيمياء البروتين ، وعلم الخلايا ، وعلم المناعة ، وعلم الأعصاب وعلوم الأعصاب ( في كثير من الأحيان ولكن ليس دائمًا استخدام المواد البيولوجية) - إلى الأساليب الخلوية والأنسجة (بما في ذلك الأجهزة وأجهزة الاستشعار) ، والكائنات الحية العيانية (التى ترى بالعين المجردة) الكاملة (النباتات والحيوانات) ، وزيادة مقاييس الطول إلى النظم البيئية بأكملها

صاغ العالم والمذيع البريطاني هاينز وولف كلمة الهندسة الحيوية في عام 1954.[9] يستخدم مصطلح الهندسة الحيوية أيضًا لوصف استخدام الغطاء النباتي في إنشاءات الهندسة المدنية. يمكن أيضًا تطبيق مصطلح الهندسة الحيوية على التعديلات البيئية مثل حماية التربة السطحية ، وتثبيت المنحدرات ، وحماية المجرى المائي والشواطئ ، ومصدات الرياح ، وحواجز الغطاء النباتي بما في ذلك حواجز الضوضاء والشاشات المرئية ، والتعزيز البيئي للمنطقة. تم إنشاء أول برنامج للهندسة البيولوجية في جامعة ولاية ميسيسيبي في عام 1967 ، مما يجعله أول منهج للهندسة البيولوجية في الولايات المتحدة.[10] Mتم إطلاق المزيد من البرامج الحديثة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا [11] وجامعة ولاية يوتا.[12]

المهندسون البيولوجيون أو المهندسون الحيويون هم مهندسون يستخدمون مبادئ علم الأحياء والأدوات الهندسية لإنشاء منتجات قابلة للاستخدام وملموسة وقابلة للتطبيق اقتصاديًا.تستخدم الهندسة البيولوجية المعرفة والخبرة من عدد من العلوم البحتة والتطبيقية ، مثل نقل الكتلة والحرارة ، وعلم الحركة ، والمحفزات الحيوية ، والميكانيكا الحيوية ، والمعلوماتية الحيوية ، وعمليات الفصل والتنقية ، وتصميم المفاعلات الحيوية ، وعلوم الأسطح ، وميكانيكا الموائع ، والديناميكا الحرارية ، وعلوم البوليمر. يتم استخدامه في تصميم الأجهزة الطبية ، ومعدات التشخيص ، والمواد المتوافقة حيويًا ، والطاقة الحيوية المتجددة ، والهندسة البيئية ، وغيرها من المجالات التي تعمل على تحسين مستويات معيشة المجتمعات.

بشكل عام ، يحاول المهندسون البيولوجيون إما محاكاة الأنظمة البيولوجية لإنشاء منتجات أو تعديل الأنظمة البيولوجية والتحكم فيها بحيث يمكنهم استبدال أو زيادة أو الحفاظ على العمليات الكيميائية والميكانيكية. يمكن للهندسة الحيوية تطبيق خبراتهم على تطبيقات أخرى للهندسة والتكنولوجيا الحيوية ، بما في ذلك التعديل الوراثي للنباتات والكائنات الدقيقة ، وهندسة العمليات الحيوية ، والتحفيز الحيوي.

نظرًا لأن التخصصات الهندسية الأخرى تتناول أيضًا الكائنات الحية (على سبيل المثال ، الأطراف الصناعية في الهندسة الميكانيكية) ، يمكن تطبيق مصطلح الهندسة البيولوجية على نطاق أوسع ليشمل الهندسة الزراعية والتكنولوجيا الحيوية. في الواقع ، أعادت العديد من أقسام الهندسة الزراعية القديمة في الجامعات حول العالم تسمية نفسها بالهندسة الزراعية والبيولوجية أو الهندسة الزراعية والنظم الحيوية. تسمى الهندسة البيولوجية أيضًا بالهندسة الحيوية من قبل بعض الكليات ، وتسمى الهندسة الطبية الحيوية من قبل الآخرين الهندسة الحيوية ، وهي مجال سريع التطور مع تصنيف السوائل.


الحقول

الحقول الرئيسية في الهندسة الحيوية يمكن تصنيفها كالتالي:


الهامش

  1. ^ Cuello JC, Engineering to biology and biology to engineering, The bi-directional connection between engineering and biology in biological engineering design, Int J Engng Ed 2005, 21, 1-7
  2. ^ Riley MR, Introducing Journal of Biological Engineering, Journal of Biological Engineering 1,1, 2007, http://www.jbioleng.org,
  3. ^ Endy D, Foundations for engineering biology. Nature 438,449-4 2005, http://www.nature.com/nature/journal/v438/n7067/full/nature04342.html
  4. ^ ABET http://www.abet.org/Linked%20Documents-UPDATE/Criteria%20and%20PP/A004%2010-11%20Accredition%20Policy%20and%20Procedure%20Manual%2011-05-09.pdf, accessed 9/8/2010.
  5. ^ Linsenmeier RA, Defining the Undergraduate Biomedical Engineering Curriculum http://www.vanth.org/curriculum/def_bme_curr.pdf
  6. ^ Johnson AT, Phillips WM: "Philosophical foundations of biological engineering". Journal of Engineering Education. 1995 , 84:311-318
  7. ^ http://web.mit.edu/be/index.shtml, 4/14/2011
  8. ^ http://web.mit.edu/be/people/lauffenburger.shtml, 4/14/2011
  9. ^ Candi Design Ltd. www.candidesign.co.uk. "Professor Heinz Wolff". Heinzwolff.co.uk. Retrieved 2011-11-13.
  10. ^ "Agricultural & Biological Engineering: History of the Department". Abe.msstate.edu. Retrieved 2011-11-13.
  11. ^ "MIT | Department of Biological Engineering". Web.mit.edu. Retrieved 2011-11-13.
  12. ^ "Biological Engineering". be.usu.edu. Retrieved 2011-11-13.

وصلات خارجية

قالب:Biology topics

الكلمات الدالة:
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=الهندسة_الحيوية&oldid=2214808"