Bioeletrônica - Bioelectronics

Bioeletrônica é um campo de pesquisa na convergência da biologia e da eletrônica .

Definições

Um ribossomo é uma máquina biológica que utiliza a dinâmica de proteínas

No primeiro CEC Workshop, em Bruxelas em novembro de 1991, bioeletrônica foi definida como 'o uso de materiais biológicos e arquiteturas biológicas para sistemas de processamento de informação e novos dispositivos'. A bioeletrônica, especificamente a eletrônica biomolecular, foi descrita como 'a pesquisa e o desenvolvimento de materiais inorgânicos e orgânicos bioinspirados (ou seja, auto-montagem) e de arquiteturas de hardware bioinspiradas (ou seja, paralelismo maciço) para a implementação de novos sistemas de processamento de informação , sensores e atuadores, e para fabricação molecular até a escala atômica '. O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), uma agência do Departamento de Comércio dos Estados Unidos , definiu a bioeletrônica em um relatório de 2009 como "a disciplina resultante da convergência da biologia e da eletrônica ".

Fontes de informações sobre o campo incluem o Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) com sua revista Elsevier Biosensors and Bioelectronics publicada desde 1990. A revista descreve o escopo da bioeletrônica buscando: "... explorar a biologia em conjunto com a eletrônica em um contexto mais amplo que abrange, por exemplo, células de combustível biológico, biônica e biomateriais para processamento de informação, armazenamento de informação, componentes eletrônicos e atuadores. Um aspecto fundamental é a interface entre materiais biológicos e micro e nanoeletrônica. "

História

O primeiro estudo conhecido de bioeletrônica ocorreu no século 18, quando o cientista Luigi Galvani aplicou uma voltagem a um par de pernas de sapo separadas. As pernas se moveram, desencadeando a gênese da bioeletrônica. A tecnologia eletrônica tem sido aplicada à biologia e à medicina desde que o marca - passo foi inventado e com a indústria de imagens médicas. Em 2009, uma pesquisa de publicações usando o termo no título ou no resumo sugeriu que o centro de atividades estava na Europa (43 por cento), seguida pela Ásia (23 por cento) e pelos Estados Unidos (20 por cento).

Materiais

Bioeletrônica orgânica é a aplicação de material eletrônico orgânico ao campo da bioeletrônica. Os materiais orgânicos (ou seja, contendo carbono) mostram uma grande promessa quando se trata de interface com sistemas biológicos. Os aplicativos atuais concentram-se na neurociência e na infecção.

A condução de revestimentos poliméricos , um material eletrônico orgânico, apresenta grande melhoria na tecnologia dos materiais. Era a forma mais sofisticada de estimulação elétrica. Ele melhorou a impedância dos eletrodos na estimulação elétrica, resultando em melhores gravações e reduzindo "reações colaterais eletroquímicas prejudiciais". Os transistores eletroquímicos orgânicos (OECT) foram inventados em 1984 por Mark Wrighton e colegas, que tinham a capacidade de transportar íons. Esta relação sinal-ruído melhorada oferece baixa impedância medida. A Organic Electronic Ion Pump (OEIP), um dispositivo que poderia ser usado para atingir partes e órgãos específicos do corpo para aderir medicamentos, foi criada por Magnuss Berggren.

Como um dos poucos materiais bem estabelecidos na tecnologia CMOS, o nitreto de titânio (TiN) revelou-se excepcionalmente estável e adequado para aplicações de eletrodos em implantes médicos .

Aplicações significativas

A bioeletrônica é usada para ajudar a melhorar a vida de pessoas com deficiências e doenças. Por exemplo, o monitor de glicose é um dispositivo portátil que permite aos pacientes diabéticos controlar e medir seus níveis de açúcar no sangue . Estimulação elétrica usada para tratar pacientes com epilepsia, dor crônica, Parkinson, surdez, tremor essencial e cegueira. Magnuss Berggren e colegas criaram uma variação de seu OEIP, o primeiro dispositivo de implante bioeletrônico usado em um animal vivo e livre por razões terapêuticas. Ele transmitiu correntes elétricas para o GABA, um ácido. A falta de GABA no corpo é um fator na dor crônica. O GABA seria então dispersado adequadamente para os nervos danificados, agindo como um analgésico. A estimulação do nervo vago (VNS) é usada para ativar a via antiinflamatória colinérgica (CAP) no nervo vago, terminando na redução da inflamação em pacientes com doenças como a artrite . Uma vez que os pacientes com depressão e epilepsia são mais vulneráveis ​​a ter uma PAC fechada, a VNS também pode ajudá-los. Ao mesmo tempo, nem todos os sistemas que possuem eletrônicos usados ​​para ajudar a melhorar a vida das pessoas são necessariamente dispositivos bioeletrônicos, mas apenas aqueles que envolvem uma interface íntima e direta de sistemas eletrônicos e biológicos.

Futuro

A melhoria dos padrões e ferramentas para monitorar o estado das células em resoluções subcelulares carece de financiamento e emprego. Isso é um problema porque os avanços em outros campos da ciência estão começando a analisar grandes populações de células, aumentando a necessidade de um dispositivo que possa monitorar células nesse nível de visão. As células não podem ser usadas de muitas maneiras além de seu propósito principal, como detectar substâncias nocivas. A fusão dessa ciência com formas de nanotecnologia pode resultar em métodos de detecção incrivelmente precisos. A preservação de vidas humanas como proteção contra o bioterrorismo é a maior área de trabalho que está sendo feito em bioeletrônica. Os governos estão começando a exigir dispositivos e materiais que detectem ameaças químicas e biológicas. Quanto mais o tamanho dos dispositivos diminuir, haverá um aumento no desempenho e nas capacidades.

Veja também

Referências

links externos

A definição do dicionário de bioeletrônica no Wikcionário

• Biolectronics em Answers.com