Engenharia biológica

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Usina de etanol, uma substância orgânica com aplicações em diversos ramos da indústria.

Engenharia biológica ou bioengenharia é a aplicação dos princípios de biologia e da engenharia ao processamento de materiais, através de agentes biológicos, para prover bens e assegurar serviços.

Este ramo da engenharia aproveita também a aplicação de conhecimentos de matemática, química, física e economia, entre outros à concepção, desenvolvimento e operação de instalações ou instrumentos que permitem a utilização de organismos vivos para a produção biotecnologica.[1]

Bioengenheiro[editar | editar código-fonte]

Atuação[editar | editar código-fonte]

A atuação do bioengenheiro no Brasil se dá em geral nos hospitais, não sendo descartada sua ação em Laboratórios de Análises, clínicas e na indústria de instrumentação hospitalar, biológica e de engenharia biológica.

Equipamentos e áreas de influência da bioengenharia[editar | editar código-fonte]

Exemplo clássico do uso de equipamentos, dispositivos e sistemas de bioengenharia é a aparelhagem utilizada em hospitais nos Centros Cirúrgicos e Unidades de Terapia Intensiva em geral.

O bioengenheiro projeta e mantém funcionando equipamentos e instrumentos para substituir ou complementar, temporária ou permanentemente, a função de um órgão, por exemplo: as próteses utilizadas por seres humanos e outros animais, respiradores, monitores diversos, capnógrafos, oxímetros, equipamentos de hemodiálise, etc.

Instrumentos para diagnósticos[editar | editar código-fonte]

São os bioengenheiros atualmente os responsáveis pelo desenvolvimento de equipamentos para exames e diagnósticos por imagem como ressonância magnética nuclear, raios-X para uso clínico, tomografia computadorizada, mamógrafos, ultrasonografia, endoscópios, etc.

Equipamentos de manutenção da vida[editar | editar código-fonte]

A bioengenharia estuda e desenvolve instrumentos essenciais à manutenção da vida como esfigmomanômetros, hemodiálise, bombas infusoras ou bomba de infusão, bombas de sangue, pulmões artificiais (ventiladores), desfibriladores, incubadoras neonatais, etc.

Instrumentos para Centros Cirúrgicos e Unidades de Terapia Intensiva[editar | editar código-fonte]

Em cirurgias são utilizados equipamentos desenvolvidos por bioengenheiros: bisturis convencionais e eletrônicos, espéculos dos mais diversos, catéteres, bombas de vácuo, coaguladores eletrônicos, desfibriladores, marca passos, autoclaves etc. Também faz parte da bioengenharia a instrumentação necessária à observação, diagnóstico e análises clínicas como microscópios óticos, laparoscópios, endoscópios, cardiógrafos, eletroencefalógrafos, etc.

Análises clínicas[editar | editar código-fonte]

Os instrumentos de Laboratórios de análises clínicas desde Espectrofotômetros de Absorção Atômica até centrífugas microhematocritas, são desenvolvidos e projetados por bioengenheiros.

Outras áreas[editar | editar código-fonte]

Além da área hospitalar, a bioengenharia também pesquisa e desenvolve equipamentos metodologias e tecnologias para serem utilizadas em missões submarinas e espaciais, de instrumental para monitorar funções biológicas variadas, como circulação e respiração.

Genética[editar | editar código-fonte]

Os bioengenheiros também desenvolvem técnicas e equipamentos para a manipulação ou pesquisa genética. Por exemplo os equipamentos de eletroforese são construídos por estes cientistas, que buscam através do estudo os melhores métodos e tecnologias para construir aqueles instrumentos, porém, não é o bioengenheiro que faz a manipulação genética, nem exames clínicos.


Engenharia genética e engenharia bioquímica[editar | editar código-fonte]

Ver artigos principais: Biotecnologia e Bioinformática

Já na antiguidade eram conhecidos os processos de produção de pão e bebidas fermentadas. Também os Astecas cultivavam em lagos variedades de algas utilizadas como fontes de alimentos.

A partir do século XIX e início do século XX, com o progresso das ciências, houve grandes avanços na tecnologia das fermentações e cultura de tecidos. No final da década de 1970, a engenharia genética revolucionou a engenharia biológica "clássica" dando origem ao que denominamos "nova" Biotecnologia.

Atualmente torna-se possível, em alguns casos, "convencer" uma célula ou molécula a fazerem algo para o qual não estavam "programadas" inicialmente, utilizando-se de métodos de biologia molecular associados à Biologia, Bioquímica, Genética, Química do organismo e/ou molécula escolhido como agente de processo biotecnológico. Em geral, a engenharia genética, deve-se escolher e isolar o gene para determinado(s) produto(s)biotecnológico(s) e o agente biológico celular e em seguida inserir o gene em um vetor apropriado para então transferi-lo para o agente biológico celular(transformação). Em seguida ao processo de transformação, cultiva-se a célula na presença de agentes químicos que possam selecionar apenas as células transformadas com o vetor contendo o gene de interesse. Estas células podem ser células vegetais, microbianas, de mamíferos ou de insetos e mesmo de parasitas não-patológicos.[2]

Engenharia de bioprocessos[editar | editar código-fonte]

A engenharia de bioprocessos é uma especialização de biotecnologia, engenharia biológica, engenharia química ou engenharia agrícola. Ela lida com a concepção e desenvolvimento de equipamentos e processos para a fabricação de produtos como alimentos, rações, produtos farmacêuticos, nutracêuticos, produtos químicos e polímeros e papel a partir de materiais biológicos. A engenharia de bioprocessos é um conglomerado de matemática, biologia e design industrial, e consiste em vários espectros como projetos de biorreatores e o estudo de fermentadores. Abrange também estudar vários processos biotecnológicos utilizados nas indústrias de produção de grande escala de produto biológico para a otimização do rendimento no produto final e da qualidade do produto final, podendo incluir o trabalho dos engenheiros mecânicos, eletricistas e industrial para aplicar princípios de suas disciplinas de processos baseados no uso de células vivas ou sub componente de tais células.[3]Também é chamada de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia, Engenharia Bioquímica, Biotecnologia, e Ciências Biológicas com ênfase em Biotecnologia.

Reatores biológicos[editar | editar código-fonte]

Os reatores biológicos são recipientes onde microrganismos transformam reagentes em produtos. Os microrganismos podem estar livres ou em suportes. Por vezes, os microrganismos floculam, o que facilita a separação dos microrganismos dos produtos de reação.

Processos de separação[editar | editar código-fonte]

Após uma reação biológica os produtos da reacção têm que ser separados dos reagentes e dos microrganismos. Alguns dos processos de separação mais promissores são a ultrafiltração, a microfiltração e a diálise.

Engenharia Biomédica e engenharia de sistemas biológicos[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Engenharia Biomédica

Estas áreas da Engenharia estão em grande expansão e se dedicam ao desenvolvimento de produtos que dão suporte à produção de alimentos, materiais e energia, produção de próteses, instrumentos médicos, equipamentos e kits de diagnóstico, e ao estudo do ser humano ou de organismos de importância agropecuária do ponto de vista da engenharia biológica e bioengenharia. [4][5]

Setores importantes na engenharia biológica[editar | editar código-fonte]

Sendo clássica ou moderna, a engenharia biológica impacta os setores mais diversos de bens e serviços. Podemos citar entre outros, a produção de alimentos, bebidas, produtos químicos, energia, produtos Farmacêuticos, pesticidas, purificação da água, tratamentos de resíduos, controle de poluição.

  • Agricultura: Adubo composto, pesticidas, silagem, mudas de plantas ou de árvores, plantas transgênicas, etc.
  • Indústria química: Butanol, acetona, glicerol, ácidos, enzimas, metais, etc.
  • Eletrônica: Biossensores, etc.
  • Energia: Etanol, biogás, etc.
  • Meio ambiente: Recuperação de petróleo, tratamento do lixo, purificação da água, etc.
  • Pecuária:Embriões, animais transgênicos, etc.
  • Saúde: Antibióticos, hormônios e outros produtos farmacêuticos, vacinas, reagentes e testes para diagnóstico, células-tronco e novos tratamentos, etc.

Debates[editar | editar código-fonte]

Futuro da biotecnologia e engenharia biológica[editar | editar código-fonte]

A Biotecnologia tem provocado inúmeros debates e controvérsias, (biodiversidade, patentes, ética). Seu futuro depende dos fatores econômicos e sociais que condicionam o desenvolvimento industrial.

Referências

  1. [1]- Engenharia Biológica :definição
  2. The Recombinant Protein Handbook
  3. Bioprocess engineering- Basic concepts; Shular,Micheal A.,kargi,Fikret,Prentice Hall of India,2005
  4. [2]- Engenharia Biomédica :definição
  5. [3]- Engenharia Biomédica :definição

Ligações externas[editar | editar código-fonte]