Biyomühendislik nedir?

Transkript

1 Biyomühendislik nedir? Doç.Dr. Semra HASANÇEBİ Trakya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Genetik ve Biyomühendislik Bölümü

2

3 Biyomühendisliğin tanımı Biyomühendislik = Biological engineering, Biotechnological engineering, Biological systems engineering Yaşam bilimlerindeki problemleri çözmek için; Biyoloji, fizik, kimya, matematik, mekanik ve bilgisayar bilimlerince üretilen bilgileri kullanır Mühendislerin analitik ve sentetik metodolojisini kullanır Mühendisliğin geleneksel ekonomik ve pratik kullanım hassasiyetini de gözetir Biyomühendislik nedir? 3

4 Biyomühendislik terimi İlk kez 1954 yılında İngiliz bilim adamı Heinz Wolff tarafından kullanılmış; Biyoloji ile ilişkili herhangi bir alanın herhangi bir oranda herhangi bir mühendislik alanı ile birlikteliği olarak tanımlanmıştır Biyomühendislik nedir? 4

5 Geleneksel mühendisler, ürün, süreç veya araçların tasarımında ve analizinde fizik, matematik ve ilişkili bilimleri kullanırken Biyomühendisler, bu bilimlerin yanında canlı organizmaları farklı bir çok açıdan inceleyen bilimleri ve hızla gelişen moleküler biyolojiyi de aynı oranda kullanmaktadır Biyomühendislik nedir? 5

6 Böylece, BİYOMÜHENDİSLİK; biyoloji biliminin üstüne, bilime dayalı farklı disiplinlerle inşa edilen yeni bir uygulamalı bilim olarak doğmuştur

7 Biyoloji, sıklıkla bir sistemi mümkün olan en küçük ölçekte inceleye yönelik yaklaşımları takip ederken Mühendislik, yeni cihazlar, süreçler ve teknolojileri bulmaya yönelik klasik tasarım bakış açılarını kullanır Biyomühendislik ise yeni bir ürün/araç/süreç/teknoloji oluşturmak üzere her iki alanın da uararlandığı yaklaşımları kullanır

8 Biyomühendislik nedir? Biyoloji mühendisliği veya biyomühendislik; Biyolojinin ilkelerini, mühendisliğin araçlarını kullanarak yararlı, somut ve ekonomik açıdan değerli ürünler/teknoloji/süreçler geliştiren bilim dalıdır

9 Yaşam Bilimleri Organizmaların veya canlı sistemlerin işleyişini anlamak Organizmaları işleten biyomekanizmaları keşfetmek Medikal, endüstriyel veya tarımsal proseslerin geliştirilmesini sağlayacak biyolojik bilgileri üretmek Biyomühendislik nedir? 9

10 Mühendislik Problemi görmek, pratik bir çözüm yolu geliştirmek Matematiksel ve bilimsel yöntemlerle hassas ve tekrarlanabilir uygulamalar geliştirmek Teknik ve ekonomik kısıtları minimize etmek Biyomühendislik nedir? 10

11 Biyomühendislik = Biyomedikal Mühendislik? Biyomühendislik ile biyomedikal mühendislik aynı kavramlar değildir. Bununla birlikte ikisi arasındaki fark çok da açık değildir. Bir çok üniversitede biyomühendislik ve biyomedikal mühendislik birbiri yerine kullanılmaktadır Biyomühendislik nedir? 11

12 Biyomühendislik ve Biyomedikal Mühendisliği Hem biyomühendislik hem de biyomedikal mühendislik çok sayıda ve eşdeğerde öneme sahip alt disiplinden oluşmaktadır, aralarında ciddi bir ayrım yapmak zordur. Bu iki disiplinin de esas can alıcı ortak yanı aynı amaca yönelik oluşları ve aynı araçları kullanışlarıdır. Sorun çözücü fikir hem yaşam bilimcilerden hem de mühendislerden aynı zamanda gelir ve bütünleştirici düşünce ile hayata geçer Biyomühendislik nedir? 12

13 Bütünleştirici düşünce Alexander Fleming (mikrobiyolog) Howard Florey ve Ernst Chain (kimya mühendisi, farmakolog) Biyomühendislik nedir? 13

14 Biyomühendislik > Biyomedikal Mühendislik Biyomedikal mühendislik; Sağlık endüstrisindeki taleplere cevap vermek, sorunlara çözüm üretmek ve biyolojik işleyişin çözümlenmesini sağlayacak, çok disiplinli mühendislik uygulamaları. Yeni tıbbi araç - gereçler geliştirmek, tedavi ve tanıya yönelik araçların dizaynı, fizyolojik model sistemleri geliştirmek biyomedikal mühendislğin alanıdır. Biyomühendislik; İlaç ve gıda katkıları vb endüstrinin gereksinim duyduğu biyolojik hammaddelerin geliştirilmesi ve üretimi (biyolojik proseslerin), biyo-nanoteknolojik araç ve ürünlerin geliştirilmesi ve üretimi, biyo-enerji üretimi gibi bir çok farklı alanda biyo-uygulamaları kapsar. Bununla birlikte sağlık, çevre ve iklim sorunlarına çözüm/analiz sağlayacak yapısal ve endüstriyel cihazların geliştirilmesi de biyomühendisliğin kapsamı içindedir.

15 Biyomühendislik nedir? 15

16 Biyomühendislik nedir? 16

17 Biyomühendislik nedir? 17

18 Biyomühendislik > Biyomedikal mühendislik Prof. Doug Laufenberg a (MIT Biyomühendislik Böl. Başkanı) göre; Biyomühendislik, moleküler düzeyde değişen muazzam derinlik ve komplekslikteki canlı sistemlere mühendislik ilkelerini uygulayan daha geniş bir alandır Biyomühendislik nedir? 18

19 Biyomühendislik nedir? 19

20 Akıllı Aşı Tasarımı Biyomühendislik nedir? 20

21 Biyomühendislik nedir? 21

22 ABET: Mühendislik ve Teknoloji Akreditasyon Kurulu ABET e göre, Biyomedikal mühendislik ve biyomühendislik bölümlerinde verilmesi gereken dersleri şöyle tarif eder; Biomedikal mühendislikte, insan fizyolojisini içeren ve canlı sistemler üzerinde ölçme yetisi veren yaşam bilimleri dersleri olmalıdır Biyomühendislikte ise; fizyolojinin şart olmadığı yaşam bilimleri dersleri ile hem canlı hem de cansız sistemlerde ölçüm yapabilme yetisi kazandıran dersler olmalıdır Temel mühendislik dersleri olan termodinamik, akışkanlar mekaniği, kinetik, elektronik ve malzeme dersleri ise her iki bölümde de yer almalıdır Biyomühendislik nedir? 22

23 Biyoteknoloji Mühendislik bilimlerinden ve yöntemlerinden yararlanarak canlı organizmalardan ürün ve hizmet üretmek Biyomühendislik ile biyoteknoloji arasındaki fark?

24 Biyoteknoloji Biyomühendislik > Biyoteknoloji Biyomühendislik Biyomühendislik nedir? 24

25 Biyomühendislik Uygulamaları Biyomühendislik çok sayıda temel ve uygulamalı bilimlerin bilgi ve birikimini kullanarak bir çok yenililkçi ürün/hizmet/süreç üretir. Fizik, kimya, biyoloji, moleküler biyoloji, kütle ve ısı transferi, biyokatalitik, kinetik, biyomekanik, genetik mühendisliği, biyoenformatik, biyoreaktör tasarımı, termodinamik, akışkanlar mekaniği ve polimer bilimini kullanır. Medikal cihazlar, tanı ekipmanları, biyo-uyumlu malzemeler, yenilenebilir biyoenerji, ekolojik malzemeler gibi insan yaşam standardını ve kalitesini artırıcı ürünler geliştirir. Ayrıca biyomühendisler, biyomimik de denilen biyolojik sistemleri taklit eden, kimyasal veya mekanik ürünlerin yerine biyolojik sistemlerle daha uyumlu ürünler/ekipmanlar da geliştirir Biyomühendislik nedir? 25

26 Biyoloji Biyomühendisliğin yararlandığı alanlar Moleküler biyoloji Fizik Kimya Matematik Tıp Farmakoloji Malzeme mühendisliği Kimya mühendisliği Elektrik ve elektronik mühendisliği Bilgisayar bilimleri Bilgisayar mühendisliği Makine mühendisliği Ziraat mühendisliği Çevre mühendisliği Medical science Bioengineering Agriculture Biyomühendislik nedir? 26

27 Biyomühendisliğin temel alanları Genetik mühendisliği: Sentetik biyoloji, gen transferi. Hücre ve doku mühendisliği: Doku kültürü, hücre biyolojisi, metabolik mühendislik Biyoproses mühendisliği: Biyoproses tasarımı, biyokataliz, biosayırım, biyoenerji, biyoenformatik Biyomedikal mühendislik: Biyomedikal teknoloji, biyomedikal tanı, biyomedikal terapi, biyomekanik ve biyomalzemeler Biyomimetri : Zor olan yapay sistemlerin tasarımındaki problemleri çözmek için canlı sistemlerden yararlanır Biyomühendislik nedir? 27

28 Biyomühendislik nedir? 28