Что такое биоинженерия кратко

Обновлено: 08.07.2024

Биоинженерия или биомедицинская инженерия (англ. bioengineering ) — направление науки и техники, развивающее применение инженерных принципов в биологии и медицине [1] .

Сфера деятельности биоинженерии простирается от создания искусственных органов с помощью технических средств или поиска способов выращивания органов и тканей методами регенеративной медицины для компенсации пониженных либо утраченных физиологических функций (биомедицинская инженерия) и до разработки генетически модифицированных организмов, например, сельскохозяйственных растений и животных (генетическая инженерия), а также молекулярного конструирования соединений с заданными свойствами (белковая инженерия, инженерная энзимология). В немедицинских аспектах биоинженерия тесно соприкасается с биотехнологией [1] .

Источник

Примечания

Разделы биологии
Инженерия
Биомедицина

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Биоинженерия" в других словарях:

биоинженерия — биоинженерия … Орфографический словарь-справочник

биоинженерия — сущ., кол во синонимов: 1 • биология (73) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Биоинженерия — направленная модификация свойств живых организмов, осуществляемая на генетическом и/или эпигенетическом уровне. Применяется к микроорганизмам, растениям и животным. Источник: ВП П8 2322. Комплексная программа развития биотехнологий в Российской … Официальная терминология

Биоинженерия — * біяінжынерыя * bioengineering научно практическая дисциплина, базирующаяся на достижениях физики, математики, химии, биологии и других областей, изучающих жизнь. В Б. используется систематический, количественный и интегрированный подход к… … Генетика. Энциклопедический словарь

биоинженерия — Термин биоинженерия Термин на английском bioengineering Синонимы биомедицинская инженерия Аббревиатуры Связанные термины биодеградируемые полимеры, биомедицинские микроэлектромеханические системы, биомиметика, биомиметические наноматериалы,… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

биоинженерия — Bioengineering Биоинженерия (биомедицинская инженерия) Инженерная дисциплина, использующая накопленные знания и опыт для нахождения и решения проблем биологии и медицины. Предусматривает углубление знаний в области инженерии, биологии и… … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

биоинженерия — ж. Создание новых пород животных и сортов растений с определёнными свойствами путём воздействия на живые организмы генетическими и биохимическими методами; генная инженерия. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

биоинженерия — биоинжен ерия, и … Русский орфографический словарь

Биоинженерия или биологическая инженерия — направление науки и техники, развивающее применение инженерных принципов в биологии и медицине.

Биоинженерия (включая инженерию биологических систем) — это применение понятий и методов биологии (и, во вторую очередь, физики, химии, математики и информатики) для решения актуальных проблем связанных с науками о живых организмах или их приложениями, с использованием аналитических и синтетических методологий инженерного дела, а также его традиционной чувствительности к стоимости и практичности найденных решений. В связи с этим, в то время как традиционное инженерное дело применяет физику и математику для анализа, проектирования и изготовления неживых инструментов, структур и процессов, биологическая инженерия использует, в основном, быстро развивающуюся сферу молекулярной биологии для изучения и развития применения живых организмов.

Связанные понятия

Биомедици́нская инженери́я (биоинженери́я, англ. bioengineering) — одно из направлений науки и техники, изучающее и развивающее применение инженерных принципов и концепций в сфере медицины и биологии для создания искусственных органов, для компенсации недостаточности физиологических функций (биомедицинская инженерия) до создания генетически модифицированных организмов, в том числе, культурных растений и сельскохозяйственных животных (генетическая инженерия), а также молекулярного моделирования и.

Регенеративная медицина — восстановление пораженной болезнью или повреждённой (травмированной) ткани с помощью активации эндогенных стволовых клеток или с помощью трансплантации клеток (клеточной терапии).

Биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.

Синтети́ческая биоло́гия (англ. synthetic biology) — новое научное направление в биологии, занимающееся проектированием и созданием биологических систем с заданными свойствами и функциями, в том числе и тех, которые не имеют аналогов в природе.

Упоминания в литературе

13. Инженерная наука имеет множество направлений – космическая инженерия, судебная инженерия, компьютерная инженерия, биоинженерия , инжиниринг в области искусства, медицины, социоинжиниринг и т. п.

Связанные понятия (продолжение)

Вычислительная биология — это междисциплинарный подход, использующий достижения информатики (и вычислительной техники), прикладной математики и статистики для решения проблем, поставляемых биологией. Главными областями в биологии, которые.

Нау́чно-иссле́довательская лаборато́рия — лаборатория для проведения экспериментов и научных исследований учёных и исследователей. Может быть присоединенной к ВУЗу или НИИ.

Тканевая инженерия (англ. tissue engineering) — подход к созданию имплантируемых тканей и органов, использующий фундаментальные структурно-функциональные взаимодействия в нормальных и патологически измененных тканях при создании биологических заместителей для восстановления или улучшения функционирования тканей. Тканеинженерные конструкции представляют собой биомедицинский клеточный продукт, который состоит из клеток (клеточных линий), биосовместимого материала и вспомогательных веществ, и означают.

Космическая биология (космобиология) — наука, изучающая возможности жизни в условиях космического пространства и при полётах на космических летательных аппаратах, а также принципы построения биологических систем обеспечения жизнедеятельности членов экипажей космических кораблей и станций. Рассматривает отсутствие влияния на организм силы тяжести, возможность существования организмов в вакууме и т. п.

Молекуля́рная биоло́гия — комплекс биологических наук, изучающих механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации, строение и функции сложных высокомолекулярных соединений, составляющих клетку: нерегулярных биополимеров (белков и нуклеиновых кислот).

Нейрохимия — раздел биохимии, изучающий химические и клеточные механизмы деятельности нервной системы.

Нанотехноло́гия — область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.

Биология развития — раздел современной биологии, изучающий процессы индивидуального развития (онтогенеза) организма.

Компьютерная модель (англ. computer model), или численная модель (англ. computational model) — компьютерная программа, работающая на отдельном компьютере, суперкомпьютере или множестве взаимодействующих компьютеров (вычислительных узлов), реализующая представление объекта, системы или понятия в форме, отличной от реальной, но приближенной к алгоритмическому описанию, включающей и набор данных, характеризующих свойства системы и динамику их изменения со временем.

Биоорганическая химия — наука, которая изучает связь между строением органических веществ и их биологическими функциями. Объектами изучения являются биологически важные природные и синтетические соединения, такие как биополимеры, витамины, гормоны, антибиотики, феромоны, сигнальные вещества, биологически активные вещества растительного происхождения, а также синтетические регуляторы биологических процессов (лекарственные препараты, пестициды и др.). Как самостоятельная наука сформировалась во второй.

Физиоло́гия челове́ка и живо́тных (от греч. φύσις — природа, греч. λόγος — учение) — это наука о функциональной активности животных организмов, в том числе и человека, использующая для её изучения и объяснения методы и понятия биологии, физики, химии, математики и кибернетики.

Ядерная инженерия — это ветвь инженерии, связанная с применением пробоя (деления), а также слияния атомных ядер и другими операциями в субатомной физике, базирующаяся на ядерной физике. В субполе ядерной физики, это в частности включает взаимодействие и поддержку систем и компонентов, таких как ядерные реакторы, ядерные электростанции и/или ядерное оружие. Поле деятельности включает в себя также медицину и применяется в (особенно ионизирующей) радиации, ядерной безопасности, тепловом транспорте.

Генетическая инжене́рия (генная инженерия) — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами, введения их в другие организмы и выращивания искусственных организмов после удаления выбранных генов из ДНК. Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, генетика, микробиология.

Структурная биология — раздел молекулярной биологии, биохимии и биофизики, занимающийся изучением структуры биологических макромолекул, в частности белков и нуклеиновых кислот.

Системная инженерия — междисциплинарный подход и средства для создания успешных систем; междисциплинарный подход, охватывающий все технические усилия по развитию и верификации интегрированного и сбалансированного в жизненном цикле множества системных решений, касающихся людей, продукта и процесса, которые удовлетворяют потребности заказчика.

Математическая биология — это междисциплинарное направление науки, в котором объектом исследования являются биологические системы разного уровня организации, причём цель исследования тесно увязывается с решением некоторых определённых математических задач, составляющих предмет исследования. Критерием истины в ней является математическое доказательство. Основным математическим аппаратом математической биологии является теория дифференциальных уравнений и математическая статистика.

Нейробиология — наука, изучающая устройство, функционирование, развитие, генетику, биохимию, физиологию и патологию нервной системы. Изучение поведения является также разделом нейробиологии, которая всё сильнее проникает в сферы психологии и другие науки.

О́бщая биоло́гия (англ. General Biology, нем. Allgemeine Biologie) — наука (научная дисциплина, биологическая область знания, а также соответствующая учебная дисциплина), изучающая основные и общие для всех организмов закономерности жизненных явлений. Задача общей биологии — выявление и объяснение общего, одинаково верного для всего многообразия организмов, общие закономерности развития природы, сущность жизни, её формы и развитие. Так как общая биология включает в себя ряд других самостоятельных.

Криобиология (от греч. κρύος — холод, bios — жизнь и logos — наука) — раздел биологии, в котором изучаются эффекты воздействия низких температур на живые организмы. На практике, в рамках криобиологии занимаются исследованиями биологических объектов или систем при температурах ниже нормальных. В качестве объектов могут служить белки́, клетки, ткани, органы, или целые организмы. Используются диапазон температур от умеренно низких до криогенных.

Национальный институт психического здоровья (англ. National Institute of Mental Health, NIMH) — институт, находящийся в ведении высших федеральных органов государственной власти США, и крупнейшая исследовательская организация в мире, специализирующаяся на изучении психических расстройств. Одна из 27 организаций Национальных институтов здравоохранения, которые, в свою очередь, находятся в ведении Департамента здравоохранения и социальных служб США.

Белковая инженерия (англ. Protein engineering) — раздел биотехнологии, который занимается разработкой полезных или ценных белков. Это относительно новая дисциплина, которая направлена на исследование фолдинга белков и принципов модификации и создания белков.

Научное исследование — процесс изучения, эксперимента, концептуализации и проверки теории, связанной с получением научных знаний.

Физи́ческие нау́ки — термин, изредка использующийся для обозначения той части естественных наук, которые не изучают живую природу. К ним относится физика как наука об общих свойствах движения и химия как наука о строении вещества, а также такие науки как астрономия и геология, изучающие конкретные системы. К физическим наукам принадлежит также большое количество междисциплинарных наук: материаловедение, геофизика и т. п.

Вирусология — раздел микробиологии, изучающий вирусы, их морфологию, физиологию, генетику, а также эволюцию вирусов и вопросы экологии. Медицинская и ветеринарная вирусология прежде всего рассматривают вирусы, поражающие человека и животных, изучает их роль в развитии инфекционных и онкологических заболеваний, определяет способы диагностики, терапии и профилактики вирусных заболеваний.

Медицинская генетика — область медицины, наука, которая изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предрасположенности и условий окружающей среды.

Постдокторантура (постдокторат, постдок) — в странах Западной Европы, Америки, в Австралии научное исследование, выполняемое учёным, недавно получившим степень PhD.

Биометрия, или биологическая статистика, — научная отрасль на стыке биологии и вариационной статистики, связанная с разработкой и использованием статистических методов в научных исследованиях (как при планировании количественных экспериментов, так и при обработке экспериментальных данных и наблюдений) в биологии, медицине, здравоохранении и эпидемиологии.

Структурная химия — раздел, область химии, изучающая связь различных физических и физико-химических свойств различных веществ с их химическим строением и реакционной способностью. Структурная химия рассматривает не только геометрическое строение молекул; изучению подвергается следующее — длины химических связей, валентные углы, координационные числа, конформации и конфигурации молекул; эффекты их взаимного влияния, ароматичность.

Молекулярная биофизика — раздел биофизики, изучающий физическую структуру биологически важных молекул, прежде всего белков и нуклеиновых кислот, и физические процессы, лежащие в основе их функционирования с целью выяснения связи физической структуры и свойств с выполняемой ими в организме функцией. Является междисциплинарной наукой, включающей в себя методы и исследования в таких областях, как биохимия, генетика, физика, компьютерное моделирование и так далее. Молекулярная биофизика изучает структурные.

Иммунохимия — раздел иммунологии; изучает химические основы иммунитета. Основные проблемы — изучение строения и свойств иммунных белков — антител, природных и синтетических антигенов, а также выявление закономерностей взаимодействия между этими главными компонентами иммунологических реакций у разных организмов.

Микрогидродинамика — междисциплинарная наука, описывающая поведение малых (порядка микро и нанолитра) объёмов и потоков жидкостей. Микрогидродинамика находится на стыке физики, гидравлики, динамики, химии, биологии и инженерных знаний.

Фото́ника — дисциплина, занимающаяся фундаментальными и прикладными аспектами работы с оптическими сигналами, а также созданием на их базе устройств различного назначения.

Наномедицина — медицинское применение нанотехнологии. Простирается от медицинского применения наноматериалов до наноэлектронных биосенсоров и даже возможного применения молекулярной нанотехнологии в будущем.

Радиобиология, или радиационная биология — наука, изучающая действие ионизирующих и неионизирующих излучений на биологические объекты (биомолекулы, клетки, ткани, организмы, популяции). Особенностью этой науки является строгая измеряемость воздействующего фактора, что обусловило развитость математических методов исследования. Другой особенностью радиобиологии является востребованность её прикладных приложений — в медицине и в радиационной защите.

Национальный институт естественных наук (яп. 自然科学研究機構 ) — японская межуниверситетская научно-исследовательская корпорация, состоящая из пяти институтов: Национальная астрономическая обсерватория, Национальный институт термоядерных наук, Национальный институт фундаментальной биологии, Национальный институт физиологических наук и Институт молекулярных наук. Была основана в 2004 году с целью развития естественных наук в Японии.

Искусственная химия является компьютерной моделью для имитации различных типов систем. Искусственная химия в некотором роде напоминает химическую реакцию, что объясняет её название. Основная область применения искусственной химии - искусственная жизнь, но метод может рассматриваться как универсальный с применением во многих областях, таких как химия, экономика, социология и лингвистика.

Искусственная жизнь (англ. a-life, от artificial life) — изучение жизни, живых систем и их эволюции при помощи созданных человеком моделей и устройств. Данная область науки изучает механизм процессов, присущих всем живым системам, невзирая на их природу. Хотя этот термин чаще всего применяется к компьютерному моделированию жизненных процессов, он также подходит и к жизни в пробирке (англ. wet alife), изучению искусственно созданных белков и других молекул. Для простоты эта статья описывает компьютерную.

Дисциплина, изучающая способы использования организмов для решения технологических задач, - вот что такое биотехнология. А проще говоря, это наука, которая изучает живые организмы в поисках новых способов для обеспечения человеческих потребностей. Например, генная инженерия или клонирование – это новые дисциплины, которые используют с одинаковой активностью как организмы, так и новейшие компьютерные технологии.

Биотехнология: кратко

Эта дисциплина дала человечеству возможность улучшить качество пищевых продуктов, увеличить продолжительность жизни и продуктивность живых организмов - вот что такое биотехнология.

На основе новых научно-технологических подходов были разработаны методы биотехнологии, которые заключаются в двух основных позициях:

Крупномасштабном и глубинном культивировании биологических объектов в периодическом постоянном режиме.
Выращивании клеток и тканей в особых условиях.

Новые методы биотехнологии позволяют манипулировать генами, создавать новые организмы или менять свойства уже существующих живых клеток. Это дает возможность более обширно использовать потенциал организмов и облегчает хозяйственную деятельность человека.

История биотехнологии

Как бы это странно ни звучало, но свои истоки биотехнология берет с далекого прошлого, когда люди только начинали заниматься виноделием, хлебопечением и другими способами приготовления пищи. К примеру, биотехнологический процесс брожения, в котором активно участвовали микроорганизмы, был известен еще в древнем Вавилоне, где широко применялся.

Как науку, биотехнологию стали рассматривать только в начале XX века. Ее основоположником стал французский ученый, микробиолог Луи Пастер, а сам термин впервые ввел в обиход венгерский инженер Карл Эреки (1917 год). XX век был ознаменован бурным развитием молекулярной биологии и генетики, где активно применялись достижения химии и физики. Одним из ключевых этапов исследования стала разработка методов культивирования живых клеток. Изначально для промышленных целей начинали выращивать только грибы и бактерии, но спустя несколько десятилетий ученые могут создавать любые клетки, полностью управляя их развитием.

В начале XX века активно развивалась бродильная и микробиологическая промышленность. В это время предпринимаются первые попытки по налаживанию производства антибиотиков. Разрабатываются первые пищевые концентраты, контролируется уровень ферментов в продуктах животного и растительного происхождения. В 1940 году ученым удалось получить первый антибиотик – пенициллин. Это стало толчком к развитию промышленного производства лекарств, возникает целая отрасль фармацевтической промышленности, что представляет собой одну из ячеек современной биотехнологии.

Биоинженерия

На вопрос о том, что такое биотехнология, основная часть населения без сомнений ответит, что это не что иное, как генная инженерия. Отчасти это правда, но инженерия лишь часть обширной дисциплины биотехнологий.

Биоинженерия – это дисциплина, основная деятельность которой направлена на укрепление человеческого здоровья посредством объединения знаний из области инженерии, медицины, биологии и применения их на практике. Полное название этой дисциплины – биомедицинская инженерия. Главная ее специализация – решение медицинских проблем. Применение биотехнологий в медицине позволяет моделировать, разрабатывать и изучать новые субстанции, разрабатывать фармацевтические препараты и даже избавлять человека от врожденных заболеваний, что передаются по ДНК. Специалисты в этой области могут создавать приборы и оборудование для проведения новых процедур. Благодаря применению биотехнологий в медицине были разработаны искусственные суставы, кардиостимуляторы, протезы кожи, аппараты искусственного кровообращения. При помощи новых компьютерных технологий специалисты в области биоинженерии могут создавать белки с новыми свойствами при помощи компьютерного моделирования.

Биомедицина и фармакология

Развитие биотехнологий дало возможность по-новому посмотреть на медицину. Нарабатывая теоретическую базу о человеческом организме, специалисты в этой области имеют возможность использовать нанотехнологии для изменения биологических систем. Развитие биомедицины дало толчок для появления наномедицины, основная деятельность которой заключается в слежении, исправлении и конструировании живых систем на молекулярном уровне. К примеру, адресная доставка лекарств. Это не курьерская доставка от аптеки до дома, а передача препарата непосредственно к больной клетке организма.

Также развивается и биофармакология. Она изучает эффекты, которые оказывают вещества биологического или биотехнологического происхождения на организм. Исследования этой области знаний сосредоточены на изучении биофармацевтических препаратов и разработке способов для их создания. В биофармакологии лечебные средства получают из живых биологических систем или тканей организма.

Биоинформатика и бионика

Но биотехнологии – это не только учение о молекулах тканей и клеток живых организмов, это еще и применение компьютерных технологий. Таким образом, имеет место биоинформатика. Она включает в себя совокупность таких подходов, как:

Геномная биоинформатика. То есть методы компьютерного анализа, которые применяются в сравнительной геномике.
Структурная биоинформатика. Разработка компьютерных программ, которые предсказывают пространственную структуру белков.
Вычисление. Создание вычислительных методологий, которые могут управлять биологическими системами.

В этой дисциплине вместе с биологическими методами используются методы математики, статистических вычислений и информатики. Как в биологии используются приемы информатики и математики, так и в точных науках сегодня могут использовать учение об организации живых организмов. Как в бионике. Это прикладная наука, где в технических устройствах применяются принципы и структуры живой природы. Можно сказать, что это своеобразный симбиоз биологии и техники. Дисциплинарные подходы в бионике рассматривают с новой точки зрения как биологию, так и технику. Бионика рассматривала сходные и отличительные черты этих дисциплин. Эта дисциплина имеет три подвида - биологический, теоретический и технический. Биологическая бионика изучает процессы, которые происходят в биологических системах. Теоретическая бионика строит математические модели биосистем. А техническая бионика применяет наработки теоретической бионики для решения различных задач.

Как видно, достижения биотехнологий широко распространены в современной медицине и здравоохранении, но это лишь вершина айсберга. Как уже было сказано, биотехнология начала развиваться с того момента, как человек стал готовить себе пищу, а после широко применялась в сельском хозяйстве для выращивания новых селекционных культур и вывода новых пород домашних животных.

Клеточная инженерия

Одним из самых важных методов в биотехнологии является генная и клеточная инженерия, которые сосредоточены на создании новых клеток. С помощью этих инструментов человечество получило возможность создавать жизнеспособные клетки из совершенно разных элементов, принадлежащих различным видам. Таким образом, создается новый не существующий в природе набор генов. Генная инженерия дает возможность человеку получить желаемые качества от модифицированных клеток растений или животных.

Особенно ценятся достижения генной инженерии в сельском хозяйстве. Это позволяет выращивать растения (или животных) с улучшенными качествами, так называемые селекционные виды. Селекционная деятельность основана на отборе животных или растений с ярко выраженными благоприятными признаками. После эти организмы скрещивают и получают гибрид с требуемой комбинацией полезных признаков. Конечно, на словах все звучит просто, но получить искомый гибрид достаточно сложно. В реальности можно получить организм только с одним или несколькими полезными генами. То есть к исходному материалу добавляется лишь несколько дополнительных качеств, но даже это позволило сделать огромный шаг в развитии сельского хозяйства.

Селекция и биотехнологии дали возможность фермерам повысить урожайность, сделать плоды более крупными, вкусными, а главное, стойкими к морозам. Не обходит селекция стороной и животноводческую сферу деятельности. С каждым годом появляются новые породы домашних животных, которые могут давать больше поголовья и продуктов питания.

Достижения

В создании селекционных растений ученые выделяют три волны:

Даже в животноводстве перспективы биотехнологии поражают. Уже давно создаются животные, которые имеют трансгенный ген, то есть обладают каким-либо функциональным гормоном, например гормон роста. Но это были лишь начальные эксперименты. В результате исследований были выведены трансгенные козы, которые могут вырабатывать белок, который останавливает кровотечение у больных, страдающих плохой свертываемостью крови.

В конце 90-х годов прошлого века американские ученые вплотную занялись клонированием клеток эмбрионов животных. Это позволило бы выращивать скот в пробирках, но сейчас этот метод все еще нуждается в доработке. Зато в ксенотрансплантации (пересадка органов одних видов животным другим) ученые в области прикладной биотехнологии достигли существенного прогресса. К примеру, в качестве доноров можно использовать свиней с геномом человека, тогда наблюдается минимальный риск отторжения.

Пищевая биотехнология

Как уже было упомянуто, первоначально методы биотехнологических исследований стали применять в пищевом производстве. Йогурты, закваски, пиво, вино, хлебобулочные изделия – это продукты, полученные при помощи пищевой биотехнологии. Этот сегмент исследования включает в себя процессы, направленные на изменение, улучшение или создание конкретных характеристик живых организмов, в частности бактерий. Специалисты этой области знаний занимаются разработкой новых методик по изготовлению различных продуктов питания. Ищут и улучшают механизмы и методы их приготовления.

Еда, которую человек ест каждый день, должна быть насыщена витаминами, минералами и аминокислотами. Однако по состоянию на сегодняшний день, согласно данным ООН, существует проблема обеспечения человека продуктами питания. Почти половина населения не имеет должного количества пищи, 500 миллионов голодают, четверть населения планеты питаются недостаточно качественными продуктами.

Сегодня на планете проживает 7,5 миллиарда человек, и если не принимать необходимых действий по повышению качества и количества продуктов питания, если этим не заниматься, то люди в развивающихся странах станут страдать от губительных последствий. И если можно заменить липиды, минералы, витамины, антиоксиданты продуктами пищевой биотехнологии, то заменить белок практически невозможно. Более 14 миллионов тонн белка каждый год не хватает, чтобы обеспечить потребности человечества. Но здесь на помощь приходят биотехнологии. Современное белковое производство строится на том, что искусственно формируются белковые волокна. Их пропитывают необходимыми веществами, придают форму, соответствующий цвет и запах. Этот подход дает возможность заменить практически любой белок. А вкус и вид ничем не отличаются от естественного продукта.

Клонирование

Важной областью знаний в современных биотехнологиях является клонирование. Вот уже на протяжении нескольких десятилетий ученые пытаются создать идентичных потомков, не прибегая к половому размножению. В процессе клонирования должен получиться организм, который похож на родительский не только внешне, но и генной информацией.

В природе процесс клонирования распространен среди некоторых живых организмов. Если у человека рождаются однояйцевые близнецы, то их можно считать естественными клонами.

Моральный аспект

Несмотря на то что основы биотехнологии могут оказать решающее влияние на развитие всего человечества, о таком научном подходе плохо отзывается общественность. Подавляющая часть современных религиозных деятелей (да и некоторые ученые) пытаются предостеречь биотехнологов от чрезмерного увлечения своими исследованиями. Особенно остро это касается вопросов генной инженерии, клонирования и искусственного размножения.

С одной стороны, биотехнологии представляются яркой звездой, мечтой и надеждой, которые станут реальными в новом мире. В будущем эта наука подарит человечеству множество новых возможностей. Станет возможным преодоление смертельных болезней, устранятся физические проблемы, и человек, рано или поздно, сможет достигнуть земного бессмертия. Хотя, с другой стороны, на генофонде может сказаться постоянное употребление генномодифицированных продуктов или появление людей, которых создали искусственно. Появится проблема изменения социальных структур, и, вполне вероятно, придется столкнуться с трагедией медицинского фашизма.

Вот что такое биотехнология. Наука, которая может подарить блестящие перспективы человечеству путем создания, изменения или улучшения клеток, живых организмов и систем. Она сможет подарить человеку новое тело, и мечта о вечной жизни станет реальностью. Но за это придется заплатить немалую цену.

Биотехнологии: что это такое и зачем это нужно

Система наук в XXI веке стала кластерной. Это значит, что сегодня в науке происходит диффузия различных специальностей. Например, биотехнологии объединили биологию, генную инженерию и генетику.

Биотехнологии — это использование живых организмов, их отдельных составляющих (ДНК, микроорганизмов, клеток и их частей) или продуктов их жизнедеятельности для производства продуктов и решения технических задач.

Сегодня существуют три главных вектора работы биотехнологов:

сельское хозяйство, в частности создание ГМО

энергетика и промышленность, например получение биотоплива или производство веществ, способных к деградации токсических отходов

медицина — специалисты в области биотехнологий работают над созданием препаратов для лечения тяжелых и неизлечимых заболеваний

Продукты и препараты, которые изобретают биотехнологи, маркируются разными цветами:

Зеленый: разработка продуктов, способных поддерживать здоровье человека и исключить опасные заболевания. Для этого создаются модифицированные виды растений и продукты с повышенным содержанием протеина и микроэлементов
Красный: здесь речь идет в основном о новейших препаратах, изобретаемых фармакологами. Эти лекарства призваны бороться с опасными заболеваниями
Белый: минимизация антропогенного фактора при изобретении биотоплива, исключающего нанесение вреда окружающей среде
Синий: использование морских организмов. Задача ученых состоит в создании таких сырьевых групп, которые максимально защищают окружающую среду и самого человека

Биотехнологии для здоровья

Ключевое направление в биотехнологиях — биомедицина. Биомедики занимаются разработкой новых лекарственных средств, выделением и культивацией стволовых клеток для клеточной терапии и восстановления поврежденных тканей и даже органов, изучением процессов старения и злокачественной трансформации клеток. Более глубокое молекулярное понимание механизмов, лежащих в основе болезни, позволяет развиваться генной терапии и клеточной инженерии.

Что конкретно происходит в биомедицинской отрасли?

Редактирование генов. Сегодня проводятся эксперименты по редактированию генов в самом теле человека. В сентябре 2018 года Sangamo Therapeutics из Ричмонда, обнародовали информацию о введении редактирующих гены ферментов пациенту, организм которого не справляется с расщеплением сложных сахаров. Как врач не могу давать оценку исследованию, пока не будет установлено, что это безопасно для жизни и здоровья пациентов.

Лекарство против рака. Изучение влияния бактериальных культур на процесс онкологии подтолкнуло специалистов к работе над препаратом, приостанавливающим развитие злокачественных образований в организме. Таким лекарством является Блеомицин. Он создан на основе микроорганизма Streptomyces verticilliis, имеющего гликопептидную природу. Активные вещества препарата проникают внутрь опухолевых клеток и приводят в беспорядок процесс изменения РНК и ДНК.

Другие препараты. К биотехнологическим знаниям можно отнести открытие десятков тысяч противогрибковых, антибактериальных, гормоносодержащих лекарственных средств, выведенных учеными за несколько десятилетий. Антибиотики не просто борются с инфекциями, они разрушают весь процесс, не вызывая формирования резистентности микроорганизмов к веществам препаратов. Биотехнологи подумали и о заболеваниях печени, разработав препарат на основе аминокислот, глутамата и аспартата. А комбинаторные свойства препарата с натрием и калием положительно влияют на функции сердца, поджелудочной железы.

Биоинженерия в офтальмологии

За последние 20 лет в секторе произошли важные для пациентов изменения: появились генно-инженерные, клеточные, тканевые, иммунобиологические и цифровые технологии.

Новаторские разработки в области офтальмологии:

Биопротезирование и бионический глаз

Фемтосекундная методика коррекции близорукости и астигматизма за 25 секунд ReLEx SMILE (англ. Small Incision Lenticule Extraction)

Сверхточные микроскопы с 3D-визуализацией и ультратонкие инструменты, которые повышают точность и эргономику работы хирурга

Доставка лекарств внутрь полостей и клеток тканей глаза

Спектральные томографы, создающие точную визуализацию структур высокого качества за кратчайшее время

Биологические ткани — выращенные или напечатанные. В будущем они смогут заменять изношенные ткани

Мультифокальные искусственные хрусталики, которые освобождают человека от ношения очков, возвращая контраст и остроту зрению

Электронный глаз, сохраняющий остаточное зрение и поддерживающий функцию ориентирования в пространстве

Что еще почитать по теме:

Подписывайтесь и читайте нас в Яндекс.Дзене — технологии, инновации, эко-номика, образование и шеринг в одном канале.

На фоне технологического прогресса активно начала развиваться молодая наука — биотехнология. Она изучает способы применения живых организмов для решения технологических задач. В этой области существует более десятка направлений, каждое из которых дало начало разнообразным специализациям. Одной из самых интересных, востребованных сегодня считается профессия биоинженер. Для ее получения нужно закончить профильный ВУЗ, освоить массу теоретических знаний, овладеть множеством практических навыков. В ближайшие 10-15 лет специальность обещает стать одной из наиболее перспективных.

Особенности специальности биоинженерия

Биоинженер — это ученый, который занимается взаимосвязью физики, химии, биологии, генной инженерии. Также он выявляет способы применения по отношению к ним компьютерных технологий.

Целью его работы является обоснованное и специальное изменение свойств живых организмов. Он изучает данные различных биологических элементов, характеристики и особенности продуктов их жизнедеятельности. Далее он анализирует полученные показатели и пытается понять, как это может помочь людям в решении проблем генетики, медицины, фармакологии.

Ученые, которые занимаются биоинженерией, работают с живыми системами, но при этом используют передовые технологии. В зависимости от направления деятельности они могут принимать участие в разработке приборов, вакцин, лекарств, лечебных методик, профилактических мероприятий. Одной из самых популярных специализаций биоинженерии является генная инженерия.

В перечень достижений представителей профессии входят: кардиостимуляторы, МРТ, искусственные суставы и конечности, протезы кожи и сосудов, приборы искусственного кровообращения и гемодиализа.

Биоинженерия — передовое полезное направление, которое стремительно развивается. При этом его представителям не стоит рассчитывать на огромные гонорары и мгновенную славу.

Над своими проектами биоинженеры работают годами, проверяя теории, пробуя подходы, ошибаясь, начиная все сначала. Это направление для тех, кто любит создавать, совершенствовать, решать сложные задачи.

Интересы биоинженерии весьма обширны – от создания искусственных органов для замены утраченных до разработки генетически модифицированных организмов

Обязанности

Перечень обязанностей и функций биоинженера зависит от его специализации, типа разрабатываемого проекта. Такой сотрудник может заниматься сбором информации, проведением опытов или лабораторных исследований, созданием инструментов для работы с биологическим материалом.

Профессионал с упором на техническую составляющую способен самостоятельно создавать программы для компьютеров и оборудования.

Ученому больше интересны теоретические и практические разработки. Также представители профессии ведут профильную документацию, следят за соблюдением техники безопасности, наблюдают за подопытными объектами.

Известные представители профессии

Навыки и знания

Необходимую для профессиональной деятельности базу невозможно наработать самостоятельно. Для формирования основы нужно закончить университет по этому профилю, что станет лишь началом развития ученого. Он получит знания в области биологии, химии, генетики и физики, научится обращаться со специальным оборудованием, освоит базовое программное обеспечение. Существенным плюсом для биоинженера считается владение английским языком. Это позволит изучать материалы зарубежных коллег, а также общаться с ними на международных конференциях, посещать семинары.

Востребованность профессии

Начинающие биоинженеры работают в НИИ, научных лабораториях, на кафедрах своих ВУЗов. Это не самые высокооплачиваемые должности, но пока в нашей стране представители профессии без опыта не так востребованы, как за рубежом. В США, Европе, Канаде даже новичок может рассчитывать на место в престижном исследовательском центре, если проявит себя во время учебы. Такой возможностью могут воспользоваться и русские студенты. Сегодня правительство прилагает все возможные усилия для развития отрасли с целью остановки оттока специалистов из страны.

Где учиться

Все учебные заведения предлагают очную форму обучения. Для получения специальности придется учиться 5,5 лет, но после завершения специалитета рекомендуется продолжить получение образования в магистратуре.

Будущему биоинженеру необходим хороший интеллект, аналитический пытливый ум и склонность к естественным наукам. Бессмысленно идти в науку в расчёте на большие доходы и скорую славу.

Зарплата

На начальном этапе карьеры зарплата биоинженера редко превышает средние показатели по стране. Она составляет от 15 до 30 тыс. рублей в зависимости от места работы ученого. Например, работники НИИ получают больше, чем лаборанты или другие сотрудники ВУЗов. Со временем этот показатель может увеличиться до 50-70 тыс. рублей. У представителя частной исследовательской лаборатории заработная плата может превышать 100 тыс. рублей. Но в такие места обычно принимают перспективную молодежь или уже опытных ученых.

Перспективы и карьера

У талантливого, амбициозного, упорного ученого есть все шансы на получение достойного места. Сегодня заметно растет спрос на таких сотрудников среди предприятий, связанных с медициной, фармакологией, экологией, сельским хозяйством. В таких компаниях биоинженеры нередко получают возможность заняться собственным проектом, способным принести им мировую известность.

Заключение

Получение профессии биоинженера не гарантирует ее представителю высокой зарплаты или всемирной славы. Зато у такого ученого обязательно будет возможность заняться интересной работой, реализовать свой потенциал.

Читайте также: