约翰霍普金斯大学生物医学工程专业全面解读

2022-08-10 15:07:23 张梦煊 生物医学工程专业约翰霍普金斯大学

  生物医学工程专业是一个跨度很大的专业,简而言之就是利用工程学的手段解决和医学相关的问题。更详细的说法是一门理、工和医学相结合的学科,运用现代自然科学和工程技术的原理和方法,从工程学的角度,再多层次上研究人体的机构、功能及其相互关系,揭示其生命现象,为疾病的预防、诊断、治疗和康复,保障人类健康,提供新的技术手段的一门综合性,高技术学科。接下来由出国留学网小编给大家详细介绍有关信息!

  约翰霍普金斯大学生物医学工程专业全面解读

  什么是生物医学工程?

  生物医学工程(Biomedical Engineering,简称BME)是生物科学与工程设计相结合的交叉学科,涉及生物、化学、物理、机械工程、电子工程和材料科学等多个领域。其目的是运用工程技术手段去解决医学中的有关问题并以此保障人类健康,为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。生物医学工程领域的研究和应用范围很广泛,包括医学成像、假肢可穿戴技术和可植入药物传输系统等等。值得注意的是,生物医学工程专业和生物医学专业不同,前者毕业为工科学位,而后者毕业为理科学位。

  常见分支

  1,生物医学成像(Biomedical Imaging):是医疗设备的主要部分。该领域涉及使临床医生能够直观或间接地“查看”在明显视野中不明显的事物(例如由于它们的大小和/或位置)。这可能涉及利用超声波,磁力,紫外线,放射学和其他手段,为癌症、心血管疾、神经系统及眼科等疾病研发新的诊断和治疗工具。

  2,生物力学和机械生物学(Biomechanics and Mechanobiology):是由生物对作用力和应变的反应联系起来的。要了解负荷对生物系统的整体影响,重要的是不仅要考虑力应用所导致的变形和剪切速率,还要考虑短期和长期的生物反应。生物力学和机械生物学侧重于研究分子、细胞、组织和器官。

  3. 组织工程学和再生医学(Tissue Engineering and Regenerative Medicine):是能够实现替换或再生已经患病/受损的细胞、组织和器官,目前的研究技术包括用于修复各种组织和器官的生物材料/细胞构建体,有干细胞疗法和免疫疗法,该研究方向通常与材料科学、细胞生物学、临床科学、免疫学、基因组科学等结合比较密切。例如在人造生物反应器构造中使用肝脏细胞的肝辅助装置。

  4. 生物材料(Biostatistics):主要包括用于修复、替换和刺激生物系统的人造材料。目前包括纳米材料、软材料、免疫活性材料、组织支架的设计以及复杂机制生物材料的研究。比如:心脏瓣膜,皮肤修复,隐形眼镜,用于牙齿固定的植入物。

  5. 细胞和生物分子工程学 (Cellular and Biomolecular Engineering):生物工程师将工程学原理应用于细胞与分子生物学的问题上,有目的地修改细胞的性质,以改善其在特定应用下的性能。比如:使用重组DNA设计新细胞并使正常细胞粘附到人造植入的生物材料上。

  6. 药物和基因传递(Drug and Gene Delivery):涉及药物、基因和基因产物的开发和传递,而这些最终能够改变细胞、组织和活生物体蛋白质的表达及其功能。主要包括质粒、纳米粒子、病毒、脂质体、肽/蛋白质复合物和生物材料支架等载体的开发,以及药物的基因传递。

  7. 免疫工程学(Immune Engineering):通过对免疫系统的了解、控制和应用,研发一系列可用于治疗伤口、慢性炎症、癌症等疾病的新型疫苗和新疗法。

  8. 神经工程(Neural Engineering):是一个比较前沿的方向,可以理解神经工程是属于结合神经科学与医学电子、组织工程、生医电子、生医光电及信息处理等工程技术的一跨领域整合性的研究。其主要研究目标之一,是期望能恢复失去或受损的神经功能。概括来说,神经工程是从实验、计算及理论等不同的方面研究神经系统的功能,并对神经系统的功能缺失与异常等问题寻找新的解决方法。

  9. 系统与合成生物学(Synthetic and Systems Biology):通过对多层面生物系统的了解,有助于更好理解人类疾病的起因和进展,并使治疗策略愈发个性化。合成生物学通常使用分子遗传,从新型蛋白质的设计到人造基因网络的创建,为生物医学应用生产工业上的产品做贡献,甚至可以将微生物合成具有医疗或工业价值的材料以对抗疾病。这两项研究可以开发读取和操作遗传密码的方法,制定再生医学的新战略以治疗遗传疾病。

  10. 生物传感器和生物仪器(Biosensors and Bioinstrumentation) :是利用生物化学,电子学,组学(基因组学,表观遗传学,蛋白质组学)和生理学方面的最新进展开发新型诊断、治疗和假体装置。生物仪器的重点是工程工具在科学研究、疾病诊断和治疗中的应用包括成像仪器、疾病诊断和治疗。

  11. 生物微机电/生物纳米(BioMEMs / BioNANO):将微小芯片用于生物和医学应用方面。因其形状简单,在先进的生物技术领域中,利用微细加工和微加工等技术来快速的、经济的建成可进行自动化测量的纳米级实验室。在更复杂的情形下,BioMEMS设备为人造器官、独特的药物疗法及观察细胞交流的新途径提供了一个宽广的渠道。

  12.电机控制(Motor Control): 一个跨学科的分支,目的是了解感知运动过程,控制和协调人类运动。对正常行为的学习和协调的洞察力将 为更好地理解诸如中风、帕金森氏症和他们的康复等神经系统疾病的异常行为提供基础。是神经科学、生物 学、控制理论、力学和动力学的交叉学科。

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