బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్

This article is about జీవశాస్త్రం ఉపయోగించే సాధారణ ఇంజనీరింగ్ రంగం. For వైద్య రంగం, see Biomedical engineering.

రైబోజోమ్ (ribosome) అనేది ఒక చిన్న జీవ యంత్రం. ఇది ప్రోటీన్లను తయారు చేయడంలో సహాయపడుతుంది. రిచర్డ్ ఫేన్మాన్ వంటి శాస్త్రవేత్తలు ఇలాంటి యంత్రాలను భవిష్యత్తులో వైద్యంలో ఉపయోగించవచ్చని భావించారు.

బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్ (Biological engineering), దీనిని బయో ఇంజనీరింగ్ (bioengineering) అని కూడా పిలుస్తారు. ఇది ఇంజనీరింగ్ లో ఒక ముఖ్యమైన విభాగం. ఈ రంగం జీవశాస్త్రం (biology) నియమాలను ఉపయోగించి కొత్త ఉత్పత్తులను తయారు చేస్తుంది. ఈ ఉత్పత్తులు ప్రజలకు ఉపయోగకరంగా, సులభంగా అమ్ముడయ్యేలా ఉండాలి. ఈ రంగంలో పనిచేసే వారిని బయోలాజికల్ ఇంజనీర్లు అంటారు. వీరు ఆరోగ్యం, వ్యవసాయం, పర్యావరణంలో ఎదురయ్యే సమస్యలను పరిష్కరించడానికి సైన్సును ఉపయోగిస్తారు.

బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్ అనేక రకాల శాస్త్రాలను ఉపయోగిస్తుంది. ఇందులో ఉష్ణం (heat) ఎలా ప్రవహిస్తుంది, రసాయనాలు (chemicals) ఎలా స్పందిస్తాయి, జీవులు ఎలా కదులుతాయి వంటి విషయాలు ఉంటాయి. దీనిని ఉపయోగించి వైద్య పరికరాలు (medical devices), కొత్త రకాల శక్తి వనరులు, ఆహారాన్ని పండించే మెరుగైన పద్ధతులను రూపొందిస్తారు. వైద్యులకు అవసరమైన కొత్త మందులు, పనిముట్లను తయారు చేయడం ద్వారా ఇది ప్రజల జీవితాలను మెరుగుపరుస్తుంది.

అవలోకనం

బయోలాజికల్ ఇంజనీర్లు జీవులు ఎలా పనిచేస్తాయనే విషయాన్ని లోతుగా అధ్యయనం చేస్తారు. వారు సహజమైన జీవ వ్యవస్థలను కాపీ చేయడానికి లేదా మానవ అవసరాలకు తగ్గట్టుగా వాటిని మార్చడానికి ప్రయత్నిస్తారు. వీరు తరచుగా వైద్యులు, ఇతర శాస్త్రవేత్తలతో కలిసి పనిచేస్తారు. మానవ శరీరంలోని దెబ్బతిన్న భాగాలను బాగు చేయడానికి లేదా వ్యాధులు ఎలా వ్యాపిస్తాయో ముందుగానే అంచనా వేయడానికి వీరు కొత్త మార్గాలను అన్వేషిస్తారు.

ఈ రంగంలో జరిగే పనులకు కొన్ని సాధారణ ఉదాహరణలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

సహాయకరమైన రసాయనాలను తయారు చేయగల బ్యాక్టీరియాను సృష్టించడం.

శరీర అంతర్భాగాలను ఫోటోలు తీసే కొత్త యంత్రాలను తయారు చేయడం (మెడికల్ ఇమేజింగ్).

కాళ్లు లేదా చేతులు కోల్పోయిన వారి కోసం కృత్రిమ అవయవాలు (prosthesis) రూపొందించడం.

టిష్యూ ఇంజనీరింగ్ (tissue engineering) ఉపయోగించి ప్రయోగశాలలో కొత్త అవయవాలను పెంచడం.

బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్ అనేది కేవలం వైద్యానికే పరిమితం కాదు. ఇది చాలా విశాలమైన రంగం. ఉదాహరణకు, పర్యావరణాన్ని కాపాడటానికి కలుషితమైన నీటిని శుద్ధి చేసే సూక్ష్మజీవులను వీరు అభివృద్ధి చేస్తారు. అలాగే, తక్కువ ఖర్చుతో ఎక్కువ పోషకాలు ఉన్న ఆహారాన్ని పండించడానికి రైతులకు సహాయపడతారు.

చరిత్ర

బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్ అనేది ఒక కొత్త రకమైన విజ్ఞాన శాస్త్రం. మెకానికల్ ఇంజనీరింగ్ వంటి ఇతర విభాగాలు భౌతిక శాస్త్రం (physics) ఉపయోగిస్తాయి. కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ అనేది రసాయన శాస్త్రం (chemistry) ఉపయోగిస్తుంది. కానీ బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్ జీవరాశి గురించి చేసే అధ్యయనాలను ఉపయోగిస్తుంది.

రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం కంటే ముందు, ప్రజలు ఈ రంగం గురించి ఇప్పుడిప్పుడే తెలుసుకోవడం ప్రారంభించారు. 1954లో, హీంజ్ వోల్ఫ్ (Heinz Wolff) అనే శాస్త్రవేత్త మొదటిసారిగా "బయో ఇంజనీరింగ్" అనే పదాన్ని ఉపయోగించారు. ఆయన ఇంగ్లాండ్ లోని నేషనల్ ఇన్ స్టిట్యూట్ ఫర్ మెడికల్ రీసెర్చ్ లో పనిచేశారు. ప్రారంభంలో, ఈ రంగం వైద్య పరికరాలను తయారు చేయడానికి ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్ పై ఎక్కువగా దృష్టి పెట్టింది.

మొదట్లో, ఇంజనీర్లకు జీవశాస్త్రం గురించి పెద్దగా అవగాహన ఉండేది కాదు. ఈ లోపాన్ని సరిదిద్దడానికి, వారు మానవ శరీరం, మెదడు పనితీరును అధ్యయనం చేయడంపై ఎక్కువ సమయం గడపడం ప్రారంభించారు. కాలక్రమేణా ఈ రంగం బాగా విస్తరించింది. ఇప్పుడు ఇందులో నేలను రక్షించడం, నీరు శుద్ధి చేయడం, మెరుగైన ఫారమ్లు (farms) నిర్మించడం వంటివి కూడా భాగమయ్యాయి.

1966లో, యూనివర్సిటీ ఆఫ్ కాలిఫోర్నియా, శాన్ డియాగో అమెరికాలో మొదటి బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్ కోర్సును ప్రారంభించింది. ఆ తర్వాత MIT వంటి ప్రసిద్ధ పాఠశాలలు కూడా తమ స్వంత ప్రోగ్రామ్‌లను మొదలుపెట్టాయి. నేడు, అనేక విశ్వవిద్యాలయాలు తమ పాత వ్యవసాయ విభాగాలను బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్ విభాగాలుగా మార్చాయి.

విద్య

బయోలాజికల్ ఇంజనీర్ కావాలంటే, ఒక వ్యక్తి సాధారణంగా విశ్వవిద్యాలయంలో మూడు నుండి ఐదు సంవత్సరాలు చదువుకోవాలి. చదువు పూర్తయ్యాక, వారికి బ్యాచిలర్ డిగ్రీ లభిస్తుంది. విద్యార్థులు అనేక కష్టమైన విషయాలను నేర్చుకుంటారు. వారు జీవశాస్త్రం, జన్యుశాస్త్రం (genetics), గణితం చదువుతారు. ద్రవాలు ఎలా కదులుతాయి, ఎలక్ట్రానిక్ పనిముట్లు ఎలా తయారు చేయాలో కూడా వారు నేర్చుకుంటారు.

ఈ రంగంలో శిక్షణ అనేది DNA వంటి చాలా చిన్న విషయాల నుండి, అడవి, పర్యావరణ వ్యవస్థ వంటి పెద్ద విషయాల వరకు ఉంటుంది. ఇది జీవరాశిలోని ప్రతి స్థాయిలో ఉండే సమస్యలను ఎలా పరిష్కరించాలో ఇంజనీర్లకు అర్థమయ్యేలా చేస్తుంది. విద్యార్థులు ప్రయోగశాలల్లో ప్రయోగాలు చేయడం ద్వారా ప్రత్యక్ష అనుభవాన్ని పొందుతారు. ఇది వారికి నిజ జీవిత సమస్యలను ఎదుర్కోవడానికి సహాయపడుతుంది.

ప్రధాన విభాగాలు

బయో ఇంజనీరింగ్ అనేది చాలా పెద్ద రంగం. ఇందులో చాలా చిన్న విభాగాలు లేదా "ఉప-విభాగాలు" ఉన్నాయి. ఈ విభాగాలు తరచుగా ఒకదానితో ఒకటి కలిసి పనిచేస్తాయి.

బయోమెడికల్ ఇంజనీరింగ్

ఈ విభాగం వైద్య రంగంలో సహాయం చేయడానికి ఇంజనీరింగ్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. ఇది ప్రధానంగా ఆరోగ్య సంరక్షణపై దృష్టి పెడుతుంది. ఇంజనీర్లు కృత్రిమ గుండెలను లేదా ప్రజలు శ్వాస తీసుకోవడానికి సహాయపడే యంత్రాలను తయారు చేయవచ్చు. ఇందులో బయోమెకానిక్స్ కూడా ఉంటుంది, ఇది శరీరం ఎలా కదులుతుందో అధ్యయనం చేసే శాస్త్రం.

బయోటెక్నాలజీ

బయోటెక్నాలజీ (Biotechnology) ఉత్పత్తులను తయారు చేయడానికి సజీవ కణాలను ఉపయోగిస్తుంది. టీకాలు (vaccines) లేదా మందులు తయారు చేయడం దీనికి ఒక సాధారణ ఉదాహరణ. ఇందులో జెనెటిక్ ఇంజనీరింగ్ కూడా ఉంటుంది. ఇక్కడ శాస్త్రవేత్తలు ఒక జీవికి కొత్త లక్షణాలను ఇవ్వడానికి దాని DNA ని మారుస్తారు.

అగ్రికల్చరల్ ఇంజనీరింగ్

ఈ విభాగం రైతులకు సహాయం చేస్తుంది. ఎక్కువ ఆహారాన్ని పండించడానికి, జంతువులను ఆరోగ్యంగా ఉంచడానికి ఇది ఇంజనీరింగ్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. భవిష్యత్తు కోసం భూమి, నీటిని ఎలా సురక్షితంగా ఉంచాలో కూడా ఇది ఆలోచిస్తుంది.

బయోనిక్స్ ఇంకా బయోరోబోటిక్స్

బయోనిక్స్ (Bionics), బయోరోబోటిక్స్ (biorobotics) జీవశాస్త్రాన్ని రోబోట్ లతో కలుపుతాయి. ఇంజనీర్లు మానవ అవయవాలలా పనిచేసే రోబోటిక్ భాగాలను తయారు చేస్తారు. ఉదాహరణకు, ఒక రోబోటిక్ చేతిని మనిషి తన మెదడుతో నియంత్రించవచ్చు.

బయోమిమెటిక్స్

బయోమిమెటిక్స్ (Biomimetics) అంటే "జీవితాన్ని అనుకరించడం" లేదా కాపీ చేయడం. ప్రకృతి సమస్యలను ఎలా పరిష్కరిస్తుందో శాస్త్రవేత్తలు గమనిస్తారు, ఆపై ఆ ఆలోచనలను కాపీ చేస్తారు. దీనికి ఒక ఉదాహరణ వెల్క్రో (Velcro). గడ్డి విత్తనాలు తన కుక్క వెంట్రుకలకు ఎలా అంటుకున్నాయో కనిపెట్టిన వ్యక్తి, ఆ ఆలోచనతో ఒక కొత్త రకమైన ఫాస్టెనర్‌ను తయారు చేశాడు.

ముఖ్యమైన సంస్థలు

అనేక సంస్థలు బయోలాజికల్ ఇంజనీర్లు తమ పనిని పంచుకోవడానికి సహాయపడతాయి.

ABET: ఈ సంస్థ పాఠశాలల్లోని ఇంజనీరింగ్ కోర్సులు నాణ్యంగా ఉన్నాయో లేదో తనిఖీ చేస్తుంది.

AIMBE: ఈ బృందం బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్ ఎందుకు ముఖ్యమో ప్రజలకు వివరిస్తుంది. ప్రపంచానికి సహాయపడే కొత్త మార్గాలను కనుగొన్న వారికి వీరు అవార్డులు ఇస్తారు.

IBE: ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్ అనేది విద్యార్థులకు ఆర్థిక సహాయం చేసే సంస్థ. ఎక్కువ మంది ప్రజలు ఈ శాస్త్రాన్ని నేర్చుకోవాలని వారు కోరుకుంటారు.

SBE: ఈ సమూహం అమెరికన్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ కెమికల్ ఇంజనీర్స్ లో భాగంగా ఉంది. వీరు ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న శాస్త్రవేత్తల కోసం పెద్ద సమావేశాలను నిర్వహిస్తారు.

ఈ రంగం యొక్క భవిష్యత్తు

బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్ చాలా వేగంగా మారుతోంది. భవిష్యత్తులో, ఇంజనీర్లు 3D ప్రింటర్ ఉపయోగించి పూర్తి అవయవాలను ముద్రించగలుగుతారు. దీనిని బయో ప్రింటింగ్ (bioprinting) అని పిలుస్తారు. ఇది చాలా మంది ప్రాణాలను కాపాడుతుంది, ఎందుకంటే ప్రజలు అవయవ దాతల కోసం వేచి ఉండాల్సిన అవసరం ఉండదు.

ప్రత్యేకమైన బ్యాక్టీరియాను ఉపయోగించి సముద్రంను శుద్ధి చేసే మార్గాలపై కూడా ఇంజనీర్లు పనిచేస్తున్నారు. మరికొందరు చమురుకు బదులుగా మొక్కల నుండి ఇంధనం (fuel) తయారు చేసే మార్గాలను కనుగొంటున్నారు. మనం DNA గురించి మరింత తెలుసుకునే కొద్దీ, ప్రపంచానికి బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్ మరింత ముఖ్యమైనదిగా మారుతుంది. ఇది వ్యాధులను నయం చేయడమే కాకుండా, భూమిని మరింత పచ్చగా, నివాసయోగ్యంగా మార్చడంలో సహాయపడుతుంది.

బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్ కేవలం ఒక వృత్తి మాత్రమే కాదు, ఇది మానవాళి ఎదుర్కొంటున్న అతిపెద్ద సవాళ్లను ఎదుర్కోవడానికి ఒక శక్తివంతమైన సాధనం. ఆహార భద్రత నుండి ప్రాణాంతక వ్యాధుల వరకు, ఈ రంగం చూపే పరిష్కారాలు రాబోయే తరాలకు ఎంతో కీలకం.

[[Category: తెవికీ సైన్స్ వ్యాసాలు]]

సంబంధిత పేజీలు

జీవశాస్త్రం

ఇంజనీరింగ్

వైద్యం

రోబోట్

బయటి లింకులు

బయో ఇంజనీరింగ్ సొసైటీ

బయోమెడికల్ ఇంజనీరింగ్ సొసైటీ

ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్