Definición de Física Biomédica

La Física Biomédica es una rama científica interdisciplinaria que consiste en el estudio de distintas aplicaciones de las ciencias físico – matemáticas en el área biomédica.

Ángel Zamora Ramírez | Ene. 2023
Licenciado en Física

La actual necesidad de obtener resultados cuantitativos de experimentos biológicos, de desarrollar tecnologías utilizadas en distintos métodos de diagnóstico o terapias, entre otras cosas, ha requerido de la colaboración de diversas disciplinas científicas y de personas con una formación interdisciplinaria que permita su incursión en este tipo de proyectos. La Física Biomédica consta de aplicaciones de las ciencias físico – matemáticas en la biomedicina, estas aplicaciones van desde la investigación en ciencia básica en el área biomédica hasta la ciencia aplicada en temas de interés médico o de salud.

¿Cómo se relacionan la Física y la Biomedicina?

Aunque en un principio la Física y la Biomedicina parecieran ser dos ramas científicas muy distantes la una de la otra, la verdad es que muchas veces la barrera que las separa se torna un tanto difusa. Quizá la primera evidencia que sugería una relación entre la Física y la Biología fueron los experimentos realizados por Luigi Galvani en los que observó que, al hacer pasar una corriente eléctrica por la médula espinal de una rana muerta, las patas de esta se contraían bruscamente de una manera similar a como lo hacían cuando la rana estaba viva. Hoy en día sabemos que las señales nerviosas no son más que impulsos eléctricos que se mandan a través de los axones de las neuronas y que la contracción de los músculos se lleva a cabo por un constante transporte de iones a través de las membranas de las fibras musculares.

Debido a esta relevancia que tienen los fenómenos eléctricos en los seres vivos es que la Física ha contribuido en gran medida al desarrollo de técnicas que permiten la detección de señales bioeléctricas para el estudio de sistemas biológicos o para el diagnóstico de enfermedades. En esta última categoría destacan técnicas de diagnóstico como el Electrocardiograma (ECG) que consiste en la detección de las señales eléctricas del corazón y el Electroencefalograma (EEG) que analiza las señales eléctricas del cerebro, ambos métodos permiten la detección de anomalías en las señales eléctricas de los órganos antes mencionados que pueden estar relacionadas con diversas patologías o condiciones.

Los descubrimientos hechos por la Física también han tenido un gran impacto en el estudio de la Biología. El descubrimiento de los Rayos X por Röntgen en 1895 permitió el desarrollo de la Cristalografía por Rayos X, una técnica que utiliza Rayos X para conocer la estructura atómica de ciertas moléculas. Está técnica fue utilizada por Rosalind Franklin, James Watson y Francis Crick para dar fin al gran misterio de la estructura del ADN y revelar su estructura de doble hélice. También, la Física ha jugado un papel importante al momento de estudiar cuantitativamente los mecanismos moleculares que hacen posible la existencia de la vida y del desarrollo de técnicas como el Microscopio de fuerza atómica (AFM), las pinzas ópticas y sistemas microfluídicos que facilitan el estudio de sistemas biológicos.

En la medicina, algunas técnicas de diagnóstico como las Radiografías, las Tomografías Computarizadas (TC) y las Tomografías de Coherencia Óptica (TCO) no podrían ser posibles sin el entendimiento de la radiación electromagnética y de su interacción con el cuerpo humano. Otros métodos diagnósticos como la Resonancia Magnética (RM) y la Tomografía por Emisión de Positrones (PET Scan) están basados en fenómenos puramente cuánticos cuyo entendimiento permitió encontrarles aplicación en el ámbito médico. También, tratamientos como la Radioterapia que consiste en la aplicación de grandes dosis de radiación ionizante para matar células cancerosas de manera focalizada, requiere de un monitoreo constante para asegurar la efectividad del tratamiento y la seguridad del paciente. Es importante mencionar que el desarrollo y manejo de estas técnicas de diagnóstico y tratamientos son tarea de otra rama de la física más especializada llamada “Física Médica”.

Actualmente, una de las ramas que está tomando bastante peso en la investigación biomédica es el desarrollo de modelos matemáticos y computacionales de procesos fisiológicos. En estos modelos se utilizan la física y las matemáticas para hacer abstracciones numéricas de sistemas biológicos, estos modelos pueden ser introducidos en una computadora para realizar simulaciones y llevar a cabo lo que se conoce como “Estudios In Silico”. Los experimentos In Silico han sido de gran utilidad para guiar y estimular otros experimentos que se llevan a cabo en el área biológica y se prevé que en un futuro tomen más protagonismo en disciplinas como la Biología Molecular, la Farmacología, entre otras.

Las respuestas a grandes enigmas de la naturaleza se han obtenido gracias a la interacción de distintas disciplinas científicas, y todo parece apuntar a que en un futuro esto seguirá siendo así.

 
 
 
 
Por: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado en Física egresado de la Universidad de Colima. Estudiante de la Maestría en Ingeniería y Física Biomédicas del Cinvestav.
Trabajo publicado en: Ene., 2023.
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Zamora Ramírez, A. (enero, 2023). Definición de Física Biomédica. Definición ABC. Desde https://www.definicionabc.com/ciencia/fisica-biomedica.php
 

Referencias

Máster Universitario en Física Biomédica. Universidad complutense de Madrid

Biomedical Physics. Fresno
 

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