Introducere in
domeniul "bio-engineering"
Intr-o prima etapa dorim sa subliniem importanta domeniului bio-ingineresc, in
contextul actual. Vom porni de la cateva motive de ordin social si economic. Se stie ca
populat ia globului este in crestere numerica. In diverse rapoarte sociologice
se specifica o crestere a mediei de varsta. In Europa, se prognozeaza ca pana
in anul 2020 peste 30% din populatie va avea o varsta mai mare de 60 de ani, in
timp ce procentul persoanelor cu handicap va tinde spre 20%, [66]. Este de la
sine inteles ca rata bolilor cronice va fi in continua crestere. In schimb,
numarul limitat de medici nu va mai putea satisface o cerere atat de numeroasa.
Serviciile de sanatate publica au reactionat la acest fapt. In cadrul unui
program de sanatate publica international [66, 67], s-au lansat trei directii
principale de lucru in urmatorii zece ani:
(1)
sporirea accesului
individual la actul medical decizional, prin intermediul "telemedicinei" si
"internetului". Pacientul se poate
informa despre boala sa, se autourmareste in timpul tratamentului (cu ajutorul
unor biodispozitive, biosenzori) si poate fi monitorizat "de la distanta" de
catre medic.
(2)
cresterea rolului geneticii in depistarea precoce,
prevenirea si corectarea unor boli.
(3)
"Electronic
healthcare" sau orientarea noilor
tehnologii electronice - micro si nano - spre ingrijirea sanatatii.
In scopul indeplinirii acestor trei deziderate se va lucra intens in
urmatoarele arii, [68]:
a)
Telemedicina - se refera la crearea unei retele de
comunicatii de tip Internet, intre: unitatea medicala, unitatea farmaceutica si
pacient. Acest sistem poate servi la ingrijiri medicale la domiciliul
pacientului, permite consultatii profesionale de la distanta, ori rezolva
cazuri de urgenta pentru
pacientii
aflati in locuri izolate.
b)
Analize
biologice. In acest sens,
se doreste realizarea unor biosenzori ce pot fi utilizati direct de catre pacient.
Momentan exista sisteme de monitorizare individuala a glicemiei si ureei. Din
punct de vedere al plasarii biodispozitivelor, exista doua metode de abordare:
(1) metode invazive ("in vivo"), cand
biodispozitivul este implantat in corpul pacientului (aici elementul cheie este
gasirea de materiale biocompatibile); (2) metode
ne-invazive ("in vitro"), cand se preleveaza sange sau alt biolichid
(printr-o punctie spre exemplu), iar apoi analiza se efectueaza in afara
corpului.
c)
Monitorizarea pacientilor - are in vedere
totalitatea metodelor de transmitere in timp util, a tuturor parametrilor
masurati cu ajutorul biosenzorilor, spre un centru
medical decizional (fizic sau virtual). Interpretarea analizelor se va face fie de catre o persoana fizica, fie de
catre un software specializat.
d)
Crearea
de dispozitive implantabile pentru: regenerarea functiei unor organe, tratamentul bolilor cronice,
inregistrarea de semnale biologice, proteze pentru diferite organe.
e)
Chirurgie
cu invazie minima.
Tehnica laparoscopica a minimizat mult invazia in actul chirurgical. Finalul
acestei curse ar fi interventia chirurgicala la nivel celular. Acest domeniu
reprezinta o cerere continua pentru industria de micro- si nano-componente
electronice.
f)
Succesul geneticii, care este
conditionat de existenta unor nano-instrumente si nano-dispozitive, necesare
manipularii materialului genetic.
Acum cateva detalii de ordin economic. In 1996, se estima valoarea
desfacerilor de produse medicale pe plan international la 130B$ [68]. Dintre
acestea, microsistemele din aparatura medicala valorau 120M$ [68]. Asta
inseamna ca microsistemele sunt prezente in majoritatea aparatelor medicale.
Pentru produse in valoare de 73B$ a rezultat urmatoarea repartitie, [68]: 37B$
pentru instrumentar medical si chirurgical, 19B$ pentru analize de sange
efectuate cu biosenzori, 12B$ pentru sisteme furnizoare de medicamente, 2.5B$
pentru aparate necesare bolilor cardiace, 2.5B$ pentru proteze auditive.
Se observa ca piata biosenzorilor este o provocare pentru micro- si
nano-electronica. Aici nu mai exista delimitari clare intre domeniile:
electronic, biologic, chimic, fizic. In final, toate elementele componente ale
biosenzorului sunt integrate pe un singur cip sau pe un multicip hibrid [68].
In continuare se va descrie principiul senzorial din lumea vie. Intelegand bine
aceste mecanisme, proiectantii de biosenzori au cautat sa aduca cat mai aproape
de natura principiul de functionare al senzorilor.
