Biolectronica

Bioelectrónica

Una disciplina en la que la biotecnología y la electrónica se unen en al menos tres áreas de investigación y desarrollo: biosensores, electrónica molecular, y las interfaces neuronales.

Algunos trabajadores del campo, incluyen a los llamados biochips y biocomputadoras en esta área de tecnología de la información basada en el carbono. Ellos sugieren que las moléculas biológicas se podrían incorporar en la auto-estructuración de los sistemas bioinformáticos que muestran el procesamiento de información novedosa y capacidades de reconocimiento de patrones, pero estas aplicaciones, aunque técnicamente posibles, son especulativas.

De las tres disciplinas biosensores, electrónica molecular y interfases neuronales, el más maduro es el área creciente de los biosensores.

El termino biosensor se utiliza para describir dos clases, a veces muy diferentes, de dispositivos de análisis, los que miden los análisis biológicos y los que usan el reconocimiento biológico como parte del mecanismo de detección, aunque es este último concepto el que realmente captura el espíritu de la bioelectrónica.

La electrónica molecular es un término acuñado para describir la explotación de las moléculas biológicas en la fabricación de material electrónico con la nueva electrónica, óptica o propiedades magnéticas.

Las Interfaces neuronales funcionales que permiten la afinidad entre el tejido neural y mecanismos convencionales en estado sólido y la tecnología informática a fin de lograr aplicaciones, como las prótesis auditivas y visuales, la restauración del movimiento a los paralíticos, y hasta ampliación de las facultades humanas de la memoria y la inteligencia. La característica común de toda esta actividad de investigación es la yuxtaposición de moléculas biológicamente activas, las células y los tejidos con los sistemas convencionales de electrónica para aplicaciones avanzadas de la ciencia analítica, material electrónico, fabricación de dispositivos y prótesis neurales.

BIOELECTRONICA

QUE ES UN ESPECTRO MAGNETICO DE LA LUZ:

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas

El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.

La luz puede usarse para diferentes tipos de comunicaciones. Las ondas de luz pueden modularse y transmitirse a través de fibras ópticas, lo cual representa una ventaja pues con su alta frecuencia es capaz de llevar más información.

Por otro lado, las ondas de luz pueden transmitirse en el espacio libre, usando un haz visible de láser.

• Ultravioleta

La luz ultravioleta cubre el intervalo de 4 a 400 n m. El Sol es una importante fuente emisora de rayos en esta frecuencia, los cuales causan cáncer de piel a exposiciones prolongadas. Este tipo de onda no se usa en las telecomunicaciones, sus aplicaciones son principalmente en el campo de la medicina.

• Rayos X.

La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas fotográficas. La longitud de onda está entre 10 a 0,01 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PH z (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).

• Rayos gamma.

La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos radiactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación de tal magnitud también es producida en fenómenos astrofísicos de gran violencia.

Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa o beta. Dada su alta energía pueden causar grave daño al núcleo de las células, por lo que son usados para esterilizar equipos médicos y alimentos.

BIOFISICA DE MEMBRANAS:

La estructura básica de las membranas biológicas consta de una bicapa lipídica, formada por fosfolípidos, que actúa como un soporte en el cual se insertan numerosas moléculas como canales ionicos, receptores químicos, transportadores, bombas iónicas, enzimas que generan segundos mensajeros, proteínas de reconocimiento y de conexión con otras células, o proteínas que sirven de soporte a elementos del citoesqueleto. Está construida de diferentes elementos, proteínas, fosfolípidos y esteroides. Los fosfolípidos: fosfatidilcolina, fosfatidiletalonamina, fosfatidilserina y la esfingomielina constituyen más del 50 % de los fosfolípidos de la mayoría de las bio membranas. Los esteroides, como el colesterol, tienen un papel importante en la regulación de las propiedades físico-químicas de las membranas biológicas regulando su resistencia y fluidez. La cantidad relativa de estos componentes y también los tipos de lípidos varía de membrana a membrana.

Las membranas biológicas desempeñan un papel fundamental en la estructura y en la función de todas las células, tanto procariotas como eucariotas.

La membrana plasmática participa en una infinidad de procesos celulares (reconocimiento, señalización...). Además envuelve y delimita la célula, creando así una barrera de permeabilidad selectiva para la mayoría de los solutos. Esta permeabilidad permite a la célula un intercambio de materia, energía e información con el medio extracelular. Además, en organismos eucariotas, los diferentes compartimentos celulares como son el núcleo, mitocondrias, cloroplastos, retículo plasmático y aparato de Golgi entre otros están igualmente delimitados por una membrana.

Molécula anfifílica

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Los fosfolípidos tienen un comportamiento anfipático.

Las moléculas anfifílicas, también llamadas anfipáticas, son aquellas moléculas que poseen un extremo hidrofílico o sea que es soluble en agua y otro hidrófobo o sea que rechaza el agua. Así, por ejemplo, cualquier tipo de aceite es hidrófobo porque no puede incorporarse al agua. Comúnmente estas dos partes tenderían a separarse si se agregan a una mezcla de dos sustancias, una hidrofóbica y una hidrofilica, lo que no puede cumplirse debido a que se encuentran unidas por un enlace químico.

A estos compuestos que contienen grupos simultáneos fuertemente no polares y grupos fuertemente polares, el agua los dispersa o los solubiliza formando micelas o bicapas. Un ejemplo sencillo de biomolécula anfifílica que tiende a formar micelas es la sal sódica del ácido; esta molécula posee un solo grupo carboxilo que es polar y tiende por ello a hidratarse con facilidad, y una larga cola hidrocarbonada, que es no polar e intrínsecamente insoluble en el agua.

COMPORTAMIENTO BIOELECTRICO DE LA MEMBRANA CELULAR (VISTO COMO RC Y RCL)

Para comprender las propiedades eléctricas de la membrana celular es necesario definir el concepto de potencial de membrana en reposo. Este último se logra gracias a una serie de potenciales iónicos de difusión y de equilibrio que pueden desencadenar en la célula nerviosa un “desequilibrio” eléctrico fisiológico denominado potencial de acción.

Para comprender mejor dichos eventos se propone la comparación de la célula nerviosa con un circuito eléctrico llamado circuito equivalente. Éste compara a la membrana de se intenta comprender las bases electrofisiológicas la célula con una resistencia y una batería dispuestas en serie y unidas en paralelo a un condensador.La célula como un circuito RC

Ej. 1 - Equivalente eléctrico de la membrana celular

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El circuito de la figura reproduce el comportamiento eléctrico de la membrana celular (dejando de lado la generación de potencial de acción). El capacitor, que representa la capacidad de la membrana lipídica, se encuentra en paralelo con una resistencia que representa a los canales iónicos. El dispositivo de la izquierda es una fuente de corriente y permite fijar la corriente total (i) que circula entre el interior (in) y el exterior (ex) de la célula.

Circuitos eléctricos con resistencias, capacitores e inductancias (RLC)

2. Podemos definir un nuevo elemento en nuestros circuitos eléctricos que da cuenta de la interacción del campo magnético con las corrientes eléctricas. En la forma de la ley de Faraday-Lenz, un circuito que enlaza campo magnético siente la acción de una fuerza electromotriz proporcional a la variación temporal del flujo magnético, Para amplificar los efectos del campo magnético en el circuito, se enrolla el cable a la manera de un solenoide. Recordemos que el campo magnético B en el solenoide es proporcional a la corriente que circula por las espiras, y que si esta disposición geométrica no cambia en el tiempo y no hay campos externos, la única variación de flujo magnético provendrá de la variación de la propia

Que instrumentos se utilizan para captar, procesar, visualizar, señales de la BIOELECTRONICA

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