1. BIOINGENIERIA APLICADA EN EL DESARROLLO
DE PIERNAS PROTÉSICAS
La bioingeniería, llamada ingeniería biológica o ingeniería biotecnológica
(incluyendo a la ingeniería de sistemas biológicos), es una disciplina que aplica conceptos y
métodos físico-matemáticos para resolver problemas de las ciencias de la vida, utilizando
las metodologías analíticas y sintéticas de la ingeniería. En este contexto, mientras que la
ingeniería tradicional emplea ciencias físicas y matemáticas para analizar, diseñar y fabricar
herramientas inanimadas, estructuras y procesos, la bioingeniería utiliza las mismas
ciencias para estudiar numerosos aspectos de los organismos vivos. Por lo general es
utilizada para analizar y resolver problemas relacionados con la salud de los seres humanos.
Es la rama de la ingeniería que se ocupa de la aplicación tecnológica de los sistemas
biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación
de productos o procesos para un uso específico. Para ello, la ingeniería biotecnológica hace
uso de las ciencias naturales (como la química y la física), las matemáticas y otras
disciplinas especializadas resultado de la combinación de éstas (por ejemplo la bioquímica,
bioingeniería y la biotecnología). Las aplicaciones están especialmente relacionadas con la
salud humana, pero el campo puede ser mucho más general. Por ejemplo, el Biomimetismo
es una rama de la ingeniería biológica la cual trata de entender la forma en que los
organismos vivos como resultado de un prolongado procesos de prueba y error conocido
como evolución, han resuelto dificultades en el pasado, y para encontrar formas de resolver
problemas similares en sistemas artificiales. La biología de sistemas por otra parte, busca
utilizar los conceptos de ingeniería en reversa, para facilitar los difíciles procesos de
reconocimiento de la estructura, función y métodos precisos de operación de complejos
sistemas biológicos.
La ingeniería biológica es una disciplina científica fundada sobre las ciencias
biológicas en la misma forma que la ingeniería química, ingeniería eléctrica e ingeniería
mecánica están basadas sobre la química, electricidad y magnetismo y mecánica clásica
respectivamente. La ingeniería biológica puede ser diferenciada de la biología pura o de la
ingeniería clásica en la siguiente forma: los estudios biológicos frecuentemente siguen
aproximaciones reduccionistas, viendo un sistema en su más pequeña escala posible, lo cual

2. lleva hacia herramientas como la genómica funcional. Los acercamientos de la ingeniería
usan perspectivas de diseño clásico, de forma construccionista, desarrollando nuevos
dispositivos y tecnologías. La ingeniería biológica usa ambos métodos, usando el
reduccionismos para identificar, entender y organizar las unidades fundamentales, las
cuales se integran para generar algo nuevo. Además, por ser una disciplina ingenieril está
preocupada no solo por la ciencia básica sino también por la aplicación del conocimiento
científico para resolver problemas de la vida real. Entre muchos otros beneficios que nos
traerá la bioingeniería podemos mencionar también la construcción de prótesis que
reemplacen cada vez con mayor fidelidad a algunos órganos humanos, o el tratamiento de
algunos tipos de cánceres mediante micro-robots que se introduzcan en el cuerpo humano
para atacar una a una las células cancerígenas, casi como en un video-juego. Como
ejemplos de las áreas de estudio que comprende la bioingeniería podemos citar las
siguientes: electrónica biomédica, bioinstrumentación, biomecánica, biomateriales,
biomecatrónica, ingeniería clínica, imagenología médica, bioingeniería ortopédica,
ingeniería rehabilitatoria, bionanotecnología, biosensores, ingeniería biónica, ingeniería
genética e ingeniería neuronal, entre otras. Como es común en las nuevas disciplinas que
surgen de la unión de otras, el beneficio es en ambas direcciones. Por ejemplo la biónica,
que etimológicamente viene del griego "bios"; que significa vida y el sufijo "´-ico" que
significa "relativo a" es la aplicación de soluciones que se han dado en sistemas biológicos
a la arquitectura, ingeniería y tecnología modernas.
Estas ramas de ingeniería presentan aplicaciones en la salud humana, como por
ejemplo una de las nuevas innovaciones ha sido el desarrollo de piernas protésicas para
personas con falta de sus extremidades inferiores, dichas prótesis funcionan mediante
señales eléctrica generadas por los músculos. Los hallazgos sugieren que las piernas
biónicas que dependen de sensores mecánicos para controlar los movimientos se mejorarían
en gran medida por la inclusión de datos electromiográfica (EMG: técnica para la
evaluación y registro de la actividad eléctrica producida por los músculos esqueléticos) y
los algoritmos que los interpretan. Este sistema fue probado en siete personas con
amputaciones por encima de la rodilla. Cada participante fue equipado con 9 sensores EMG
en sus muslos y caderas que estaban conectados a un ordenador. Los participantes llevaban
un prototipo de rodilla-tobillo prótesis funciona con 13 sensores mecánicos que midieron

3. la inercia, la carga, la posición, el ángulo, la aceleración, la velocidad y el par de las
articulaciones de la rodilla y el tobillo. Los participantes a recorrieron diferentes rampas de
terreno plano, escaleras, y en toda la tierra llana. Las prótesis que dependen de los sensores
mecánicos solo hicieron errores 14,1 por ciento del tiempo. Pero cuando se incorporó los
datos EMG, las prótesis hechas errores sólo 7,9 por ciento del tiempo o sobre un medio tan
a menudo. Esto indica que el avance de la bioingeniería es una buena noticia para las
personas con amputaciones por encima de la rodilla. El diseño de prótesis para este tipo de
amputaciones es complejo, ya que requieren una coordinación precisa de los movimientos
de la rodilla y el tobillo. Todas estas innovaciones se están uniendo para hacer que estos
tipos de dispositivos estén disponibles en el mercado. Este ejemplar también nos muestra
cómo las propiedades eléctricas del hueso, originadas por las solicitudes mecánicas,
contribuyen con los procesos biológicos más importantes en la estructura ósea. El modelo
apuesta al potencial eléctrico como una de las variables características que estimula el
modelado óseo.
Otra área en la que la bioingeniería es muy importante, y mucho más en estos
últimos tiempos, es en el área de la investigación. Un bioingeniero es quien diseña y fabrica
todo tipo de dispositivos tecnológicos para el estudio y análisis de cualquier objeto de
investigación. También participa de la investigación en sí misma, aportando su
conocimiento tecnológico y recogiendo datos que le servirán para mejorar los sistemas
anteriores aplicando el conocimiento a nuevos diseños. Esta nueva rama de la ingeniería era
necesaria ya que los avances tecnológicos en biología y medicina requerían de
profesionales capaces de comprender y aplicar los mismos conocimientos de biología, para
los que se aplican los dispositivos ideados y fabricados por los ingenieros. El diseño y la
fabricación de nuevas tecnologías que son cada vez más complejas y la necesidad de
normativas al respecto hacen que la demanda de bioingenieros sea cada vez más
importante.